Chip Tuning ...
Das Motor-Steuergerät
Ein Motorsteuergerät (auch englisch ECU - Electronic Control Unit) ist eine vom Automobilhersteller oder Zulieferer für eine bestimmte Motorvariante entwickelte Elektronik mit implementierter Software, welche die Steuerung, Regelung und Überwachung von Motorfunktionen übernimmt. Bei modernen Motorsteuergeräten kommen leistungsfähige digitale Mikroprozessoren oder Mikrokontroller zum Einsatz. Auch Systeme mit mehreren CPUs sind durchaus üblich. Sie steuern die internen Verbrennungsabläufe im Motor und weit mehr.
Bei aktuellen Verbrennungsmotoren werden mit dem Motorsteuergerät die Verbrennungsabläufe im Motor so gesteuert und kontrolliert, dass das gewünschte Fahrverhalten erreicht und die gültige Abgasnorm eingehalten wird (z.B. Lambdaregelung). Hierzu muss das Motorsteuergerät synchron zum innermotorischen Prozess alle Stellsignale berechnen und ausgeben. Das gilt besonders für die Luftfüllung des Brennraums, die Kraftstoffeinspritzung und die Steuerung des Zündzeitpunkts bis zur Regeneration/Reinigung der Abgasanlage. Motorsteuergeräte können über 200 Anschlüsse (analoge und digitale I/O-Schnittstellen) aufweisen.
Was ist Chip Tuning ...
… Mit „Kennfeldoptimierung“, „Mapping“, „Software-Tuning“ oder umgangssprachlich meist „Chiptuning“ genannt, wird die Leistungssteigerung (Performance Tuning) von Verbrennungs-Motoren durch nachträgliche Änderung der werksseitig festgelegten Steuerparameter in der elektronischen Motorsteuerung bezeichnet.
Jetzt geht es tiefer ins Tuning ...
Jedes „modernere“ Fahrzeug, im Regelfall spätestens ab den 90zigern , verfügt über eine elektronische Motorsteuerung (Motronic) oder zumindest über eine elektronisch geregelte Kraftstoff-Einspritzung (Jetronic), welche wiederum über ein Steuergerät (Computer) geregelt wird.
Dieses Steuergerät enthält die vom Hersteller festgelegte und einprogrammierte Software zur Regelung der Leistungsentfaltung, des Abgasverhaltens, des Kraftstoffverbrauches etc.
Im einfachsten Fall regelt das Motorsteuergerät nur die Kraftstoffbemessung, in komplexeren Fällen werden auch Dinge wie Zündzeitpunkt, Nockenwellenverstellung, Ladedruck-Regelung, Saugrohr-Umschaltung, Abgas-Rückführung u.ä beeinflusst.
Beim Chip-Tuning werden dann durch Eingriffe eben in diese Software des Steuergerätes meist zum einen die Luftmasse (wenn möglich) und zum anderen auch die Kraftstoffmenge im Brennraum erhöht. Dies hat zur Folge, dass Motorleistung und Drehmoment gesteigert werden, ohne dass am Motor zwangsläufig bauliche Veränderungen vorgenommen werden müssen. Die Leistungssteigerung beim seriösen Chip-Tuning basiert allein auf dem Ausreizen der thermischen und mechanischen Reserven, über die nahezu fast jeder Serienmotor verfügt.
Als grobes Beispiel sei hierbei erwähnt dass Fahrzeughersteller in der Regel ihre Motorsteuerung auf vielseitigste Bedingungen (welche aber größtenteils gar nicht vorliegen) anpassen um ohne Aufwand weltweit operieren zu können. Der Motor eines Serienfahrzeuges läuft meist in Wüste Gobi bei +55°C genauso wie in Grönland bei - 30°C. Zudem optimieren Fahrzeughersteller ihre Motoren meist in Richtung Abgaswerte, Komfort, ruhiger Lauf, und/oder Verbrauch.
