Die Digitale Motor Elektronik DME M5.2 der Fa. Bosch, welche bereits im M73 verwendet wird, kommt nun auch beim Motor M62 zum Einsatz. Sie ersetzt die DME M3.3 des M60-Motors
Diese neue Version der DME wurde entwickelt, um den Eingangs erwähnten Zielen und unter anderem den neuen amerikanischen Gesetzesvorschriften (z.B. OBD II) Rechnung zu tragen. Speziell die kalifornischen Normen stellen sehr hohe Ansprüche in Bezug auf Abgasemissionswerte.
Diese CARB-Funktionen (Californian Air Ressource Board) sind in der DME M5.2 realisiert.
Die für den amerikanischen Markt bestimmten Fahrzeuge sind mit einer, für alle Fahrzeughersteller genormten, On Board Diagnose (OBD) Schnittstelle ausgestattet. Diese Schnittstelle ermöglicht der staatlichen Verkehrsüberwachung jederzeit über die Diagnoseleitung OBD-relevante Informationen aus dem DME-Fehlerspeicher auszulesen. Der Zugriff auf diesen begrenzten Umfang des Fehlerspeicherinhalts wird durch eine interne Codierung im DME Steuergerät freigeschaltet.
Die wesentlichen Merkmale der DME M5.2 sind:
Zur Kontrolle der Einhaltung von Abgasgrenzwerten fordern die kalifornischen und US Gesetzesvorschriften eine Überwachung aller abgasrelevanten Bauteile während des Fahrbetriebes. Hierzu war eine leistungsfähigere Eigendiagnose erforderlich, welche u.a. die Aussetzererkennung beinhaltet. Tritt ein abgasrelevanter Fehler auf, so wird bei US-Fahrzeugen durch die DME die `Check Engine'-Lampe im Kombi angesteuert. Diese signalisiert dem Fahrer daß im Motormanagement ein Fehler vorliegt, der die Abgasemission beeinflußt und deshalb umgehend in einer Fachwerkstatt behoben werden muß.
Die wesentlichen OBDII-Diagnosefunktionen sind:
Weiterer Bestandteil der OBD II ist eine für alle Fahrzeughersteller genormte Schnittstelle, über welche die verkehrsüberwachenden US-Behörden in der Lage sind, im Steuergerät abgelegte abgasrelevante Fehler mit Hilfe eines `Scan-Tools' auszulesen. Der Zugriff auf Daten im Fehlerspeicher ist für diese Behörden auf abgasrelevante Fehler beschränkt.
Mit Ausnahme der Funktionen
sind alle OBD II relevanten Überwachungsfunktionen auch in den DME 5.2 Steuergeräten realisiert, die nicht für den US Markt bestimmt sind. Die genormte OBD II Schnittstelle, welche den Zugriff der Behörden auf den Fehlerspeicher erlaubt, ist ebenfalls nur in US-Fahrzeugen verbaut.
Mit Hilfe des induktiven Impulsgebers wird am Inkrementenrad die Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) des Motors gemessen. Zusätzlich zur Erfassung der Drehzahl erfolgt beim M62 (analog M73) die Erkennung von Aussetzern.
Zur Aussetzererkennung wird nun das Inkrementenrad steuergerätintern entsprechend dem Zündabstand (beim 8-Zylindermotor 4 Zündvorgänge pro Kurbelwellenumdrehung) in vier Segmente aufgeteilt.
Im Steuergerät wird die Periodendauer (T) der einzelnen Inkrementenradsegmente gemessen. Ist der Verbrennungsablauf in allen Zylindern in Ordnung, so ist die Periodendauer aller Inkrementenradsegmente gleich lang (T1 = T2 = T3 = T4).
Tritt nun an einem Zylinder eine Störung auf (Aussetzer), so verlängert sich die diesem Zylinder zugeordnete Periodendauer um Bruchteile von Millisekunden (siehe Bild: T3 > T1, T2, T4). Diese Segmentzeiten werden im Steuergerät statistisch ausgewertet.
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Prinzipdarstellung der Aussetzererkennung |
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1 |
Motorlauf i.O. |
2 |
Zündaussetzer im Abschnitt T3 |
Für jeden Kennfeldpunkt sind die maximal zulässigen Laufunruhewerte, d.h. die Abweichung der Periodendauer eines Segments, als Funktion von Drehzahl, Last und Motortemperatur abgelegt.
Bei Überschreiten dieser zulässigen Werte werden die als fehlerhaft erkannten Zylinder im Fehlerspeicher abgelegt.Bei US-Fahrzeugen wird in diesem Fall die `Check Engine'-Lampe aktiviert.
Als weitere Maßnahme wird die Einspritzung der betroffenen Zylinder zum Schutz des Katalysators vor Überhitzung abgeschaltet.
Adaption
Fertigungsbedingte Toleranzen des Inkrementenrades könnten zu Fehlfunktionen der Aussetzererkennung führen. Aus diesem Grund führt die DME selbsttätig eine Adaption durch.
Die fertigungsbedingten Toleranzen des Inkrementenrades werden in Schubphasen des Motors ohne Zündung und Einspritzung adaptiert, da der Motor in diesen Phasen keine Drehungleichförmigkeiten durch Verbrennungsvorgänge produziert.
Hinweis für den Service:
Nach einem Schwungrad-, Inkrementengeber- oder DME-Steuergerätetausch sollte im Rahmen einer anschließenden Probefahrt darauf geachtet werden, daß eine längere Motorschubphase (ca. 10 sec) eingehalten wird, um dem DME-Steuergerät die Adaption des Schwungrades zu ermöglichen.
