Aufgabe

Das digitale Steuergerät soll alle Informationen der Sensoren aufnehmen, verarbeiten und entsprechende Signale an die Aktuatoren geben. Es ist in der Lage, mit anderen Steuergeräten über CAN-Bus zu kommunizieren. Es kann Messwerte speichern, mit fest eingespeicherten Daten (Kennfeldern) vergleichen. Zusätzlich kann es Fehler feststellen, speichern und Notlaufprogramme starten.

Wichtig für die Werkstatt ist neben der Möglichkeit zur Fehler- und Messwerteauslese auch eine evtl. Neuprogrammierung und die Fähigkeit moderner Steuergeräte zur Bedienung der Aktuatoren (Stellglieddiagnose). Damit ist eine leichte Überprüfung von Leitungen, Steckverbindungen und Aktuatoren gewährleistet.

Funktion

Außer der Ausgabe auf einen Monitor und evtl. Zusatzeinrichtungen wie Soundkarte und Laufwerke unterscheidet sich ein modernes digitales Steuergerät nicht von den bekannten PCs. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist sogar eher noch höher, kann es sich doch auf Datensuche, -vergleich und -ausgabe beschränken. Es verfügt also über einen Mikroprozessor, je einen Programm- und Datenspeicher und Eingabe-/Ausgabeeinheiten. Eingabe

Wenn möglich steht der Schutz des Steuergerätes z.B. gegen Kurzschluss, eine gewisse Überspannung und Klemmenvertauschung an erster Stelle. In den Eingabebauteilen werden analoge Signale in digitale (A/D- Wandler) und sinusförmige in rechteckige Signale umgesetzt oder gezählt und als Zahlenwert im 16-, 32- oder sogar 64-Bit-Format abgelegt. Dies kann auch quasiparallel zur Verarbeitung geschehen. Grundsätzlich müssen nicht alle Aufgaben durch den Mikroprozessor erledigt werden. So kann z.B. die Kommunikation mit dem CAN-Bus auch von Minicomputern (Controllern) erledigt werden.

Verarbeitung

Moderne Prozessoren sind sehr schnell. Während sich die Kurbelwelle eines Benzinmotors bei 6000/min nur um 1° dreht, so sind selbst den langsamsten von ihnen in dieser Zeit immer noch mehr als 1000 Maschinenbefehle möglich. Diese beinhalten u.a. das Auslesen oder Ablegen eines Zahlenwertes oder den Sprung über einen riesigen Datenblock auf der Suche nach dem richtigen Wert. Sehr viele Funktionen wie z.B. die Lambdaregelung müssen künstlich gebremst werden (Hysterese), um Überreaktionen des Systems zu vermeiden. Teilweise laufen die Vorgänge auch innerhalb des Prozessors parallel ab. Es ist für den Prozessor also kein Problem, zwischen zwei Zündungen alle erforderlichen Daten wie Last, Drehzahl usw. aufzunehmen, innerhalb von fest vorgegebenen Verknüpfungen zu verarbeiten und nach dieser Fülle von Entscheidungen aus einem riesigen, mehrdimensionalen Kennfeld einen nächsten Zündzeitpunkt zu bestimmen.

Ausgabe

Die Ausgabebauteile nehmen in der Regel den größten Teil des Steuergerätes ein. Gilt es hier doch, Signale zu verstärken, was fast immer auch mit Wärmeabgabe verbunden ist, die es zu kühlen gilt. Oft ist auch eine galvanische Trennung vorgesehen. Genau wie bei den Eingabebauteilen ist im Kfz der Schutz des Steuergerätes gleichzeitig schwierig und doch besonders wichtig. Meist sind für zusätzliche Überprüfungen im Kfz mehr Sensoren eingebaut als für die eigentliche Funktion nötig. Man stelle sich nur vor, ein Fahrzeugmotor bleibt entgegen dem Fahrer(innen)wunsch in Vollgasstellung stehen und das Steuergerät merkt es nicht oder kann sich nicht dagegen wehren . . .