Elektronisches Steuergerät mit 128 Kontakten
Das Steuergerät S3000 der Marke SAGEM steuert die Einspritz- und Zündsysteme und verfügt über eine sequentielle Mehrpunkteinspritzung (Motoren F4R, K4J).
Die Nockenwelle verfügt über keinen OT-Sensor des Kolbens des ersten Zylinders; daher erfolgt die Synchronisation der Ansteuerung der Systemelemente mit dem Motorarbeitsprozess programmgesteuert über die Signale des OT-Sensors.
Der Motorstart erfolgt im halbsequentiellen Modus (zur Synchronisation der Ansteuerung mit dem Motorarbeitsprozess) und wechselt dann in den sequentiellen synchronisierten Modus.
Die Motoren K4M sind mit einem OT-Sensor des Kolbens des ersten Zylinders an der Nockenwelle ausgestattet.
Die Synchronisation der Ansteuerung der Systemelemente mit dem Motorarbeitsprozess (Bestimmung des OT des 1. Zylinders) erfolgt über das Signal dieses Sensors.
Der Motorstart erfolgt im halbsequentiellen Modus (zur Synchronisation der Ansteuerung mit dem Motorarbeitsprozess) und wechselt dann in den sequentiellen synchronisierten Modus.
Abb. 1. Anordnung der Einspritzsystemkomponenten im Motorraum des Mégane 2 mit K4J-Motor: 1 - Magnetventil der Kraftstoffdampf-Rückführung; 2 - Absolutdrucksensor; 3 - Drosselklappenstutzen mit Stellmotor; 4 - Zündspule; 5 - Einspritzsteuergerät; 6 - Schutz- und Verteilerschaltung; 7 - Kühlmitteltemperatursensor; 8 - Klopfsensor; 9 - Lufttemperatursensor; 10 - Kraftstoffverteiler und Einspritzventile
Die Einspritzstörungsanzeige im Kombiinstrument ist aktiv
Verwendung einer speziellen Störungsanzeige für das Einspritzsystem (OBD-Anzeige «Borddiagnosesystem»).
Deren Vorhandensein ist auf die Installation des «Borddiagnosesystems» zurückzuführen.
Besondere Vorsichtsmaßnahmen aufgrund der elektronischen Wegfahrsperre
Aufgrund der Installation der elektronischen Wegfahrsperre der dritten Generation muss das Steuergerät nach einem speziellen Verfahren ersetzt werden.
Kraftstoffversorgungssystem ohne Rücklauf zum Tank
Der Druckregler ist in der Einheit «Kraftstoffpumpe – Füllstandssensor» integriert. Leerlaufbetrieb (warmer Motor).
Nennleerlaufdrehzahl
Die Leerlaufdrehzahl wird korrigiert in Abhängigkeit von: – der Kühlmitteltemperatur; – der Batteriespannung;
- dem Zustand der Klimaanlage (ein/aus);
- dem Öldruck (Fahrzeug mit K4M-Motor);
- der Stellung des Wählhebels des Automatikgetriebes (Fahrzeug mit F4R-Motor).
Abb. 2. Anordnung der Einspritzsystemkomponenten im Motorraum des Mégane 2 mit K4M-Motor: 1 - Magnetventil der Kraftstoffdampf-Rückführung; 2 - Magnetventil des Nockenwellen-Verstellers; 3 - Absolutdrucksensor; 4 - Zündspule; 5 - Nockenwellen-Positionssensor; 6 - Drosselklappenstutzen mit Stellmotor; 7 - Einspritzsteuergerät; 8 - Schutz- und Verteilerschaltung; 9 - Kühlmitteltemperatursensor; 10 - Klopfsensor; 11 - Lufttemperatursensor; 12 - Kraftstoffverteiler und Einspritzventile
Maximale Kurbelwellendrehzahl
Schutz gegen Überschreitung der maximal zulässigen Kurbelwellendrehzahl – kalter K4J-Motor.
Wenn die Kühlmitteltemperatur unter 60 °C liegt oder innerhalb der ersten 10 s nach Motorstart, wird die Kraftstoffeinspritzung bei 5800 min-1 abgeschaltet.
K4M
Wenn die Kühlmitteltemperatur unter 75 °C liegt oder innerhalb der ersten 10 s nach Motorstart, wird die Kraftstoffeinspritzung bei 5800 min-1 abgeschaltet.
