Saugrohrdrucksensoren – sogenannte MAP-Sensoren – sind essenziell für eine saubere und effiziente Motorsteuerung. Sie liefern präzise Druckdaten zur Optimierung des Luft-Kraftstoff-Gemischs – vor allem bei instationären Betriebsbedingungen.
Angesichts weltweit verschärfter Emissionsgrenzwerte hat die Automobilindustrie zahlreiche Technologien eingeführt, um Treibhausgase zu reduzieren. Für einen sauberen Betrieb moderner Verbrennungsmotoren ist die präzise Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entscheidend – insbesondere zur Einhaltung eines stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses für optimale Katalysatorleistung.
Regelung oder Steuerung – zwei Wege zur Mischungskontrolle
Hersteller nutzen sowohl geschlossene (geregelte) als auch offene (gesteuerte) Regelkreise zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Gemischs:
- Geregelter Betrieb: Eine Lambdasonde im Abgasstrang misst den Restsauerstoff und liefert ein Rückführungssignal an das Steuergerät.
- Gesteuerter Betrieb: Die Einspritzmenge wird aus Eingangssignalen – etwa vom Luftmengenmesser oder MAP-Sensor – berechnet, ohne Rückmeldung vom Abgas.
Beide Varianten regulieren die Einspritzpulsbreite via digitalem PI-Regler. Nachteile bestehen jedoch in Verzögerungen durch den Verbrennungszyklus sowie eingeschränkter Sensorfunktion bei Kaltstart.
MAP-Sensor: Druckmessung im Ansaugkrümmer
Moderne Motorsteuergeräte nutzen MAP-Sensoren (Manifold Absolute Pressure), um den Druck im Ansaugtrakt zu erfassen. Diese Daten dienen zur Regelung von Einspritzmenge und Zündzeitpunkt. Vor allem unter instationären Bedingungen ist diese Druckinformation entscheidend.
In der Entwicklung reicht die Genauigkeit serienmässiger MAP-Sensoren oft nicht aus. Hier kommen hochpräzise Drucksensoren von STS zum Einsatz – etwa für die Kalibrierung und Validierung des Motorsteuergeräts. Dabei werden Hunderte Messpunkte bei verschiedenen Drosselklappenstellungen erfasst.
Kalibrierung des Steuergeräts – Schritt für Schritt
Im Leerlauf beträgt der Saugrohrdruck etwa ein Drittel des atmosphärischen Drucks (~0,338 bar), was bei einem Messbereich von 5 V etwa 1,67 V Ausgangsspannung ergibt. In der Praxis variiert dieser Bereich jedoch – oft zwischen 1,5 V und 4,5 V. Bei Motorbremsbetrieb kann der Wert sogar unter 1 V sinken.
Zur Korrektur auf Wetter- und Höhenbedingungen wird vor dem Start und nach dem Abschalten der barometrische Umgebungsdruck gemessen. MAP-Sensoren erfassen so sowohl den relativen Druck im Betrieb als auch den Umgebungsdruck im Stand.
Turbolader erfordern erweiterte Messbereiche
Bei aufgeladenen Motoren (Turbo oder Kompressor) muss der MAP-Sensor grössere Druckbereiche abdecken. Typische Sensoren sollten hier Messbereiche von mindestens 1,5 bis 2 bar bieten. Wichtig ist eine präzise Offset-Kompensation, damit keine Fehler im Steuergerät auftreten oder die Einspritzung unterbrochen wird.
Für diese Anforderungen eignen sich präzise kalibrierte Drucktransmitter wie der STS ATM.1ST. Er liefert hochgenaue, temperaturkompensierte Werte – ideal für die Absicherung der Entwicklung sowie die Datenvalidierung bei kritischen Lastpunkten.
Fazit
MAP-Sensoren sind zentrale Bestandteile moderner Motormanagementsysteme – vor allem bei dynamischen Betriebszuständen und aufgeladenen Aggregaten. In der Entwicklung sorgen hochpräzise Sensoren wie der ATM.1ST von STS für zuverlässige Daten zur Feinabstimmung der Steuerung und Emissionsminderung.
