Die Siemens-Motorsteuerung MS 41 ist der Nachfolger der MS40 für den M52.
Der Kurbelwellengeber ist als Aktivgeber mit Hallgeberprinzip ausgeführt. Ab ca. 20 U/min wird vom Geber ein auswertbares Signal ausgegeben. Der Geber wird mit einer Konstantspannung von 5 V aus dem DME-Steuergerät versorgt.
Bei diesem Motorkonzept wird eine Stereolambdaregelung verwendet. Die Lambdasonden (Widerstandssprungsonden) sind im Auspuffkrümmer angebracht. Durch diese Anordnung werden die Totzeiten der einzelnen Abgaslaufstrecken verkürzt und können genauer erfaßt werden. Jede Sonde erfaßt drei Zylinder (Zylinder 1-3 und 4-6). Prüfungsbeispiel: Werden die Öffnungszeiten der Einspritzventile der ersten Bank (Zylinder 1-3) verändert, so muß sich auch eine Reaktion an der Lambdasonde der ersten Bank zeigen. Ansonsten sind die Sonden vertauscht.
Die MS 41 verfügt über einen Doppeltemperaturfühler für das DME-Steuergerät und das Fernthermometer im Kombiinstrument. Der Temperatursensor setzt die Temperarur des Motorkühlmittels in eine elektrische Größe (Widerstand) um. Dazu wird ein NTC verwendet. Durch die Steckercodierung am Geber und am Kabelbaum ist ein Vertauschen ausgeschlossen.
Die Klopfsensoren erkennen eine klopfende Verbrennung und arbeiten nach dem bekannten Funktionsprinzip des Pizzero Sensors. Es gibt einen Klopfsensor für die Zylinder 1-3 und 4-6. Sie sind nur am Stecker bzw. im Kabelbaum zusammengeführt und geben getrennte Signale und das DME-Steuergerät.
Die Zündspulen sind durch den geänderten mechanischen Aufbau kleiner und leichter geworden (300g statt 400g). Die Zündspulen MS41 und MS40 können nicht untereinander ausgetauscht werden.
Das Steuergerät ist ein Einplatinegerät mit einer 88-poligen Meßerleiste. Es gibt nur eine Steuergerätevariante je Hubraum. Die Unterscheidung zwischen Handschaltung oder automatischem Getriebe sowie Kat oder Kat-Vorbereitung wird vom Steuergerät selbst gelernt. Die gelernte Variante kann mittels DIS oder MoDiC zurückgesetzt werden ("Diagnose" "Servicefunktionen" "Adaptionen löschen")
Das Steuergerät besitzt einen permanenten Datenspeicher (EEPROM). Hier werden die Adaptionen sowie der Fehlerspeicherinhalt nichtflüchtig abgelegt. Das Löschen dieser Einträge ist nur mit DIS / MoDiC möglich. Durch Abklemmen der Batterie werden sie nicht gelöscht. Wird das Steuergerät eines anderen Fahrzeuges eingesetzt (Probetausch) müssen die Adaptionen gelöscht werden.
Die serielle Datenübertragung erfolgt bidirektional über eine zweiadrige, verdrillte Leitung zwischen den Steuergeräten DME und EGS.
Folgende Daten werden vom DME zum EGS übertragen:
- Status Klemme 15
- Ansteuerung Klimakompressor
- Momentenreduzierung über Zündung
- Lastsignal mit Fehlererkennung (Lastsignal mit Ersatzwert)
- Motordrehzahl
- Kühlmitteltemperatur
- Ansauglufttemperatur
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- Drosselklappenwinkel
Folgender Daten werden vom EGS zum DME übertragen:
- Zielgang bei Schaltung
- Status Schaltung AKTIV
- Schalter Wandlerkupplung offen oder geschlossen
- Positionswählhebel
- OBD-Status der Getriebesteuerung
- Momentenreduzierungsvorgabe durch Getriebesteuerung
- Programminformation
- Abtriebsdrehzahl
- Notprogramm im EGS
Das Geschwindigkeitssignal kommt direkt vom ABS/ASC-Steuergerät. Alle Raddrehzahlsignale werden in ABS-Steuergerät aufbereitet und als Rechtecksignal ausgegeben.
Die Eingänge ASC/MSR entsprechen der Bosch-DME. Die Ausführung der ASC-Funktionen innerhalb der MS41 erfolgt über die Auswertung der logischen Zustände der Schnittstelle ASC.
Seit 01/95 wird jedes Fahrzeug serienmäßig mit einer codierten Wegfahrsperre ausgerüstet. Ein codierter Datentransfer findet zwischen EWS- und DME-Steuergerät statt. Siehe auch Funktionsbeschreibung EWS.
Das Tankentlüftungsventil dient zur gesteuerten Regenerierung des Aktivkohlefilters (AKF) mittels Spühlluft. Die durch den Aktivkohlefilter gesaugte Spülluft wird je nach Beladung der Aktivkohle mit Kohlenwasserstoff (HC) angereichert und dann dem Motor zur Verbrennung zugeführt.