F4R
Wenn die Kühlmitteltemperatur unter 75 °C liegt oder innerhalb von maximal 17 s nach Motorstart, wird die Kraftstoffeinspritzung bei 5900 min-1 abgeschaltet.
Schutz gegen Überschreitung der maximal zulässigen Kurbelwellendrehzahl – heißer Motor
Bei warmem Motor kehrt dieser Wert auf seinen Normalwert zurück.
K4J und K4M
Die Kraftstoffeinspritzung wird bei 6500 min-1 abgeschaltet, unabhängig vom eingelegten Gang (Schalt- oder Automatikgetriebe).
F4R
Die Kraftstoffeinspritzung wird bei 6000 min-1 (Schaltgetriebe) und 6300 min-1 (Automatikgetriebe) abgeschaltet, unabhängig vom eingelegten Gang.
Abb. 3. Anordnung der Einspritzsystemkomponenten im Motorraum des Mégane 2 mit F4R-Motor: 1 - Magnetventil der Kraftstoffdampf-Rückführung; 2 - Magnetventil des Nockenwellen-Verstellers; 3 - Absolutdrucksensor; 4 - Zündspule; 5 - Drosselklappenstutzen mit Stellmotor; 6 - Einspritzsteuergerät; 7 - Schutz- und Verteilerschaltung; 8 - Kühlmitteltemperatursensor; 9 - Klopfsensor; 10 - Lufttemperatursensor; 11 - Kraftstoffverteiler und Einspritzventile
Nockenwellen-Versteller K4M
Die Steuerzeiten werden stufenlos zwischen 0 und 43° Kurbelwellenwinkel verstellt.
Der Versteller wird von einem Magnetventil angesteuert, das mit einem variablen Tastverhältnis-Signal vom Einspritzsteuergerät versorgt wird.
F4R
Der Versteller ist ein Magnetventil, das vom Einspritzsteuergerät nach dem Ein-/Aus-Prinzip angesteuert wird.
Ansteuerung des Lüftermotors der Kühlanlage und der Warnleuchte für Kühlmittel-Übertemperatur.
Die Anforderung kommt vom Einspritzsteuergerät über den Multiplex-Bus (Funktion der zentralen Kühlmitteltemperaturregelung).
Die Versorgungsspannung für den Lüftermotor wird von der Schutz- und Verteilerschaltung bereitgestellt.
Ansteuerung des Klimakompressors
Die Anforderung kommt vom Einspritzsteuergerät über den Multiplex-Bus.
Die Anforderung wird auf Basis der Betriebsdaten der Klimaanlage und der Kühlmitteltemperatur generiert.
Der Klimakompressor wird über die Schutz- und Verteilerschaltung mit Spannung versorgt.
Ansteuerung der Kraftstoffpumpe
Die Anforderung kommt vom Einspritzsteuergerät. Die Versorgungsspannung der Kraftstoffpumpe wird von der Schutz- und Verteilerschaltung bereitgestellt.
Regler – Begrenzer
Der Geschwindigkeitsregler/-begrenzer und die Klimaanlage werden automatisch konfiguriert.
Sauerstoffsensor
Es werden zwei Sauerstoffsensoren verwendet, die vor und nach dem Katalysator eingebaut sind.
Drosselklappenstutzen
Die Luftzufuhr und der Leerlauf werden vom Drosselklappenstutzen mit Stellmotor geregelt.
Schutz- und Verteilerschaltung
Die Schaltung versorgt folgende Komponenten mit Spannung:
- Zündspulen;
- Kraftstoffpumpe;
- Klimakompressor;
- Lüftermotor;
- einige Stellglieder des Einspritzsystems (Einspritzventile, Magnetventil der Aktivkohlekanister-Spülung usw.).
Die Schutz- und Verteilerschaltung befindet sich im Motorraum neben der Batterie.
Die Schaltung gewährleistet den Schutz der Stromkreise einiger elektrischer Geräte.
Zur Erfüllung dieser Funktion umfasst die Schaltung Sicherungen und mehrere integrierte Relais:
- Relais «+» nach Zündschloss;
- Kraftstoffpumpenrelais;
- Klimakompressorrelais;
- Relais des Kühllüftermotors;
- Anlasserrelais (Ansteuerung des Anlassers).
Diese Relais sind fest verbaut.
Einspritzsteuergerät
Das Steuergerät erhält permanent über den Multiplex-Bus Informationen über die vom Generator erzeugte elektrische Leistung.
