Die in Renault Duster-Fahrzeugen eingebauten Motoren sind mit einem elektronischen Motorsteuersystem mit verteilter Kraftstoffeinspritzung ausgestattet.
Dieses System gewährleistet die Einhaltung moderner Normen für Abgas- und Verdunstungstoxizität bei Beibehaltung hoher Fahrqualität und niedrigem Kraftstoffverbrauch.
Das Steuergerät im System ist das elektronische Motorsteuergerät (ECU).
Auf der Grundlage der von den Sensoren erhaltenen Informationen berechnet das ECU die Regelparameter der Kraftstoffeinspritzung und der Steuerung des Zündzeitpunkts.
Darüber hinaus steuert das ECU entsprechend dem implementierten Algorithmus den Betrieb des Elektromotors des Kühlsystemlüfters und der elektromagnetischen Kupplung zum Einschalten des Klimakompressors, führt die Funktion der Selbstdiagnose der Systemkomponenten aus und informiert den Fahrer über aufgetretene Störungen.
Bei Ausfall einzelner Sensoren und Stellglieder aktiviert das ECU Notlaufprogramme, die die Funktionsfähigkeit des Motors gewährleisten.
Die von den Einspritzdüsen zugeführte Kraftstoffmenge wird durch die Dauer des elektrischen Signals vom ECU bestimmt.
Das elektronische Steuergerät überwacht die Daten über den Motorzustand, berechnet den Kraftstoffbedarf und bestimmt die erforderliche Dauer der Kraftstoffzufuhr durch die Einspritzdüsen (Signaldauer).
Zur Erhöhung der zugeführten Kraftstoffmenge wird die Signaldauer verlängert, zur Verringerung der Kraftstoffzufuhr verkürzt.
Das Motorsteuersystem umfasst neben dem elektronischen Steuergerät Sensoren, Stellglieder, Steckverbinder und Sicherungen.
Elektronisches Steuergerät
Das ECU (Steuergerät) ist über elektrische Leitungen mit allen Sensoren des Systems verbunden.
Beim Empfang von Informationen von ihnen führt das Steuergerät Berechnungen gemäß den im Speicher des programmierbaren Festwertspeichers (PROM) gespeicherten Parametern und Steueralgorithmen durch und steuert die Stellglieder des Systems.
Die im PROM-Speicher aufgezeichnete Programmvariante ist durch eine dieser ECU-Modifikation zugewiesene Nummer gekennzeichnet.
Das Steuergerät erkennt die Störung, identifiziert und speichert ihren Code, auch wenn der Ausfall instabil ist und verschwindet (z. B. aufgrund eines schlechten Kontakts).
Die Störungsanzeige des Motorsteuersystems im Kombiinstrument erlischt 10 s nach Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der ausgefallenen Komponente.
Nach der Reparatur muss der im Speicher des Steuergeräts gespeicherte Fehlercode gelöscht werden.
Dazu trennen Sie die Stromversorgung des Steuergeräts für 10 s (entfernen Sie die Sicherung des Stromversorgungskreises des elektronischen Steuergeräts oder trennen Sie die Leitung vom Minuspol der Batterie).
Das Steuergerät versorgt verschiedene Sensoren und Schalter des Steuersystems mit Gleichstrom von 5 und 12 V.
Da der elektrische Widerstand der Versorgungskreise hoch ist, leuchtet die an die Anschlüsse des Systems angeschlossene Kontrolllampe nicht auf.
Zur Bestimmung der Versorgungsspannung an den Anschlüssen des ECU sollte ein Voltmeter mit einem Innenwiderstand von mindestens 10 MΩ verwendet werden.
Das elektronische Steuergerät steuert das Wegfahrsperrensystem. Das ECU ist nicht reparierbar, daher muss es im Falle eines Ausfalls ersetzt werden.
Die Anzahl und Marke der elektronischen Komponenten des Motorsteuersystems hängt von der Ausstattung des Fahrzeugs ab, welches Antriebsaggregat im Fahrzeug eingebaut ist.
Die Schaltpläne der Motorsteuersysteme K4M und F4R sind am Ende des Artikels dargestellt.
Der Kurbelwellenstellungssensor dient zur Synchronisierung des Betriebs des elektronischen Motorsteuergeräts mit der Winkelstellung der Kurbelwelle.
Die Wirkung des Sensors beruht auf dem Hall-Effekt.
In Abbildung 2 — der Kurbelwellensensor des Motors K4M.
