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Motor eines Autos, Motorsteuerung© depositphotos.com, djedzura

Was ist eine Motorsteuerung?

Was macht die Motorsteuerung in einem Verbrennungsmotor?

Die Motorsteuerung eines Verbrennungsmotors hat die Aufgabe, die Abläufe im Motor zu regeln. Die zentralen Teile dieser Prozesse sind der Zustrom von Luft, die Zündung des Treibstoff-Luftgemischs und die Ausleitung der dabei entstehenden Abgase. Auch der Betrieb der Öl- und Wasserpumpe wird manchmal zur Motorsteuerung gezählt. Das Ziel der Motorsteuerung ist ein sicherer, effizienter und schadstoffarmer Betrieb des Verbrennungsmotors, bei dem die geforderte Leistung erbracht wird.

Die Funktionsweise des Verbrennungsmotors

Welche Abläufe im Motor müssen also von der Motorsteuerung geregelt werden? Ein Verbrennungsmotor wandelt die chemische Energie des Treibstoffs in Bewegungsenergie um.
Heute werden in Autos praktisch nur Viertaktmotoren verwendet. Der zu steuernde Ablauf ist also in vier Phasen gegliedert. In jeder dieser Phasen bewegt sich der Kolben in einer Richtung über die gesamte mögliche Strecke. Eine Phase entspricht also einem Kolbenhub und ein Zyklus von vier Phasen umfasst zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, die von den Zylindern bewegt wird.

  • Phase 1: Der Kolben bewegt sich abwärts, wobei ein Unterdruck entsteht. Das Ansaugventil ist offen und Luft strömt in den Zylinder.
  • Phase 2: Das Ansaugventil wird von der Motorsteuerung geschlossen und der Kolben bewegt sich aufwärts. Durch diese Bewegung wird die Luft komprimiert.
  • Phase 3: Das komprimierte Treibstoff-Luftgemisch explodiert. Der Druck der Explosion bewegt den Kolben abwärts. In dieser Phase findet die tatsächliche Umwandlung der chemischen in Bewegungsenergie statt.
  • Phase 4: Der Kolben bewegt sich aufwärts und das Ausstoßventil ist geöffnet. Die Verbrennungsgase strömen in den Auspuff und der nächste Zyklus beginnt.

Aufbau und Funktionsweise der Motorsteuerung

Es ist einleuchtend, dass die Steuerung der Ventile und der Zündung für den Betrieb des Ottomotors von zentraler Bedeutung ist. Der Motor funktioniert umso besser, je präziser diese Steuerung abläuft.

Die Zylinder sind mit der Kurbelwelle verbunden und bringen sie zum Drehen. Aus dem Winkel der Kurbelwelle lässt sich daher die Phase bestimmen, in der sich der Motor befindet. Deshalb bewegt die Kurbelwelle die heute fast immer oben liegende Nockenwelle über eine Steuerkette oder einen Zahnriemen. Diese Verbindung wird deshalb gewählt, weil sie im Gegensatz zu etwa einem Riemen ohne Zähne den Rotationswinkel genau übertragen kann. Bei der Motorsteuerung geht es nur um die Übertragung dieser Information, nicht um die Übertragung von Kraft.

Die Nockenwelle steht in direktem mechanischen Kontakt zu den Ventilen, die sie so je nach Drehstellung der Kurbelwelle öffnet und schließt.

Herausforderungen bei der Gestaltung der Motorsteuerung

Ein heute hergestellter Verbrennungsmotor wird mit Drehzahlen von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute betrieben. Die zu steuernden Abläufe und Ventilbewegungen finden also Dutzende Male pro Sekunde statt. Das bringt eine entsprechend hohe Belastung der dafür eingesetzten Teile mit sich.

Die Teile der Motorsteuerung von der Kette über die Nockenwelle bis zu den Ventilen selbst müssen geringe Fehlertoleranzen erfüllen. Die heute zur Verfügung stehenden Herstellungsmethoden ermöglichen diese genaue Fertigung. Trotzdem ist es wichtig, die vom Hersteller vorgesehenen Intervalle für die Wartung einzuhalten. Funktioniert die Motorsteuerung suboptimal, merkt der Fahrer des Autos längere Zeit nichts davon. Das bedeutet aber nicht, dass die Auswirkungen deshalb vernachlässigbar sind. Sie bestehen vielmehr aus höherem Verschleiß und einem unnötig hohen Ausstoß von Schadstoffen.

Neue Entwicklungen der Motorsteuerung

Es gibt alternative Möglichkeiten, den Motor ohne Nockenwellen zu steuern. Entsprechende Patente wurden bereits erteilt. Diese Ideen haben aber bisher wenig Resonanz bei den Autoherstellern gefunden. Es ist auch fraglich, ob es noch dazu kommen wird, denn die Zukunft des Verbrennungsmotors ist unsicher. Am meisten Potential hat noch ein Betrieb mit Wasserstoff, der sich aber erst in der Versuchsphase befindet.

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Arnold

Arnold ist seit Jahren in der Auto- und Tuning-Branche aktiv und betreibt verschiedene Online-Communities und Portale in diesem Bereich. Seine Expertise erstreckt sich insbesondere auf Autos und Motoren jeglicher Art. Dank seines reichen Erfahrungsschatzes bringt er fundiertes Wissen und die neuesten Trends in seine Artikel mit ein. Er ist stets auf der Suche nach den neuesten Innovationen in der Automobil- und Motorenwelt.

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