Dies ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der elektrische Verbrauch im Fahrzeug die Generatorleistung nicht übersteigt.
Die Hauptaufgabe besteht darin, die Batterieladung sicherzustellen.
Gaspedal
Der Austausch des Gaspedals ist unproblematisch.
Das Steuergerät übernimmt als Referenzwert für die losgelassene Pedalstellung den beim Einschalten der Zündung gelesenen Wert.
Der als Zweispur-Potentiometer ausgeführte Sensor übermittelt dem Steuergerät die Gaspedalstellung.
Die Signalspannung des Sensors hat zwei Leiterbahnen mit unterschiedlichem Widerstand.
Die erste Leiterbahn liefert eine Spannung (0–5 V), die doppelt so hoch ist wie die Signal-Spannung der zweiten Leiterbahn (0–2,5 V).
Der Vergleich der beiden Signal-Spannungen ermöglicht die Überprüfung der Plausibilität des erzeugten Signals.
Leerlaufbetrieb
Die Leerlaufdrehzahl wird um maximal 160 min-1 erhöht, wenn die Batteriespannung unter 12,7 V liegt.
Bei einem vorhandenen und gespeicherten Fehler des Absolutdrucksensors wird die Soll-Leerlaufdrehzahl auf folgende Werte gesetzt:
- 896 min-1 (Motoren K4J und K4M);
- 1024 min-1 (Motor F4R).
Das Einspritzsystem S3000 steuert das Einschalten von drei Warnleuchten und die Anzeige von Meldungen entsprechend der Schwere der erkannten Fehler, um die erforderliche Diagnose zu bestimmen.
Das Einspritzsteuergerät steuert das Einschalten der Warnleuchten und die Ausgabe von Meldungen im Kombiinstrument.
Diese Warnleuchten leuchten während der Motorstartphase sowie bei Störungen des Einspritzsystems oder bei Motorüberhitzung.
Die Befehle zum Einschalten der Warnleuchten werden über den Multiplex-Bus an das Kombiinstrument gesendet.
Funktionsprinzip der Warnleuchten
Beim Starten des Motors durch Drücken der «Start»-Taste.
Die Warnleuchte des «Borddiagnosesystems» leuchtet etwa 3 s lang und erlischt dann.
Bei einer Störung des Einspritzsystems (Schweregrad 1)
Es wird die Meldung «injection a controller» (Einspritzung prüfen) angezeigt, begleitet vom Aufleuchten der «service»-Leuchte.
Dies weist auf eine verringerte Sicherheitsstufe hin und erfordert eine eingeschränkte Nutzung des Motors.
Der Fahrzeughalter sollte die Störung so bald wie möglich beheben.
Diese Störungen können verursacht werden durch:
- Defekt des Drosselklappenstutzens mit Stellmotor;
- Defekt des Gaspedalstellungssensors;
- Defekt des Absolutdrucksensors;
- Defekt des Steuergeräts;
- Fehler in den Stromkreisen der Stellglieder;
- Fehler im Stromkreis des Steuergeräts.
Bei einer schwerwiegenden Störung des Einspritzsystems (Schweregrad 2)
Es wird ein rotes Motor-Symbol und die Meldung «stop» (nur auf dem Matrix-Display) angezeigt, sowie die Meldung «injection defaillante» (Einspritzung fehlerhaft), begleitet vom Aufleuchten der «stop»-Leuchte und einem akustischen Signal.
Bei Motorüberhitzung
Es wird ein Symbol für kritische Motortemperatur (nur auf dem Matrix-Display) mit der Meldung «surchauffe moteur» (Motor überhitzt) angezeigt, begleitet vom Aufleuchten der «stop»-Leuchte und einem akustischen Signal.
In diesem Fall muss das Fahrzeug sofort angehalten werden.
Bei Erkennung eines Fehlers, der zur Überschreitung der Abgasgrenzwerte führt.
Die Warnleuchte des «Borddiagnosesystems» mit dem Motor-Symbol leuchtet:
- «blinkend» bei einem Fehler, der den Katalysator zerstören kann (Zündaussetzer, die zur Zerstörung führen können).
In diesem Fall muss das Fahrzeug sofort angehalten werden.
- «dauerhaft» bei Überschreitung der Abgasgrenzwerte (Zündaussetzer, die zu erhöhten Emissionen führen, Katalysatorfehler, Fehler der Sauerstoffsensoren, Unstimmigkeiten zwischen den Sensorsignalen, Fehler im Canister-System).