Die Parameter der elektronischen Motorsteuerung, durch deren Optimierung Reserven freigesetzt werden sollen, sind in der Regel als Datensatz auf einem Speicherchip abgelegt. In Zeiten der OBD ist dieser meist wiederbeschreibbar. Es handelt sich hierbei im Allgemeinen um ein mehrdimensionales Kennfeld. Beim Chiptuning werden relevante Daten, die für die Steuerung und Regelung des Motors zuständig sind, auf eine modifizierte Weise neu aufgespielt. Beim Tuning mit einer Multi-Kennfeld-Technik sieht es dann so aus, dass vier bis acht Kennfelder im Speicher optimiert hinterlegt werden und je nach gewünschtem Fahrverhalten schließlich passend abgerufen werden. So wird die bestmögliche Abstimmung dieser Parameter gewährleistet. Solche Daten sind z.B. Temperaturzustand von Motor und Umgebung und angesaugte Luftmasse pro Zeiteinheit.
Da es bei z.B. Zünd-Timings und Sensorsignalen sehr stark darauf ankommt die Daten in „Echt-Zeit“ zu berechnen und zu interpretieren, ist die Leistungsfähigkeit des Steuergerätes ebenso relevant.
Welche Prozessoren hierfür hergenommen werden, spielt eine entscheidende Rolle. Der Berechnungstakt muss exakt dem des Motor-Hauptsteuergerätes entsprechen, um eine genaue Rasterung der Kennfelder in Echtzeit zu ermöglichen. Außerdem werden so die Schutzfunktionen der ECU (Hauptsteuergerät) in keiner Weise manipuliert.
Aus den genannten Steuerungs-Parametern und ggf. weiteren, fest gespeicherten Informationen werden die Ausgabeparameter bestimmt, das sind in erster Linie Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge und ggf. Zündzeitpunkt für jeden Zylinder. Jeder Verbrennungsmotor, der über eine elektronische Motorsteuerung verfügt, kann per Chiptuning modifiziert werden.
Grundsätzliche Prinzipien der Leistungs-Steigerung
Erhöhung des Mitteldruckes
Der Mitteldruck ist der über alle Arbeitstakte gemittelte Zylinderdruck. Alle Maßnahmen außer der Drehzahlsteigerung dienen der Mitteldruckerhöhung. D.h. der Verbrennungsdruck muss gesteigert werden und die Druckverluste durch den Ladungswechsel (Ansaugen, Ausschieben der Verbrennungsgase) müssen reduziert werden. Typische Maßnahmen sind bei Saugmotoren Nockenwellensteuerzeiten.
Erhöhung der Drehzahl
Durch Drehzahlerhöhung kann ebenfalls eine Leistungssteigerung erzielt werden. Wenn das anstehende Drehmoment bei Nenndrehzahl erhöht wird, erhöht sich die Leistung ebenfalls.
Eine alleinige Drehzahlerhöhung ermöglicht keine Leistungssteigerung, wenn keinerlei andere Anpassungen durchgeführt wurden (Beispiel: Drehzahlbegrenzer entfernen). Die maximale Drehzahl ist durch Strömungsverluste, die notwendige Zeit für die Gemischbildung und die maximale Kolbengeschwindigkeit begrenzt.
Saugmotoren bieten kaum markantes Potential um ausschließlich durch Chiptuning eine – in Relation zur Ausgangsleistung – zweckmäßige Leistungssteigerung zu erreichen. Hier bedarf es vom Grundsatz her erst vorherigen Modifikationen am Motor und ggf. Komponenten, welche anschließend im Rahmen eines Chiptuning bzw. Abstimmung ihr vollständiges Potential erreichen.
Haltbarkeit des Motors und Antriebstrang
Bei einer professionellen Anpassung der Motorsteuerung entsprechen die Haltbarkeit und Lebensdauer von Motor und Antrieb in etwa den Serienwerten, natürlich nur insoweit sich die Leistungssteigerung auch innerhalb der physikalischen Toleranzen des Motors bewegt.
Hierbei wird aber auch vorausgesetzt, dass die Mehrleistung nicht permanent genutzt wird, denn jede höhere Belastung führt zwangsläufig zu einem höheren Verschleiß und kürzerer Lebenserwartung.
Die programmierte Software eines seriösen Tuners verändert die Kennfelder der Motorsteuerung nur geringfügig, sodass Grenzwerte erreicht oder lediglich kurzfristig und minimal überschritten werden. Solche Tuningfirmen verfügen in der Regel über einen Leistungsprüfstand, mit Hilfe dessen die Tuningsoftware erstellt wurde.
