mini|Geöffnete Bosch Electronic Diesel Control Unit EDC17CP20 für Audi mit Infineon Tricore TC1796 Controller. Aufnahme von 2018.Eine , deutsch etwa „elektronische Dieselsteuerung“, beschreibt ein Motorsteuergerät zur Steuerung und Regelung eines Antriebs mittels Dieselmotors (Selbstzünder) für Fahrzeuge oder andere Systeme des Autozulieferers Bosch.
Unter dem Begriff EDC wird ein System verstanden, das aus Sensoren, einem Logikteil (elektrisch-elektronische Hardware und Software in einem Steuergerät) sowie Aktoren besteht. Dazu kommt ein Leistungsanteil (Elektrik), welcher die Strom- und Spannungsversorgung für das Gerät bereitstellt.
Das Gerät und seine Funktionen steht stellvertretend für andere Motorsteuergeräte für Dieselmotoren und unterscheidet sich von Motorsteuergeräten für Ottomotoren (Fremdzünder).
Weitere bedeutende Hersteller solcher Dieselsteuergeräte für Fahrzeuge sind u. a. Continental, Aptive (früher Delphi) und Denso, deren Produkte aber nicht zwingend unter einer vergleichbaren Bezeichnung (EDC) geführt werden. Ein weiteres Dieselmotorsteuergerät ist das Advanced Diesel Engine Control (ADEC) von Rolls-Royce Power Systems für Großdieselmotoren der MTU Friedrichshafen.
Ein modernes Diesel-Einspritzsystem, wie die Common-Rail-Einspritzung (CR), wird aufgrund der vielen Freiheitsgrade durch ein EDC erst sinnvoll möglich. Die Vorteile des CR gehen mit einer gestiegenen Komplexität der Regelung einher. Deshalb wurde das EDC als elektronische Lösung entwickelt und unterstützt mittlerweile sogar Ottomotoren.
Erwähnenswert ist, dass Motorsteuergeräte auch als bezeichnet werden. Ob dies für Diesel- oder Ottomotoren oder für beide gilt, ist je nach Hersteller unterschiedlich.
Bosch EDC Bosch brachte das erste Electronic Diesel Control (EDC)-System 1986 auf den Markt. Die Entwicklungsarbeiten liefen etwa parallel zur Jetronic für Ottomotoren. Erstmals eingesetzt wurde das System beim M21-Motor des BMW E28 524td.Brian Long: Zero Carbon Car: Green Technology and the Automotive Industry, Crowood, 2013, ISBN 978-1-84797-514-0. Im Verlauf der Zeit wurde typische Bezeichnungen für das System wie EDC15, EDC16 und EDC17 bekannt. Die Nummern beschreiben die jeweilige Generation. Laut den Angaben von Bosch kommt das EDC bei Dieselmotoren für Fahrzeuge, Baumaschinen, Schienen- und Wasserfahrzeuge sowie bei mobilen Aggregaten, beispielsweise Pumpen oder Stromerzeugern, zum Einsatz.
Die neueste Generation der Motorsteuergeräte, die von Bosch, ist ein System für verschiedene Kraftstoffe (Motorbenzin, Dieselkraftstoff und alternative Kraftstoffe) sowie für verschiedene Verbrennungsmotorvarianten (Ottomotor, Dieselmotor, sowie Hybridantriebe) für Personenkraftwagen oder Industrieanwendungen ausgelegt.
Systembeschreibung
Motorregelung mini|Geöffnetes EDC-Steuergerät (Bild 1 von 2) mit sichtbarer Leiterplatte und verschiedenen Halbleiterbausteinen (Elektronik- bzw. Logikteil bestehend aus einem MPC56xx-Mikrocontroller von Motorola (Freescale) und anderen Komponenten). Aufnahme von 2006.Ein Electronic Diesel Control (EDC) ist ein elektronisches Motorsteuergerät, dessen Hauptaufgabe in der Steuerung der Dieselkraftstoff-Einspritzmenge bei einem Dieselmotor besteht. Die Einspritzmengen und -verteilung bestimmen bei diesem Motor das Drehmoment und werden über elektronisch verstellbare (im Baumaschinensektor auch noch mechanische) Hochdruckpumpen oder elektronisch schaltbare Injektoren gesteuert. Die Aufgabe der EDC ist es, das zeitliche Profil der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum zu berechnen und über die Steuerung der Pumpe und Einspritzventile sicherzustellen.
Durch die elektronische Steuerung der Einspritzanlage ergeben sich folgende Vorteile: Verschärfte Abgasgrenzwerte lassen sich überwachen und über lange Zeit einhalten, die Emissionsbandbreite der verschiedenen Fahrzeuge eines Typs lässt sich einengen Geringeres Motorgeräusch, höhere Laufruhe (wichtig im Pkw, ohne Bedeutung für Baumaschinen) Besseres Ansprechverhalten Problemloses Ausrüsten von Kraftfahrzeugen mit Komfortfunktionen, zum Beispiel mit Tempomat Vereinfachte Anpassung eines Motortyps an unterschiedliche Anwendungen (z. B. Lkw, Schiff, Stationärmotor).
