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Elektronik im E23
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Elektronik in der ersten 7er-Reihe: Digitale Motor-Elektronik

BMW integrierte neue Technologie in ein bewährtes Konzept

Das Automobil verlangte von seinen Konstrukteuren neues Denken in den Kategorien systemorientierter Integration. Hierbei spielt die Regelungstechnik eine entscheidende Rolle. Um diese Regelungs- und Informationstechnik hat BMW mit Hilfe modernster Elektronik in ungewöhnlich umfassender Weise auf ein hohes Leistungsniveau gebracht: Mit der digitalen Motor-Elektronik beginnt ein neuer Abschnitt in der Leistungsfähigkeit von Verbrennungsmotoren.

In jedem BMW arbeiten bereits viele elektronische Konstruktionen mit dem Ziel, das Autofahren sicher und komfortabler zu machen und darüber hinaus durch das Entlasten des Fahrers seine Reaktionen und sein fahrerisches Vermögen zu verbessern. Jetzt leistet die Elektronik einen entscheidenden Beitrag dazu, den immer stärkeren Anforderungen an die Umweltfreundlichkeit und an den wirtschaftlichen Einsatz von Energie bei der Nutzung des Fahrzeugs zu genügen.

Aus Addition der Ansprüche ergibt sich die Summe leistungsfähiger Technik

Aus Gründen der Sicherheit soll die Leistung zumindest gehalten, wenn nicht gar gesteigert werden, denn nur ein Automobil mit ausreichenden Leistungsreserven bietet die für die Sicherheit notwendige Beweglichkeit. Die Abgas-Emission soll günstigere Werte erreichen, um die Belastung der Umwelt so gering wie eben möglich zu halten, Und all diese Zeile sollen noch wirtschaftlicher, also mit noch weniger Energieverbrauch, erreicht werden. Es ist leicht einzusehen, dass die Anstrengungen, zu zukunftsgerechten, optimalen Lösungen zu kommen, bei aufwendigen, leistungsstärkeren Automobilen größer sein müssen, als bei anderen.

Zündkennfeld der Digitalen Motor-Elektronik im BMW 7erndkennfeld der DME

 

Die digitale Motor-Elektronik ist ein Weg, der zeigt, wie Elektronik die Lösung der Zielkonflikte mit geringsten Kompromissen möglich macht.

Die Technik der Regelung bestimmt die Regeln der Technik

Der zündwinkel bzw. der entsprechende Zündzeitpunkt ist bei jedem Motor einmal für Leistungsentwicklung und das motorspezifische Fahrverhalten verantwortlich. Das heißt dafür, wie sich der Motor in den verschiedenen Betriebsbereichen verhält. Der Zündwinkel ist zum anderen aber auch für den Verbrauch und somit den motorinternen Wirkungsgrad und die Abgaszusammensetzung entscheidend.

Jedem Betriebszustand entspricht ein optimaler Zündwinkel: Wenn dieser jeweils erreicht wird, ist das Verhältnis des Laufverhaltens, der wirtschafltichen Ausnutzun der Energieund die Abgas-Emission am günstigsten. Das Problem aber ist, dass schln kleinste Drehzahlunterschiede und geringste Belastungsänderungen völligunterschiedliche Zündwinkel erfordern. Je feier der zündwinkel also gewählt und je mehr Parameter durch zugehörige Funktionen berücksichtigt werden können, desto besser kann das Motorverhalten hinsichtlich der genannten Anforderungen optimiert werden. Die Leistungsfähigkeit von Computern macht es möglich, bei der unglaublichen Vielfalt von möglichen Variationen die jeweils beste Lösung zu finden.

Von der Informationserfassung zur Informationsverarbeitung

Vereinfacht dargestellt errechnet ein Mikro-Computer jeweils zwischen zwei Zündvorgängen den neuen, optimalen Zündzeitpunkt - also den Zündwinkel. Der Computer ermittelt diesen Zündwinkel aus verschiedenen Informationen, die ihm zugeführt werden. Dazu gehören die Drehzahl, die Kolbeneinstellung entsprechend der Zündfolge, dazu gehören Daten von der Drosselklappen-Stellung, der angesaugten Luftmenge und der Ansauglufttemperatur. Diese Informationen verarbeitet der Computer, um die jeweils optimale Entscheidung zu treffen - und das in extrem kurzer Zeit.

Als Impulsgeber werden zwei Stabsensoren verwendet: Einer nimmt über einem Bezugsmarkengeber am Schwungrad die Kolbenstellung, d. h. die Zündfolge ab, der zweite erfasst die Motordrehzahl über die Zähne des Anlasskranzes. Wichtige Voraussetzung für diesen gemeinsam mit Bosch entwickelten Fortschritt war die bei BMW verwendete L-Jetronic, eine elektronisch gesteuerte, luftmengenmessende Einspritzanlage - ohne sie wäre die Digitale Motor-Elektronik nicht möglich. Die Digitale Motor-Elektronik übernimmt auch die Einspritzsteuerung der L-Jetronic.

Wesentliches Merkmal der Digitalen Motor-Elektronik der 1. Generation ist, dass die damals mit Transistor-Zündung nur linear mögliche Beeinflussung der Zündwinkel durch eine individuelle Zündwinkel-Kennfeld-Steuerung ersetzt wird. Das Zündkennfeld wird in 16 Lastpunkte und 16 Drehzahlen eingeteilt. Damit ergeben sich insgesamt 256 Speicherstellen. Jede Speicherstelle kann individuell optimal vorgegeben werden. Zusätzlich findet nach einem Rechnerprogramm eine Interpolation zwischen den umgebenen acht Stützstellen statt. Das bedeutet, dass gewissermaßen bei jeder Umdrehung eine Neuberechnung und Abfrage erfolgt, um so einen optimalen Zündwinkel zu erreichen (siehe Abbildungen oben).

Ökonomie erreicht einen höheren Grad: Digitale Motor-Elektronik der 2. Generation

Endoskopie-Aufnahme einer Steuereinheit

Die Digitale Motor Elektronik hat den Evolutionsschritt zur 2. Generation vollzogen. Der wesentliche Fortschritt: Dem Zündwinkel-Kennfeld ist jetzt ein Gemisch-Kennfeld zugeordnet. Über dieses zusätzliche Steuerungsprogramm wirken Korrektur-faktoren auf die Einspritzdauer. Die Wirkung: eine sehr optimale Gemischzusammensetzung in allen Drehzahl- und Lastbereichen durch gezielte Abmagerung oder Anreicherung. Im praktischen Fahrbetrieb werden so eine weitere Reduzierung des Benzinverbrauchs, ein noch besseres Abgas- und Laufverhalten des Motors sowie eine optimale Abstimmung der Triebwerksarbeit auf die Besonderheiten von Schalt- und Automatik-Getrieben erreicht.

Weil der Flüssigkeitswandler in automatischen Getrieben die Ungleichförmigkeiten des Motorlaufs - zum Beispiel bei Kolonnenfahrt mit nur 20 oder 30 km/h - perfekt geglättet, enthalten alle Steuergeräte der 2. Generation ein weiteres Automatik-Kennfeld, das diese Vorteile nutzt: Es sorgt für eine besonders magere Gemischzusammensetzung, so dass der Mehrverbrauch durch die Automatik kompensiert und ihr außerordentlicher Vorteil im Stadtverkehr noch höher wird.

Quelle: BMW Prospekt von 1981

 

 
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