Der Anfall an Kohlenwasserstoffen aus dem Tanksystem ist stark abhängig von:
- der Kraftstoff- und Umgebungstemperatur
- dem Luftdruck
- dem Befüllstand des Kraftstofftanks
Das Tankentlüftungsventil ist im stromlosen Zustand geschlossen. Dadurch können bei Motorstillstand keine Kraftoffdämpfe aus dem AKF in das Sammelansaugrohr gelangen.
Um dem neuen Diagnosekonzept Rechnung zu tragen (analog E38 / E39), wurde eine Eindraht-Diagnoseschnittstelle eingeführt. Der komplette Datentransfer läuft bidirektional; somit konnte eine Leitung entfallen.
Zur Senkung des Auspuffgeräusches wird bei diversen M52-Varianten eine klappengesteuerte Schalldämpferanlage verbaut. Um die Aktive Schalldämpfung zu realisieren, wurde die Auspuffanlage an einem Endrohr des Hauptschalldämpfers mit einer steuerbaren elektro-pneumatischen Abgasklappe versehen. Das DME-Steuergerät steuert ein Elektro-Umschaltventil an, dieses Ventil beaufschlagt eine Unterdruckdose mit Unterdruck. Wird vom DME-Steuergreät ein Schliessen der Abgasklappe gefordert, so gibt das Steuergerät "Masse" aus und das Umschaltventil wird angesteuert, die Abgasklappe wird geschlossen.
Unter Running Losses versteht man das Ausscheiden bzw. die Ausdunstung von Kraftstoff-,Öl-, Waschwasser-, Unterbodenschutz- und Motordämpfen. In den USA verlangt der Gesetzgeber diesbezüglich eine strenge Prüfung der Fahrzeuge. Die Automobilhersteller müssen alle Flüssigkeitsbehälter, Leitungen etc. so auslegen, daß keine Dämpfe austreten können.
Das neue 3/2-Wege-Ventil verringert die Kraftstoffaufheizung und somit das Verdunsten des Kraftstoffs. Durch den Einsatz des 3/2-Wege-Ventils wurde ein kleiner und ein großer Kraftstoffkreislauf geschaffen. Der große Kreislauf wird in der Startphase benötigt. In dieser Phase wird die Kraftstoff-Einspritzleiste mit der komplett geförderten Kraftstoffmenge gespült (herausspülen möglicher Dampfblasen). Nach ca. 20 Sekunden Motorlauf nach dem Start wird das Ventil deaktiviert und der kleine Kreislauf kann jetzt durchströmt werden.
Unabhängig von den Schadstoffen, die bei der Verbrennung im Motor entstehen, emittiert ein Fahrzeug beträchtliche Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Diese Kohlenwasserstoffemission kann von undichten Stellen im Kraftstoffsystem aber auch vom nicht ausreichend dimensionierten Tankentlüftungssystem (Aktivkohlefilter schlägt durch) herrühren.
Aus diesen Grund betrifft eine weitere OBD II-Anforderung das Kraftstoffsystem und das Tankentlüftungssystem. Die maximal zulässigen Grenzwerte für entweichende Kraftstoffdämpfe wurden neu festgesetzt. Zusätzlich müssen Undichtigkeiten im Kraftstoffsystem, die größer als 1 mm sind, von der DME erkannt werden.
Folgende Maßnahmen wurden in BMW-Fahrzeugen hierzu realisiert:
- Temperaturabsenkung des Kraftstoffs durch neuen Kraftstoffkreislauf mit 3/2-Wegeventil
- Der Aktivkohlefilter wurde neu dimensioniert
- Neue Aktivkohle mit höherer Absorbtionsfähigkeit
- Realisierung einer DME-internen Tankentlüftungssystemdiagnose mit Hilfe eines AKF-Absperrventils und eines Tankdrucksensors
Die Tankentlüftungssystem-Diagnose erfolgt in definierten Zyklen automatisch. Sie wird nur bei laufendem Motor durchgeführt. Um Undichtkigkeiten im Kraftstofftank und Tankentlüftungssystem feststellen zu können, muß das gasamte System luftdicht abgeschlossen werden. Dies erfolgt über das Absperrventil (AAV) am Aktivkohlefilter (AKF).
Unterdrucksytem:
Das Tankentlüftungsventil (TEV) wird geöffnet. Dieses bleibt so lange geöffnet, bis sich über die Sauganlage im gesamten System ein Unterdruck von 5-10 mbar aufgebaut hat. Die Messung des Unterdrucks im Tanksystem erfolgt über den Tankdrucksensor.
Ist der gewünschte Unterdruck erreicht, wird das Tankentlüftungsventil geschlossen.
Nun sind das Tankentlüftungsventil und das AKF-Absperrventil gleichzeitig geschlossen. In diesem Zustand überwacht das DME-Steuergerät über den Tankdrucksensor den vorher erzeugtem Unterdruck im Kraftstofftank und Tankentlüftungssystem. Baut sich der Unterdruck innerhalb eines Zeitraums von ca. 10 s um mehr als einen definierten Schwellwert ab, erkennt die DME auf Leck.