In Abbildung 3 — der Kurbelwellenstellungssensor des Motors F4R.
Der Sensor ist im vorderen Teil des Kupplungsgehäuses über dem Geberkranz am Schwungrad eingebaut.
Der Geberkranz ist ein Zahnrad.
Bei Drehung der Kurbelwelle ändern die Zähne des Schwungrads das Magnetfeld des Sensors und induzieren Wechselspannungsimpulse.
Das Steuergerät bestimmt anhand der Sensorsignale die Drehzahl der Kurbelwelle und gibt Impulse an die Einspritzdüsen.
Bei Ausfall des Sensors ist ein Motorstart unmöglich.
Der Nockenwellenstellungssensor (Phase) (nur am Motor F4R) vom induktiven Typ ist im hinteren Teil des Zylinderkopfs eingebaut.
Bei Drehung der Einlassnockenwelle ändern die Vorsprünge an ihrem vorderen Zapfen das Magnetfeld des Sensors und induzieren Wechselspannungsimpulse.
Die Sensorsignale werden vom ECU zur Organisation der sequenziellen Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Zylinderreihenfolge sowie zur Steuerung der Veränderung der Steuerzeiten in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand verwendet.
Bei Auftreten einer Störung im Stromkreis des Nockenwellenstellungssensors speichert das elektronische Steuergerät ihren Code im Speicher und schaltet die Leuchtanzeige ein.
Der Kühlmitteltemperatursensor ist im Gehäuse des Wasserverteilers des Motorkühlsystems eingebaut.
Das empfindliche Element des Sensors ist ein Thermistor, dessen elektrischer Widerstand sich umgekehrt proportional zur Temperatur ändert.
Bei niedriger Kühlmitteltemperatur (−20 °C) beträgt der Widerstand des Thermistors etwa 15 kΩ, bei Anstieg der Temperatur auf +80 °C verringert sich der Widerstand auf 320 Ω.
Das elektronische Steuergerät versorgt den Stromkreis des Temperatursensors mit einer konstanten «Referenzspannung».
Die Signalspannung des Sensors erreicht bei kaltem Motor ihren Höchstwert und sinkt mit zunehmender Erwärmung.
Anhand des Spannungswerts bestimmt das elektronische Steuergerät die Motortemperatur und berücksichtigt sie bei der Berechnung der Einstellparameter für Einspritzung und Zündung.
Bei Ausfall des Sensors oder Störungen in seinem Anschlusskreis legt das ECU einen Fehlercode fest und speichert ihn.
Im Sensorgehäuse ist außerdem ein zusätzlicher Thermistor zur Steuerung der Kühlmitteltemperaturanzeige im Kombiinstrument eingebaut.
Der Drosselklappenstellungssensor ist nur am Motor K4M eingebaut.
Der Drosselklappenstellungssensor ist am Gehäuse der Drosselklappeneinheit eingebaut und mit der Drosselklappenwelle verbunden.
Der Sensor ist ein Potenziometer, an dessen einem Ende der «Pluspol» der Versorgungsspannung (5 V) angelegt wird und dessen anderes Ende mit der «Masse» verbunden ist.
Vom dritten Anschluss des Potenziometers (vom Schleifer) geht das Ausgangssignal zum elektronischen Steuergerät.
Wenn die Drosselklappe gedreht wird (durch Einwirkung auf das Steuerpedal), ändert sich die Spannung am Sensorausgang.
Bei geschlossener Drosselklappe liegt sie unter 0,5 V. Wenn sich die Klappe öffnet, steigt die Spannung am Sensorausgang; bei vollständig geöffneter Klappe muss sie über 4 V liegen.
Durch Überwachung der Ausgangsspannung des Sensors korrigiert das ECU die Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit vom Drosselklappenöffnungswinkel (d. h. nach dem Wunsch des Fahrers).
Der Drosselklappenstellungssensor erfordert keine Einstellung, da das Steuergerät den Leerlauf (d. h. das vollständige Schließen der Drosselklappe) als Nullmarke auffasst.
Der steuernde Sauerstoffkonzentrationssensor wird im Einspritzsystem mit Rückkopplung verwendet und ist am Abgaskrümmer eingebaut.
Zur Korrektur der Berechnungen der Dauer der Einspritzimpulse werden Informationen über das Vorhandensein von Sauerstoff im Abgas verwendet.
Der im Abgas enthaltene Sauerstoff reagiert mit dem Sensor und erzeugt eine Potentialdifferenz am Sensorausgang.