Steuergerät mini|Geöffnetes EDC-Steuergerät (Bild 2 von 2) mit sichtbarem Leistungsteil (Elektrik). Aufnahme von 2006. In einem Kraftfahrzeug (Kfz) ist die EDC eines der leistungsfähigsten und aufwändigsten Steuergeräte. In der Regel gibt es davon nur genau ein zentrales EDC-Steuergerät. Hier werden nicht nur entsprechend der Drehzahl, der Anzahl der Zylinderzahl sehr viele Ein- und Ausgangssignale verarbeitet, sondern dies muss auch in Echtzeit mittels geeigneter Elektronik und Software geschehen.
Zentraler Bestandteil ist ein leistungsfähiger Mikrocontroller mit analogen/digitalen Ein- und Ausgängen, sowie weitere Halbleiterbausteine wie Halbleiterspeicher oder Kommunikationsbausteine. Eine Vielzahl elektronischer Peripheriesysteme bereitet die Signale vom bzw. zum Dieselmotor auf. Eine wichtige Rolle spielt die Software, die infolge der zunehmenden Anforderungen durch die Abgasgrenzwerte eine komplexe Regelaufgabe erfüllt. Für die On-Board-Diagnose (OBD) ist eine Vielzahl an Informationen notwendig, um im Servicefall den Dieselmotor zu prüfen zu können. Weil sie durch das EDC erst möglich geworden sind, sind viele weitere Funktionalitäten hinzugekommen, die inzwischen vor allem bei Diesel-Pkw zum Standard gehören. Weitere Funktionen des Steuergerätes sind: Kommunikation zu anderen Steuergeräten via CAN-Bus, LIN, PSI5 oder anderen Schnittstellen Eigendiagnose des Steuergerätes: Fehler erkennen und abspeichern Diagnose der Sensoren und Aktoren: Fehler erkennen und abspeichern Überwachen der Motorbetriebszustände und Sicherheitsabschaltung Steuern des Abgassystems mit Partikelfilter und Katalysator Diagnoseschnittstelle über Kommunikationsprotokoll z. B. KWP2000
Auslegungen Funktional unterscheiden sich EDC-Steuergeräte für Personenkraftwagen (Pkw) und Nutzkraftwagen (Nkw) auf den ersten Blick nur gering, bei genauerer Betrachtung ergeben sich jedoch einige Unterschiede:
Merkmal Personenkraftwagen Nutzfahrzeuge und Industriemotoren Batteriespannung (tatsächliche Bordnetzspannung im Betrieb ca. 20 % höher): 12 Volt 12 oder 24 Volt Leerlaufregler Laufruhe bei geringem Kraftstoffverbrauch Besonders großer und leistungsfähiger Softwareteil. Ermöglicht Standgasfahrten von beladenen 40-Tonnern in höchstem Gang, außerdem erhöhte Leerlaufdrehzahl für Arbeitsmaschinen möglich. Flash-Level Wenige Flashlevel für OEM und Vertragswerkstatt, z. B. End-Of-Line und Softwareupdate Wie PKW. Zusätzlich Flash-Level für unterschiedliche OEMs, z. B. Parameteränderungen/Softwareupdates für Motoren OEM, Parameteränderung für Chassisbauer OEM, Parameteränderung für Spezialaufbauten OEM usw. Steuergeräte-Generationslebensdauer Wegen häufiger Generationssprünge der Hardware wurde auch die Software immer wieder neu entwickelt, in Zukunft soll die Software durch neue Architekturen wie AUTOSAR unabhängiger von der Hardware werden. Software wird länger für eine vorhandene Hardware weiterentwickelt und Fehler beseitigt. Berechnete Lebensdauer 10 Jahre > 10 Jahre (anwendungsspezifisch) Optimierungsziel Betriebsverhalten Beste Gesamtabstimmung, insbesondere von Leistung, Drehmoment, Verbrauch, Laufruhe, Abgas, Geräusch, Lebensdauer Geringe Betriebskosten, insbesondere durch geringen Verbrauch, günstige Wartung, lange Lebensdauer
Funktionsumfang mini|Eine ältere EDC von Bosch für Volvo Trucks. Das Electronic Diesel Control (EDC) bietet zahlreiche Funktionen, von denen je nach Antrieb und Art der Einspritzung einige enthalten sein können. Da diese Funktionen in ähnlicher Form auch in konkurrierenden Einspritzsystemen enthalten sind und den allgemeinen Stand der Technik in der Dieselregelung beschreiben, werden sie hier detaillierter beschrieben. Werden Korrekturen nach Kennfeldern vorgenommen, so basieren diese in der Regel auf den Temperaturen von Motor, Ansaugluft und Kraftstoff:
