Chiptuning Saugmotor Wissenswertes

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.

Technische Durchführung des Chip Tunings:

4 Verfahren einfach erklärt:

Verfahren 1 - Tauschen des Steuerchips im Motorsteuergerät

Das Steuergerät wird ausgebaut und der Chip ausgelötet. Anschließend wird mit einem EPROM-Programmer die originale Software ausgelesen.
Während die Software von einem Chiptuner optimiert wird, kann anstelle des Chips ein Sockel eingelötet werden. Dies hat den Vorteil, dass man mit einfachen Mitteln den Chip jederzeit tauschen kann ohne weitere Lötarbeiten vornehmen zu müssen. Die getunte Software wird auf einem neuen Chip gespeichert – der originale Chip bleibt unverändert und kann jederzeit wieder in den Sockel eingesetzt werden.
Diese Variante ist meist die einzige Möglichkeit ein Chiptuning bei Fahrzeugen vor dem Baujahr 2000 durchzuführen (daher auch der Name 'Chiptuning')

Verfahren 2 - Lesen/Schreiben über die OBD Schnittstelle

Über die Diagnoseschnittstelle des Fahrzeugs kann mit einem entsprechenden Tuning-tool die Software des Motorsteuergerätes ausgelesen und auch beschrieben werden.
Dieses Verfahren verlangt weder mechanische noch einen Eingriff ins Steuergerät (Hardware) ist aber nicht bei allen Fahrzeugmodellen bzw. Steuergerätevarianten möglich.

Verfahren 3 - BDM / TRICORE

Diese Schnittstelle wird auch vom Hersteller bei der Erstprogrammierung (Grundprogrammierung) des Steuergeräts benutzt. Bei diesem Verfahren muss das Motorsteuergerät ausgebaut werden. Im Inneren des Steuergerätes befindet sich eine genormte Schnittstelle, welche ein Auslesen bzw. Beschreiben der Software ermöglicht.

Verfahren 4 - Tuning Boxen

Tuningboxen werden dem Original-Steuergerät vorgeschaltet und können mit wenigen Handgriffen ein- und ausgebaut werden. Durch die Tuning-Box verfälschte Sensorwerte führen hierbei zu einer Leistungssteigerung, jedoch kann das unangetastete Steuergerät nur innerhalb seiner werksmäßig vorgegebenen Parameter arbeiten. Mit Chiptuning am Steuergerät selbst sind deutlichere Leistungssteigerungen zu erzielen. Bei fast jedem Servicebesuch in der Werkstatt wird die Software auf dem Steuergerät aktualisiert und das Software-Tuning geht hierbei verloren. Nachteil ist, dass durch die verfälschten Sensorwerte der Motor im Gefahrfall nicht in das Notprogramm schaltet bzw. ausgeht.

Rechtliches in Deutschland

Wie bei vielen baulichen Veränderungen an einem Fahrzeug, bedarf es auch beim Chiptuning einer Abnahme der Veränderung durch einen amtlich anerkannten Sachverständigen oder Prüfer wie bspw. TÜV oder DEKRA und einer entsprechenden Änderung der Zulassungsbescheinigung Teil I und II, da sonst die Betriebserlaubnis des Fahrzeugs erlischt und es nicht mehr im öffentlichen Verkehrsraum bewegt werden darf. Z.B. bereits bei einer Abgasmessung, die Bestandteil der Hauptuntersuchung ist, fallen Fahrzeuge mit veränderter Motorsteuerungssoftware möglicherweise auf. Liegt dann keine Eintragung nach § 21 StVZO vor, erlischt die Betriebserlaubnis umgehend. Das Fahren ohne Betriebserlaubnis ist eine Ordnungswidrigkeit und wird entsprechend mit Geldbuße und Punkten in Flensburg geahndet. Die Weiterfahrt kann untersagt werden. Auch der Versicherungsschutz kann durch unzulässige und nicht abgenommene Veränderungen am Fahrzeug erlöschen. Daher sollte vor jeder Bauartveränderung geprüft werden, ob eine Abnahme erforderlich ist. Selbst bei Chiptuning, das ordnungsgemäß gemäß StVZO abgenommen und eingetragen ist, erlischt die Herstellergarantie auf das (Neu-)Fahrzeug, mit der vom Hersteller nicht autorisierten Veränderung am Fahrzeug. Der Hersteller kann jedoch den Gewährleistungsanspruch des Kunden nicht zurückweisen, wenn Teile defekt sind, die mit dem Tuning nichts zu tun haben. So kann ein Hersteller zwar verweigern bei einem getunten Wagen einen Schaden am Motor auf Garantie zu regulieren, nicht jedoch einen defekten Fensterheber instand zu setzen.

Bezogen auf den G160 bedeutet Chiptuning einen Leistungszuwach von max. 5%

Das ergibt sich aus mehreren Leistungsdiagrammen von G 160 Besitzern mit unterschiedlichster Tunersoftware.

Zitat von Inari

Wenn ich mich recht erinnere, ist Motortuning das Letzte was man macht/braucht wenn man flotter unterwegs sein möchte.
Da gibt es vorher ganz andere Baustellen...
(Außer man möchte vielleicht nur beim Viertelmeilenrennen gewinnen)

Grüße,
Jürgen

Nicht flotter unterwegs sein, sondern Leistungsreserven haben.
Es ist immer eine Ansichtssache. Die, die gerne Leistungsprüfstände besuchen (gibt es hier reichlich), machen das nicht um das Fahrwerk auf der Rolle zu testen
Ich hätte es auch besser gefunden, Mazda hätte beim ND2 keine Bilsteindämpfer, sondern gleich ein B16 (um bei Bilstein zu bleiben) genommen, statt der zusätzlichen 24 Pferde.
Alles auf dieser Welt kann mit pro oder kontra argumentiert werden. Das war hier aber nicht Sinn.

Der Sinn bezog sich auf 2 einfache Fragen zum Thema Chiptuning beim Saugmotor, die immer wieder auftauchen.
1. Was wird überhaupt gemacht.?
2. Was bringt es?

Und diese Fragen sind ohne jegliche Wertung über Sinn oder Unsinn umfangreich beantwortet.
Nicht mehr und nicht weniger.

Kann es sein, dass der wirkliche Sinn der Softwareanpassung nicht verstanden wird?

Erst die Hardware und dann die dazugehörige Software. Ohne veränderte Hardware ist es nur ein Tropfen auf dem heißen Stein.

Ist wie beim Fahrwerk. Erst die Hardware (Gewinde etc.), dann die dazu passende Achsvermessung.
Wenn ab Mazda Werk von vornherein die Achse in ihren eigenen Vorgaben vernünftig eingestellt wäre, würde eine weitere Achsvermessung ebenfalls nur ein Tropfen auf dem heißen Stein sein.

Ohne passende HARDWARE geht es nun mal nicht wirklich.