Kommunikation zwischen Einspritzsteuergerät und Klimasteuergerät
Die Klimaanlage wird von mehreren Steuergeräten gesteuert.
Zu den Funktionen des Einspritzsteuergeräts gehören:
- Steuerung der Kühlleistung basierend auf den Anforderungen aus dem Innenraum und dem Druckwert im Kältemittelkreislauf;
- Bestimmung der vom Klimakompressor aufgenommenen Leistung basierend auf dem Druckwert im Kreislauf;
- Erteilung von Freigaben zur Steuerung des Kühllüftermotors in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit und Kältemitteldruck;
- Freigabe oder Sperrung des Kompressor-Starts.
Bei aktivierter Klimaanlage fordert das Bedienteil der Klimaanlage die Freigabe für den Kompressor an.
Das Einspritzsteuergerät gibt frei oder sperrt:
- den Betrieb des Klimakompressors;
- den Betrieb des Kühllüftermotors;
- den Übergang des Motors in den Leerlauf.
Die Steuerbefehle für den Kühllüftermotor und den Kompressor werden vom Einspritzsteuergerät über den Multiplex-Bus gesendet.
Die Befehle werden auf Basis der Betriebsdaten der Klimaanlage sowie der Kühlmitteltemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit generiert.
Die Versorgungsspannung für den Lüftermotor und den Kompressor wird von der Schutz- und Verteilerschaltung bereitgestellt.
Die vom Klimasteuergerät verwendeten Informationen werden über den Multiplex-Bus übertragen:
- Kontakt 4 AA – Leitung «CAN HIGH» des Multiplex-Busses;
- Kontakt 3 AA – Leitung «CAN LOW» des Multiplex-Busses.
Das Einspritzsteuergerät empfängt die Informationen vom Kältemitteldrucksensor über die Kontakte:
- J3 – Signal des Kältemitteldrucksensors;
- J2 – «+» 5 V Versorgung des Drucksensors;
- K2 – Masse des Drucksensors.
Algorithmus zum Einschalten des Klimakompressors
In bestimmten Betriebsphasen sperrt das Einspritzsteuergerät den Kompressorbetrieb.
Algorithmus zur Aufrechterhaltung der dynamischen Eigenschaften beim Anfahren am Berg.
Um das Anfahren am Berg zu erleichtern, wird der Kompressor für 20 s abgeschaltet.
Algorithmus zum Schutz vor Überschreitung der maximalen Motordrehzahl.
Der Kompressor wird in folgenden Fällen gestoppt:
- die momentane Kurbelwellendrehzahl übersteigt 6300 min-1;
- die Drehzahl übersteigt 5760 min-1 für mehr als 10 s.
Algorithmus zum Überhitzungsschutz
Der Kompressor arbeitet nicht, wenn die Kühlmitteltemperatur bei hoher Drehzahl und hoher Motorlast 115 °C überschreitet.
Einschaltbedingungen:
- bei Motordrehzahlen über 4512 min-1 und Saugrohrdruck unter 700 mbar.
Ausschaltbedingungen:
- nach einer Verzögerung von 10 s wird die zentrale Kühlmitteltemperaturregelung aktiviert.
Funktionsprinzip des Drosselklappenstutzens
Der Drosselklappenstutzen regelt den Leerlauf und die dem Motor zugeführte Luftmenge.
Er besteht aus einem Elektromotor und einem Potentiometer-Sensor für die Drosselklappenstellung mit zwei Leiterbahnen.
Im Leerlauf wird die Drosselklappenstellung in Abhängigkeit von der Soll-Leerlaufdrehzahl eingestellt, die von der Anzahl der eingeschalteten Verbraucher (Klimaanlage) und den Motorbetriebsbedingungen (Luft- und Kühlmitteltemperatur) abhängt.
Beim Betätigen des Gaspedals wird die Drosselklappe entsprechend geöffnet.
Um den Fahrkomfort zu verbessern, ist die Drosselklappenöffnung jedoch nicht direkt proportional zum Fahrerbefehl.
Um Ruckeln zu vermeiden, das Schalten zu erleichtern und die Sicherheit zu gewährleisten, ermöglicht der Drosselklappenstutzen die Modulierung des Motordrehmoments.