Überdrucksystem:
Die LDP (Leak detection pump) wirde eingeschaltet, das Tankentlüftungsventil wird geschlossen. Die LDP bleibt so lange eingeschaltet, bis sich im gesamten System ein Überdruck von 5-10 mbar aufgebaut hat. Die Messung des Überdrucks im Tanksystem erfolgt über den Reedswitch in der LDP.
Ist der gewünschte Überdruck erreicht, wird die LDP abgeschaltet.
Nun sind das Tankentlüftungsventil und das AKF-Absperrventil gleichzeitig geschlossendie LDP ist abgeschaltet. In diesem Zustand überwacht das DME-Steuergerät über den Tankdrucksensor den vorher erzeugtem Überdruck im Kraftstofftank und Tankentlüftungssystem. Baut sich der Überdruck innerhalb eines Zeitraums von ca. 10 s um mehr als einen definierten Schwellwert ab, erkennt die DME auf Leck.
Die Überwachung der einwandfreien Funktion des Katalysators erfolgt durch eine zweite Lambdasonde (Monitorsonde), die hinter dem Katalysator verbaut ist. Zur Erkennung der Funktionsfähigkeit des Katalysators erfolgt im DME-Steuergerät ein Vergleich der Signale der Regelsonde (vor Kat) und der Monitorsonde (nach Kat).
Die Funktion der Regellambdasonde wird ebenfalls überwacht. Fehlfunktionen der Lambdasonde, z.B. verursacht durch die Verwendung von verbleitem Kraftstoff, werden im DME-Steuergerät durch eine Veränderung der Lambda-Regelfrequenz erkannt.
Mit Hife des induktiven Impulsgebers wird am Inkrementenrad die Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) des Motors gemessen. Zusätzlich zur Erfassung der Drehzahl erfolgt hier auch die Überwachung der Laufruhe (Erkennung von Aussetzern).
Zur Aussetzererkennung wird das Inkrementenrad steuergeräteintern entsprechend dem Zündabstand (z.B. beim 6-Zylindermotor 3 Zündvorgänge pro Kurbelwellenumdrehung) in drei Segmente aufgeteilt. Im Steuergerät wird die Periodendauer der einzelnen Inkrementenradsegmente gemessen und statisch ausgewertet. Für jeden Kennfeldpunkt sind die maximal zulässigen Laufunruhewerte als Funktion von Drehzahl, Last und Motortemperatur abgelegt.
Bei Überschreiten dieser Werte werden die als fehlerhaft detektierten Zylinder im Fehlerspeicher abgelegt.
Das Diagnoseprogramm bietet einen Prüfschritt "Laufruhemessung" an. Hierbei werden in einem Balkendiagramm die Laufruhewerte der einzelnen Zylinder angezeigt.
OBD II fordert eine Kontrolle der ordnungsgemäßen Funktion des Sekundärluftsystems. Hierzu müssen die Funktion der Sekundärlufteinblasung und der Absperr- und Luftumschaltventile bei jeder Aktivierung überwacht werden. Die Sekundärlufteinblasung dient zu Abgasnachbehandlung während der Motorwarmlaufphase. Hierzu wird Frischluft direkt in die Auspuffkrümmer geblasen.
Ca. 10 Sekunden nach dem Motorstart wird die Sekundärluftpumpe uber das SLP-Relais aktiviert. Die Einschaltdauer ist von folgenden Randbedingungen abhängig:
- Motortemperatur
- Lastsignal
- Motordrehzahl
Während der Aktivierung der Sekundärluftpumpe wird im DME-Steuergerät die Lambdasondenspannung überwacht. Die Lambdasondenspannung liegt bei einwandfrei funktionierendem Sekundärluftsystem überwiegend im mageren Bereich.
In regelmäßigen Abständen (alle 20ms) wird nun die Lambdasondenspannung steuergeräteintern registriert. Mit jeder Messung, in dem die Lambdasondenspannung im magerem Bereich registriert wird , wird ein interner Zähler hochgesetzt. Überschreitet dieser Zähler einen definierten Schwellwert so wird das System als voll funktionsfähig erkannt. Wird dieser Schwellwert nicht erreicht, so erkennt die DME auf Fehler im Sekundärluftsystem. Es erfolgt ein Eintrag im Fehlerspeicher.
Wie seit Jahren bei BMW-Fahrzeugen üblich, werden nahezu alle elektrischen und elektonischen Bauteile der Motorsteuerung vom DME-Steuergerät überwacht. Beim Aufteten von elektrischen, und teilweise auch mechanischen Funktionsstörungen werden diese erkannt und im DME-Fehlerspeicher abgelegt.
Bei Funktionsstörungen von Komponenten, deren Ausfall oder Fehlfunktion die Abgaszusammensetzung beeinflussen wird zusätzlich zum Eintrag in den Fehlerspeicher die "CHECK ENGINE"-Lampe im Kombiinstrument angesteuert.