Technik: Alles über Mapping (Archivversion) Unendliche Weiten

Galaktischer Budenzauber oder endlose Zahlenkolonnen: Was um alles in der Welt verbirgt sich hinter dem Wort Mapping? MOTORRAD erklärt, was der Grundbaustein moderner Einspritzmotoren bereits heute leistet und worauf es in Zukunft noch ankommen wird.

Vor einigen Jahren in Dortmund: Auf einer Motorrad-Messe versammelte sich eine Handvoll Journalisten um einen kleinen, unscheinbaren Kasten. Der deutsche Vertriebsmann war begeistert: „Das Gerät ist nicht nur ein effektiver Schutz gegen Diebstahl, sondern auch eine echte Hilfe bei Unfällen!“ Das Prinzip: Über einen kleinen GPS-Sender, der im Steuergerät untergebracht ist, lässt sich der Standort des Fahrzeugs jederzeit orten. Aber nicht nur das: Eingebunden in die Motorradelektronik, könnten sogar Warnmeldungen an eine Überwachungszentrale geschickt werden, wenn Sensoren auf einen Unfall hindeuten. Und dann begannen die Augen des Verkäufers zu leuchten. Ja, noch vieles mehr sei vorstellbar... Spätestens jetzt stellte sich bei dem einen oder anderen ein mulmiges Gefühl ein.


Aus der Ferne könne man sogar Eingriffe ins Mapping vornehmen, beispielsweise die Benzinzufuhr unterbrechen oder den Drehzahlbegrenzer auf ein Minimum herunterschrauben – wenn man beispielsweise ein geklautes Bike kurz vor der Grenze orte und die Flucht ins Ausland verhindern will. Und in enger Zusammenarbeit mit den Motorradherstellern bräuchte man zum Software-Update des Motormanagement, so schwärmte er weiter, zukünftig gar nicht mehr in die Werkstatt rollen. Der Hersteller könne das diskret online erledigen, während das Bike in der Garage steht, der nichtsahnende Besitzer direkt daneben. Mit entsprechend codierten Schlüsseln ließen sich sogar bei meh-reren Nutzern verschiedene Einstellungen hinterlegen: Fährt der Filius mit Papas 1000er, wäre automatisch eine 34-PS-Version aktiviert. Der Traum vom ungezügelten Easy riding, er hätte sich im Nu per Mausklick erledigt. Das Mapping macht‘s möglich. Aber: Was kann das Mapping alles möglich machen?

Klar ist heute: Mapping ist in aller Munde. Es ist aus der Motorradszene nicht mehr wegzudenken. „Wir haben ein neues Mapping aufgespielt“, sagt der Werkstattmeister zu seinem Kunden, wenn er die einzelnen Arbeitsschritte der Inspektion erläutert. Was genau das für Auswirkungen hat, kann er aber meist nicht erklären. „Mein Mapping stimmt nicht“, sagt der verzweifelte Hobbyracer, wenn er eine Erklärung für seine miserablen Rundenzeiten sucht. Doch wie er dann den Berg bunter Linien, die sein Datarecording ausgespuckt hat, in eine funktionierende Motorsteuerung umsetzen soll, bleibt auch ihm ein Rätsel. Um Ratespiele und ahnungsloses Schulterzucken zu vermeiden, lohnt es sich, einmal genauer zu schauen, was sich konkret hinter dem Wort „Mapping“ verbirgt. Im Grunde nichts anderes als eine riesengroße Tabellensammlung, vergleichbar mit dem, was Sie im Büro oder daheim von Windows Excel kennen. Der Inhalt dieser Tabellen: In Abhängigkeit von Kurbelwellendrehzahl und Drosselklappenöffnung (also Gasgriffstellung) sind die Werte für die Verbrennung festgelegt. Sprich: Wie lang ist die Einspritzzeit, wann erfolgt der Zündzeitpunkt? Jeder Einspritzmotor muss mit diesen Basisdaten versorgt werden, der Techniker spricht vom sogenannten Alpha-N-Kennfeld. Daran hat sich in den letzten Jahrzehnten im Grunde genommen nichts verändert. Das Grundkennfeld ist rein physikalisch betrachtet eine feste Größe, welche die optimale Verbrennung in einem Motor regeln soll.

Was wirklich neu ist, ist die Informationsdichte, die mittlerweile verarbeitet wird und so Einfluss auf die Motorsteuerung nimmt. Sensoren sammeln Informationen, die im Steuergerät – quasi dem Computer auf Rädern – gebündelt werden: Wie hoch ist die Außen-, wie hoch die Kühlwassertemperatur? Was herrscht für ein Luftdruck, wie ist es um den Druck im Saugrohr bestellt? Liegt im Abgastrakt ein Sauerstoffüberschuss oder -mangel vor?


Der Bordrechner kann dank der Datenflut, die in Bruchteilen von Sekunden eintrifft, mittlerweile ein sehr exaktes Bild vom momentanen Zustand des Motorrads erstellen – vergleichbar mit einem Digitalfoto, das aus immer mehr Pixeln zusammengesetzt wird.