Notlaufmodi des Drosselklappenstutzens
Es gibt vier Notlaufmodi des Drosselklappenstutzens.
1. Modus zur Begrenzung der dynamischen Leistung
Dieser Modus wird bei Fehlern in den elektrischen Kreisen aktiviert, für die eine sichere Notlösung verfügbar ist (Fehler einer der beiden Leiterbahnen des Gaspedalstellungssensors oder des Drosselklappenstutzens).
In diesem Modus werden die Beschleunigungsleistung und die maximale Drosselklappenöffnung begrenzt (Höchstgeschwindigkeit 90 km/h für Schaltgetriebe, 100 km/h für Automatikgetriebe).
2. Modus mit Verlust der Fahrersteuerung
Dieser Modus wird auch als «elektrische Notstellung» bezeichnet.
Dieser Modus wird bei vollständigem Fehlen der Information über die Gaspedalstellung aktiviert, das Einspritzsteuergerät überwacht jedoch weiterhin die Luftfüllung der Zylinder (die Drosselklappensteuerung bleibt aktiv).
In diesem Modus legt das Einspritzsteuergerät die Soll-Pedalstellung für jeden Gang fest und schaltet den Motor bei Betätigung des Bremspedals in den Leerlauf.
In diesem Fall wird die maximale Kurbelwellendrehzahl in Neutralstellung auf 2500 min-1 begrenzt.
3. Modus «mechanische Notstellung»
Dieser Modus wird bei Fehlern aktiviert, die zum Verlust der Drosselklappensteuerung führen (der Drosselklappenantrieb ist unwirksam).
In diesem Fall befindet sich die Drosselklappe in mechanischer Ruhestellung; das Einspritzsteuergerät begrenzt die Kurbelwellendrehzahl durch Abschalten der Einspritzung und das Drehmoment durch Abschalten von Zylindern (Aussetzen von Zündung und Einspritzung) in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung.
Dadurch bleibt die maximale Kurbelwellendrehzahl im Vollastbetrieb oder in Neutralstellung auf 2500 min-1 begrenzt.
4. Modus zur Nachführung der Pedalstellung
Bei Verlust der Saugrohrdruckinformation ist die Drosselklappenöffnung direkt proportional zur Gaspedalstellung.
HINWEIS
Bei einem Übergang in einen dieser Modi leuchtet die Einspritzstörungsleuchte im Kombiinstrument auf.
Korrektur der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur (F4R-Motor)
Kühlmitteltemperatur, °C – Kurbelwellendrehzahl, min-1:
- -20 – 1072;
- 20 – 976*;
- 40 – 896;
- 80 – 752;
- 100 – 752;
- 120 – 848.
* Außer beim Motorstart bei 15–30 °C.
Korrektur der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur (K4J-Motor)
Kühlmitteltemperatur, °C – Kurbelwellendrehzahl, min-1:
- -20 – 1052;
- 20 – 1008*;
- 40 – 960;
- 80 – 752;
- 100 – 752;
- 120 – 896.
* Außer beim Motorstart bei 15–30 °C.
Korrektur der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur (K4M-Motor)
Kühlmitteltemperatur, °C – Kurbelwellendrehzahl, min-1:
- -20 – 1150;
- 20 – 944*;
- 40 – 850;
- 80 – 700;
- 100 – 700;
- 120 – 752.
* Außer beim Motorstart bei 15–30 °C.
Korrektur der Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von der Batteriespannung und dem elektrischen Leistungsgleichgewicht
Die Korrektur der Leerlaufdrehzahl kompensiert den Spannungsabfall beim Einschalten eines Verbrauchers, wenn die Batterie schwach geladen ist.
Die Korrektur beginnt, wenn die Spannung unter 12,7 V fällt.
Die Drehzahl kann um maximal 160 min-1 erhöht werden, d. h. auf bis zu 910 min-1.
Korrektur der Leerlaufdrehzahl bei Defekt des Absolutdrucksensors
Bei Defekt des Absolutdrucksensors wird die Leerlaufdrehzahl auf 1024 min-1 erhöht.
Wenn der Motor bei einer Kühlmitteltemperatur von 15–30 °C gestartet wird und dann im Leerlauf bleibt, kann es zu einem allmählichen Absinken der Drehzahl kommen.
Dies ist auf die Funktion zur Reduzierung der Abgasemissionen beim Start (Einschalten der Sauerstoffsensor-Heizung) zurückzuführen.