Sie ändert sich etwa von 0,1 V (hoher Sauerstoffgehalt — mageres Gemisch) bis 1 V (niedriger Sauerstoffgehalt — fettes Gemisch).
Durch Überwachung der Ausgangsspannung des Sauerstoffkonzentrationssensors bestimmt das Steuergerät, welcher Befehl zur Korrektur der Zusammensetzung des Arbeitsgemischs an die Einspritzdüsen zu geben ist.
Wenn das Gemisch mager ist (niedrige Potentialdifferenz am Sensorausgang), gibt das Steuergerät den Befehl zur Anreicherung des Gemischs; wenn das Gemisch fett ist (hohe Potentialdifferenz) — zur Abmagerung des Gemischs.
Die Lambdasonde ist ein anfälliger Sensor im Einspritzsystem des Fahrzeugs.
Ihre Lebensdauer beträgt 20 bis 80 Tausend km, abhängig von der Qualität des Benzins und des Motoröls sowie den Betriebsbedingungen.
Nach Empfehlung des Werks muss sie alle 75 Tausend km Fahrleistung des Fahrzeugs gewechselt werden.
Mit einigen Betankungen mit verbleitem Benzin können die Elektroden des Sensors «vergiftet» werden.
Bei defektem Sauerstoffkonzentrationssensor geht das ECU in einen Modus über, in dem seine Spannung nicht zur Bestimmung der Gemischparameter berücksichtigt wird.
Das ECU steuert die Gemischzusammensetzung weiterhin unter Berücksichtigung der Temperatur und der Parameter anderer Sensoren.
Der diagnostische Sauerstoffkonzentrationssensor arbeitet nach demselben Prinzip wie der steuernde Sensor.
Das vom diagnostischen Sauerstoffkonzentrationssensor erzeugte Signal weist auf das Vorhandensein von Sauerstoff im Abgas nach dem Katalysator hin.
Wenn der Katalysator normal arbeitet, werden die Anzeigen des diagnostischen Sensors erheblich von den Anzeigen des steuernden Sensors abweichen.
Der Klopfsensor ist am Seitenteil des Zylinderblocks im Bereich zwischen dem 2. und 3. Zylinder befestigt und erfasst anomale Vibrationen (Klopfstöße) im Motor.
Das empfindliche Element des Klopfsensors ist eine piezokeramische Platte.
Beim Klopfen werden am Sensorausgang Spannungsimpulse erzeugt, die mit zunehmender Intensität der Klopfstöße zunehmen.
Das elektronische Steuergerät regelt anhand des Sensorsignals den Zündzeitpunkt zur Beseitigung von Klopfverbrennungen des Kraftstoffs.
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
Im Betrieb verwendet das ECU auch die vom Geschwindigkeitssensor erhaltenen Daten über die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der Sensor wird am Getriebe eingebaut.
Das Wirkprinzip des Sensors beruht auf dem Hall-Effekt.
Der Sensor gibt an das elektronische Steuergerät rechteckige Spannungsimpulse mit einer Frequenz aus, die proportional zur Drehzahl der Antriebsräder ist.
Der Absolutdrucksensor im Receiver wandelt den Unterdruckgrad im Receiver in eine Änderung der elektrischen Spannung um, nach deren Wert das ECU die Betriebsparameter des Motors festlegt.
Der Sensor ist am Receiver eingebaut.
Die Ausgangsspannung des Sensors ändert sich entsprechend dem Druck im Saugrohr — von 4,0 V (bei vollständig geöffneter Drosselklappe) bis 0,79 V (bei geschlossener Klappe).
Bei nicht laufendem Motor bestimmt das Steuergerät anhand der Sensorspannung den Atmosphärendruck und passt die Einspritzregelparameter an die konkrete Höhe über dem Meeresspiegel an.
Die im Speicher gespeicherten Atmosphärendruckwerte werden bei gleichmäßiger Fahrt des Fahrzeugs und während der vollständigen Öffnung der Drosselklappe periodisch aktualisiert.
Das Elektromagnetventil des Systems zur Veränderung der Steuerzeiten (nur am Motor F4R) ist im Zylinderkopf des Motors eingebaut.
Das Ventil regelt den Druck des Öls, das dem Stellglied zur Veränderung der Steuerzeiten zugeführt wird, das am vorderen Ende der Nockenwelle der Einlassventile eingebaut ist.