Über die CAN-Bus Verbindung findet die digitale Datenübertragung zwischen folgenden Steuergeräten statt:
Für beide Hubraumvarianten kommen Kegelstrahlventile (wie M60) der Firmen Bosch und Lucas zum Einsatz.
Wie beim M60 wird auch beim M62 ein Heißfilm-Luftmassenmesser eingesetzt.
Die Leerlaufregelung erfolgt beim M62 Motor wie beim M60 durch einen Zweiwicklungs-Drehsteller (ZWD 5). Die durch den ZWD 5 im Leerlauf angesaugte Luft mündet in der Mischkammer der Drosselklappe.
Vor jedem der beiden Katalysatoren ist je eine Lambda-Sonde angeordnet. Die für den US-Markt bestimmten M62-Modelle erhalten zur Erfüllung der OBD II Bestimmungen zusätzlich je eine zweite Lambdasonde (Monitorsonde) nach jedem Katalysator. Die Lamdasonden sind baugleich mit denen des M73-Motors (Typbezeichnung: Bosch LSH 25).
Auch der M62-Motor verfügt über eine Klopfregelung. Die Klopfregelung verhindert klopfenden Motorbetrieb. Sie stellt dazu bei auftretender Klopfgefahr den Zündzeitpunkt des bzw. der betroffenen Zylinder so weit wie nötig in Richtung spät.
Die 4 Klopfsensoren sind am Wassermantel des Motorblocks zwischen den beiden Zylinderreihen befestigt. Sie sind so angeordnet, daß je ein Sensor die beiden benachbarten Zylinder überwacht. Aufbau und Funktion der Klopfsensoren ist identisch mit der des M60.
Im M62 kommt ein Doppeltemperaturfühler zum Einsatz (wie M52). Dieser dient zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur sowohl für das Motorsteuerungssystem als auch für das Fernthermometer im Kombi-Instrument. Hierzu sind im Fühler zwei galvanisch voneinander getrennte NTC-Pillen mit unterschiedlichen Widerstandskennlinien untergebracht.
Der Doppeltemperaturfühler ist an der Stirnseite des Motors im Gehäuse der Wasserpumpe verbaut
Die Funktion Automatik-Start dient der Verbesserung des Fahrerkomforts während des Startvorgangs. Zum Starten des Motors muß der Zündschlüssel nur kurzzeitig in die Position `Start' (Kl.50) gedreht werden. Nach Eingang des Kl. 50 Signals im DME-Steuergerät wird der Startermotor so lange aktiviert bis der Motor läuft. Alle E38-Fahrzeuge mit M73-Motor sind bereits mit dieser Funktion ausgerüstet.
Nun werden auch alle E38- und E39-Fahrzeuge mit M62-Motor in Verbindung mit der Sonderausstattung Automatik-Getriebe mit der Funktion Automatik-Start ausgerüstet.
Funktion
Mit der Funktion Automatik-Start wird das Anlasser-Relais nicht mehr direkt über Kl. 50 aktiviert. Die Kl. 50 dient nur mehr als Eingangssignal in die DME 5.2.
Mit dem Eingehen des Startsignals (Kl. 50) ins DME 5.2 Steuergerät und gleichzeitigem Erkennen des richtigen Wechselcodes vom EWS-Steuergerät, steuert die DME über den Ausgang `Automatikstart ` das Anlasser-Relais an. Voraussetzung hierfür ist, daß der Getriebewählhebel in Position `P' oder `N' ist.
Der Starter-Motor wird über das Anlasser-Relais so lange aktiviert bis über den Kurbelwellengeber `Motor läuft' erkannt wird.
`Motor läuft' wird erkannt, wenn die Motordrehzahl
während des Startvorganges kurzzeitig überschritten wird.
Mit Erkennen des `Motor läuft' Signals wird das Anlasser-Relais vom DME-Steuergerät abgeschaltet. Sollte der Start des Motors nicht gelingen, so wird der Automatik-Startvorgang durch ein von der DME ausgegebenes Massesignal nach 20 sec abgebrochen.
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Funktionsschaltplan `Automatik-Start' |
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1 |
Kurbelwellengeber |
2 |
Starter-Relais |
3 |
Schalter A-Getriebe (L2) |
Alle Fahrzeuge mit M62-Motor werden serienmäßig mit ASC+T ausgestattet. Zur Realisierung der ASC-Funktionen erhält auch der M62-Motor eine Vordrosselklappe (wie M60) welche über einen Bowdenzug durch den ADS II Stellmotor im Bedarfsfall verstellt wird.
Die Steuerung des ADS II Stellmotors erfolgt durch das ABS/ASC-Steuergerät. Die weiteren ASC-Eingriffe wie Zündwinkelverstellung, sowie Zünd- und Einspritzausblendung werden von DME-Steuergerät vorgenommen.
Zur Realisierung der Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR) wird auch beim M62 Motor der Leerlaufsteller (ZWD 5) herangezogen. Der Leerlaufsteller öffnet gezielt, wenn die Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR) aktiviert wird. Hierzu erhält er ein pulsweitenmoduliertes Signal von der DME.
Die Übermittlung der, zur Ansteuerung der ASC-Funktionen im DME Steuergerät benötigten Informationen erfolgt über den CAN-Bus.