Übersicht Funktionen einer Motorsteuerung mit EDC (Stand EDC16): Startmenge: Regelung der Kraftstoffmenge von Anlass- bis Leerlaufdrehzahl. Die Regelung ist autonom, d. h., sie ignoriert die Gaspedalstellung. Fahrbetriebsregelung: Regelung nach Gaspedalstellung, korrigiert mit Drehzahl und nach Kennfeld. Leerlaufdrehzahl: Autonom variable Regelung nach Lasten wie Klima, elektrischen Nebenverbrauchern (Heckscheibenheizung, Luftheizung), Batterieladestand, Servolenkung. In diesem Betriebsbereich müssen sehr geringe Kraftstoffmengen sehr genau dosiert werden, um einen ruhigen Leerlauf zu erreichen. Abregelung: Mengenreduzierung oberhalb der Nenndrehzahl bis auf 0 bei Erreichen der zulässigen Höchstdrehzahl des Motors. Zwischendrehzahlregelung (ZDR): Lkw mit Nebenabtrieben (z. B. Krane, Kipper, Kühlkoffer oder typische Kommunalfahrzeuge) wird die Drehzahl auf einem vorgegebenen Wert gehalten, unabhängig von der Last. Tempomat: Motorregelung auf konstante Geschwindigkeit. Im Unterschied zur ZDR kompensiert die Motorregelung auch Übersetzungswechsel von automatischen Getrieben. Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung: Verhindert das Überschreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit. Diese Vorgabe kann variabel sein (z. B. einstellbares Limit für Winterreifen einer niedrigen Geschwindigkeitsklasse) oder fix (z. B. gesetzliche Höchstgeschwindigkeit von Lkw) Ruckeldämpfung (nur Pkw): Durch schnelles Treten oder Loslassen des Gaspedals (schnelle Lastwechsel) kann der Fahrer Motor und Fahrzeug zu Schwingungen anregen (Bonanza-Effekt). Die Ruckeldämpfung glättet schnelle Drehmomentänderungen und erkennt Schwingungen im Antriebsstrang, die dann aktiv bedämpft werden. Mengenausgleich (MAR): Unterschiede zwischen den Zylindern in Kompression, Reibung oder in den Bauteilen der Einspritzung führen dazu, dass gleiche Einspritzmengen und -zeiten zu unterschiedlichen Drehmomenten im Arbeitstakt führen. Die EDC misst die Drehzahl/-beschleunigung im Arbeitstakt und vergleicht sie mit den anderen Zylindern, um die Kraftstoffmenge anzupassen. Diese Funktion wird auch als „Adaptive Zylindergleichstellung“ (AZG) und „Smooth Running Control“ (SRC) bezeichnet. Begrenzungsmenge: Diese Funktion schneidet beispielsweise das Maximaldrehmoment ab, wenn mechanische Komponenten nicht auf das mögliche Maximaldrehmoment des Motors ausgelegt sind (betrifft insbesondere Getriebe, Antriebswellen) oder wenn thermische Überlastung oder Emissionsüberschreitungen drohen. Im Drehmomentdiagramm ist die Wirkung dieser Funktion daran erkennbar, dass es keinen „Drehmomentgipfel“ gibt, sondern ab einer bestimmten Drehzahl das Drehmoment ein horizontales Plateau erreicht und von dort aus bei einer höheren Drehzahl wieder abfällt. Motorbremse: Bei Lkw die Funktion zum Abstellen des Fahrzeugs oder in Verbindung mit der Auspuffklappenbremse (Motorstaubremse) zur Verstärkung der Motorbremswirkung. Höhenkorrektur: Kompensiert den fallenden Luftdruck beim Fahren in Gebirgen. Saugmotoren haben hier einen größeren Regelungsbedarf als Turbomotoren. Injektorabgleich: Bei Piezo-Injektoren wird die Genauigkeit der Einspritzung über die Betriebsspannung des Injektors verbessert, sofern die Daten bei der Herstellung des Injektors vermessen und dem Motorsteuergerät übergeben wurden. Dies bedeutet bei einer Motorenüberholung, dass die Zuordnung von Injektoren zu ihren Zylindern erhalten bleiben oder nachkalibriert werden muss. Nullmengenkalibrierung: Insbesondere bei Common-Rail-Systemen sind mehrfache Einspritzungen in einem Arbeitstakt üblich. Eine alterungsbedingte Drift der Mengen wird dadurch vermieden, dass im Schubbetrieb in verschiedenen Betriebspunkten und für alle Zylinder gezielt kleine Einspritzungen erfolgen und die Drehzahländerung ausgewertet wird. Mengenmittelwertanpassung (MMA): Korrigiert alterungsbedingte Langzeitdrift an Abgasrückführung, Lambdaregelung (sofern vorhanden) und Ladedruck.