Nockenwelleneinstellung Funktion

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Funktionsvoraussetzungen Nockenwelleneinstellung allgemein

 Klemme 87M (Motormanagement EIN)

 Motor läuft.

Nockenwelleneinstellung allgemein

Mit der Nockenwelleneinstellung können die Einlass- und Auslassnockenwelle bis zu 40° KW (Kurbelwinkel) nach "früh" oder 40° KW nach "spät" verstellt werden. Damit kann die Ventilüberschneidung beim Ladungswechsel in weiten Grenzen variiert werden.

Dadurch werden der Verlauf des Motordrehmoments optimiert, der Kraftstoffverbrauch reduziert und das Abgasverhalten verbessert.

 Ventilüberschneidung:
Einlassventile öffnen, bevor die Auslassventile geschlossen sind.

Das Steuergerät ME (N3/36) liest zur Nockenwelleneinstellung die Signale folgender Sensoren ein:

 Hallsensor Einlassnockenwelle (B6/29), Einlassnockenwellen-Stellung

 Hallsensor Auslassnockenwelle (B6/30), Auslassnockenwellen-Stellung

 Temperatursensor Kühlmittel (B11/21), Kühlmitteltemperatur

 Saugrohrdrucksensor (B28/24), Motorlast

 Hallsensor Kurbelwelle (B70/2), Motordrehzahl

Nockenwelleneinstellung Funktionsablauf

Der Funktionsablauf ist in folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Freigabe Nockenwelleneinstellung

 Funktionsablauf Öldruck

 Funktionsablauf Verstellung

 Funktionsablauf Verstellbereich

 Funktionsablauf Startstellung

 Funktionsablauf Ventilüberschneidung

 Funktionsablauf Überwachung der Nockenwellenpositionen

 Funktionsablauf Diagnose

Funktionsablauf Freigabe Nockenwelleneinstellung

Die Freigabe der Nockenwelleneinstellung durch das Steuergerät ME erfolgt abhängig von der Motordrehzahl und der Motoröltemperatur.

Die Motoröltemperatur wird vom Steuergerät ME aus verschiedenen Betriebsdaten (z. B. Kühlmitteltemperatur, Zeit, Motorlast) und einem gespeicherten Temperaturmodell bestimmt.

 Die Motoröltemperatur ist wichtig, um auch bei heißem Motoröl genügend Öldruck (> 1,5 bar) für die Verstellung der Nockenwellen bereitzustellen.

Die Freigabe der Verstellung der Auslassnockenwelle erfolgt im Vergleich zur Einlassnockenwelle erst bei einer höheren Drehzahl. Damit wird beim Auslass auch bei niedrigem Öldruckniveau das Erreichen der Verriegelungsposition gegen die "spät" wirkenden Reaktionsmomente der Nockenwelle sichergestellt.

Zur Unterstützung ist in jedem Nockenwellensteller eine Rückstellfeder angeordnet.

Wenn alle Nockenwellen verstellt werden, erfolgt die Verstellung der Auslassnockenwelle verzögert ("später"). Damit werden Ölversorgungsprobleme verhindert und eine sichere Funktion des Verriegelungsmechanismus gewährleistet.

Die Freigabe der Nockenwelleneinstellung erfolgt lastabhängig:

 Bei 80 °C Motoröltemperatur ab ca. 600/min

 Bei 120 °C Motoröltemperatur (Einlassseite) ab ca. 800/min

 Bei 120 °C Motoröltemperatur (Auslassseite) ab ca. 1050/min

Funktionsablauf Öldruck

Um eine ausreichende Ölversorgung zu gewährleisten und um bei Bedarf den Öldruck zu senken (Kraftstoffersparnis), wird der Öldruck über das Ventil Pumpe Motoröl (Y138) geregelt.

Funktionsablauf Verstellung

Der Stellmagnet Einlassnockenwelle (Y49/10) und der Stellmagnet Auslassnockenwelle (Y49/11) werden vom Steuergerät ME mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert. Über das kennfeldabhängige Tastverhältnis werden die Steuerkolben verstellt. Entsprechend ihrer Stellung werden die Ölströme für die Nockenwellensteller gesteuert. In den Nockenwellenstellern werden so die Flügelkolben, die mit den Nockenwellen fest verbunden sind, durch das Motoröl verdreht.

Funktionsablauf Verstellbereich

 Einlassnockenwelle: 4° KW vor OT (oberer Totpunkt) bis 36° KW nach OT (Einlass öffnet).

 Auslassnockenwelle: 25° KW vor OT bis 15° KW nach OT (Auslass schließt).

Funktionsablauf Startstellung

 Einlassnockenwelle: 36° KW nach OT (Einlass öffnet).

 Auslassnockenwelle: 25° KW vor OT (Auslass schließt).

Für den Start werden die Nockenwellen durch Verriegelungsbolzen in einer festen Position fixiert (verriegelt). Diese Startstellung wird beim ersten Ansteuern der Stellmagnete Einlass- und Auslassnockenwelle hydraulisch entriegelt.

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Die obere Bildhälfte zeigt:

Füllen der Ölvorratsräume für Spätverstellung (A), Ölvorratsräume für Frühverstellung (B) offen.

Die untere Bildhälfte zeigt:

Füllen der Ölvorratsräume für Frühverstellung (B), Ölvorratsräume für Spätverstellung (A) offen.

Funktionsablauf Ventilüberschneidung

Bei geringer Motordrehzahl und -last wird vom Steuergerät ME eine große Ventilüberschneidung eingestellt, um eine innere Abgasrückführung zu erreichen. Dabei wird weniger Frischgas angesaugt, weil noch sauerstoffarme Abgase in den Zylindern vorhanden sind. Dadurch sinkt die Verbrennungstemperatur und die Bildung von Stickoxiden (NOx) wird reduziert.

Die angesaugte Luftmasse reduziert sich um die Menge der noch vorhandenen Abgase. Entsprechend wird vom Steuergerät ME die Einspritzdauer verkürzt.

Die kleinste Ventilüberschneidung beim Ladungswechsel ergibt sich, wenn die Auslassnockenwelle maximal vor OT ("früh") und die Einlassnockenwelle maximal nach OT ("spät") verstellt werden.

Dabei werden durch den erhöhten Frischgasanteil mehr Motordrehmoment und Motorleistung erreicht.

Funktionsablauf Überwachung der Nockenwellenpositionen

Die Positionen der Nockenwellen werden vom Hallsensor Einlassnockenwelle und dem Hallsensor Auslassnockenwelle erfasst und dem Steuergerät ME mitgeteilt. Die Erfassung der Positionen erfolgt durch die Erkennung der Stellungen der Impulsräder, die sich vorn auf den Nockenwellen befinden.

Funktionsablauf Diagnose

Bei der Diagnose der Nockenwelleneinstellung wird vom Steuergerät ME geprüft, ob sich die Nockenwellen beim Motorstart in Startstellung befinden und ob nach einer kurzen Motorlaufzeit die angeforderte Verstellung erreicht wird. Außerdem werden Endstufenfehler (im Steuergerät ME) der Stellmagnete Nockenwelle und defekte Hallsensoren Nockenwelle erkannt.

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