Diese Informationen nehmen Einfluss auf das Grundkennfeld, werden mit diesem förmlich verschachtelt. Man stelle sich ein Hochregallager vor, das aus einer Vielzahl von Schubladen besteht. In jeder dieser Schubladen ist ein Befehl zur Einspritzzeit und zum Zündzeitpunkt abgelegt. In Bruchteilen von Sekunden muss das Steuergerät nun genau die Schublade aufziehen, die alle Parameter erfüllt, die gerade von den Sensoren erfasst wurden.

Wie gut das funktioniert, hängt natürlich von der Güte des aufgespielten Mappings ab: Je mehr Werte in den Tabellen erfasst sind, desto besser kann der Motor in den verschiedensten Betriebszuständen laufen. Ein simples Beispiel: Man ist mit Vollgas im letzten Gang unterwegs. Je nachdem, wie viele Sensoren am Motorrad arbeiten, kann das Steuergerät „erkennen“, ob sich der Fahrer einen Berg hinaufquält oder im Fast-Forward-Modus über eine topfebene Autobahn rollt. Im ersten Fall ist permanent Leistung gefragt, das Gemisch muss entsprechend fett sein. Also sollte in der Berghoch-Schublade eine entsprechend lange Einspritzzeit abgelegt sein. Im zweiten Fall droht auf Dauer die Überfettung. Gut ist, wenn die Autobahnabteilung im Hochregallager für solche Fälle eine Abmagerung des Benzingemisches vorsieht.

Natürlich ist leicht auszumalen, dass die Erstellung eines Mappings extrem aufwendig ist, indem auf Prüfständen oder bei Fahrtests möglichst viele Lastzustände förmlich erarbeitet werden müssen. Die eigentliche Güte eines Mappings steht und fällt mit dem, was programmiert wurde.

Deutlich praxisnaher ließe sich ein Mapping realisieren, wenn die Klopfsensorik, die in der Automobiltechnik schon längst Standard ist, eingebunden werden könnte. Klopfgeregelte Motoren sind bei den Zweiradherstellern noch nicht weit verbreitet – bislang führend ist hier BMW, die zweifelsohne vieles aus der Autoentwicklung adaptieren können. Was genau ist der Vorteil?

Ohne Klopfregelung benötigt der Motor zum Schutz vor unkontrollierter Verbrennung einen Sicherheitspuffer. Deshalb muss die Motorsteuerung sehr defensiv ausgelegt werden, um das gefürchtete Klingeln im Zylinder zu vermeiden, in dessen Folge Kolben oder gar Zylinderwände brechen können. Es gilt, mögliche Fertigungstoleranzen, unterschiedlichste Betriebsbedingungen oder die Kraftstoffgüte so zu berücksichtigen, dass zu keiner Zeit die Gefahr einer unkontrollierten Verbrennung droht. Eine Steuerung mit Klopfsensorik kann hingegen den Motor viel exakter an den jeweiligen mechanischen Zustand anpassen und seinen Wirkungsgrad somit beträchtlich steigern.

Für Experten ist es keine Frage: Klopfsensoren werden aus der zukünftigen Motorradentwicklung nicht mehr wegzudenken sein. Dass Autos viel früher damit bestückt wurden, hängt damit zusammen, dass ihre Motoren im Vergleich zum Zweirad deutlich träger arbeiten. Moderne Sportbikes drehen viel höher als Automotoren; dementsprechend müssen ihre Sensoren leistungsstark und schnell sein – bei der Klopf- genauso wie bei der Lambda-Regelung. Die übrigens bei Motorradmotoren – sofern vorhanden – oftmals nur im unteren Drehzahlbereich Einfluss auf die Gemsichzusammensetzung nimmt. Und beim Rechner spielen Gewicht und Geschwindigkeit eine entscheidende Rolle. Die Entwicklung lässt sich plakativ vor Augen führen, wenn man bedenkt, wie groß, schwer und langsam ein Laptop noch vor zehn Jahren war.

Doch selbst wenn die technischen Möglichkeiten gegeben sind, hat kein Techniker, freie Hand. Im Gegenteil. Auf der einen Seite lockt das technische Optimum – rausholen, was drinsteckt. Auf der anderen Seite bremst das Homologationsverfahren, allen voran bei den Limits der Abgas- und Geräuschwerte. Per Knopfdruck ist das nicht erledigt. Aus diesen Anforderungen ein fahrbares Motorrad auf die Straße zu stellen, das ist mittlerweile die Königsdisziplin in der Motorenentwicklung geworden.


Das Ende ist noch lange nicht absehbar. Je schärfer die Vorschriften in puncto Abgas und Lärm werden, desto größer werden die Ansprüche an ein hocheffizientes Motorenmanagement. KTM-Entwickler Martin Forster deutet dies im MOTORRAD-Interview an: Der Motor der Zukunft wird an Komplexität weiter zunehmen, um künftig mögliche Emissionsbestimmungen erfüllen zu können. Dabei erhält eine effektive Motorsteuerung mit einem sauber abgestimmten Mapping eine zunehmend größere Bedeutung. Auch wenn das Grundprinzip bleibt: Informationen sammeln, auswerten und die richtige Entscheidung treffen. In Zukunft immer schneller.

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