Das System führt eine optimale Einstellung der Steuerzeiten durch und verändert sie im gesamten Bereich der Drehzahl- und Lastwerte des Motors, was die Leistung und das Drehmoment bei jedem Drehzahlbereich erhöht.
Beim Abstellen des Motors zwingt der Öldruck den Schieber des Steuerventils, sich in die Position zu bewegen, die der spätesten Steuerzeit entspricht.
Das Steuerventil wird durch das Signal des Motorsteuergeräts betätigt und führt Öl entweder der Verzögerungskammer oder der Vorlaufkammer zu, wobei die Steuerzeiten kontinuierlich entsprechend entweder in Richtung ihres Vorlaufs oder in Richtung ihrer Verzögerung verändert werden.
Der Lufttemperatursensor im Saugrohr ist in seiner Konstruktion dem Kühlmitteltemperatursensor gleich.
In ihm wird ebenfalls ein Thermistor verwendet, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Das ECU legt ständig Spannung an den Sensor an.
Die Signalspannung des Sensors ist maximal, wenn die Luft im Saugrohr kalt ist, und sinkt mit steigender Temperatur.
Anhand des Spannungswerts bringt das Steuergerät Korrekturen bei der Berechnung des Zündzeitpunkts an.
Zur Aufrechterhaltung optimaler Motorbetriebszustände unter verschiedenen Bedingungen verwendet das ECU auch Signale vom Kupplungspedalstellungssensor (Fahrzeug mit Schaltgetriebe) oder von Sensoren des Automatikgetriebes, vom Bremslichtschalter, von Raddrehzahlsensoren (ABS).
Anhand der Signale des Kupplungspedalstellungssensors und des Bremslichtschalters unterscheidet das ECU die gedrückte und nicht gedrückte Stellung der Pedale.
Bei gedrücktem Kupplungspedal begrenzt das ECU die Kraftstoffzufuhr in die Zylinder.
Die Diagnosesteckdose dient zur Ausgabe der im ECU-Speicher gespeicherten Fehlercodes, die beim Betrieb des Motorsteuersystems festgestellt wurden.
Sie befindet sich im Innenraum, im Handschuhfach an seiner Rückwand.
Über diese Steckdose werden die folgenden wichtigsten Motorbetriebsparameter ausgelesen:
- Betriebsmodus des Kraftstoffkorrektursystems;
- berechnete Motorlast;
- Kühlmitteltemperatur;
- Kraftstoffdruck im Versorgungssystem;
- Luftdruck im Saugrohr;
- Motordrehzahl;
- Fahrzeuggeschwindigkeit (in Bewegung — bei angeschlossenem tragbarem Scan-Gerät);
- Zündzeitpunkt;
- Temperatur der Ansaugluft;
- Luftdurchsatz;
- Drosselklappenstellung;
- Daten der Sauerstoffkonzentrationssensoren.
Bevor Sie irgendwelche Komponenten des Kraftstoffeinspritzsteuersystems ausbauen, trennen Sie die Leitung vom Minuspol der Batterie.
Starten Sie den Motor nicht, wenn die Leitungsklemmen an der Batterie schlecht angezogen sind.
Trennen Sie die Batterie niemals vom Bordnetz des Fahrzeugs bei laufendem Motor.
Beim Laden der Batterie trennen Sie sie vom Bordnetz des Fahrzeugs.
Setzen Sie das ECU keiner Temperatur über 65 °C im Betriebszustand und über 80 °C — im Ruhezustand aus (z. B. in einer Trockenkammer).
Trennen Sie vom ECU keine Leitungen und schließen Sie keine an, wenn die Zündung eingeschaltet ist.
Vor Elektroschweißarbeiten am Fahrzeug trennen Sie die Leitungen von der Batterie und die Steckverbinder des Kabelbaums vom ECU.
Führen Sie alle Spannungsmessungen mit einem Digitalvoltmeter durch, dessen Innenwiderstand mindestens 10 MΩ beträgt.
Die im Kraftstoffeinspritzsystem verwendeten elektronischen Komponenten sind für sehr niedrige Spannungen ausgelegt und können daher leicht durch elektrostatische Entladung beschädigt werden.
Um eine Beschädigung des ECU zu vermeiden, berühren Sie seine Anschlüsse nicht mit den Händen.
Der Schaltplan des Motorsteuersystems K4M ist in Abbildung 16 dargestellt.
Der Schaltplan des Motorsteuersystems F4R ist in Abbildung 17 dargestellt.
