Wärmemanagement Funktion

Funktionsvoraussetzungen Wärmemanagement allgemein

 Klemme 87M (Motorsteuerung EIN)

 Motor läuft

Wärmemanagement allgemein

Mit dem vom Steuergerät ME (N3/10) gesteuerten Wärmemanagement wird die Kühlmitteltemperatur des Motors geregelt. Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

 Schnelleres Erreichen der optimalen Betriebstemperatur

 Reduzierung der Abgasemissionen

 Kraftstoffersparnis

 Verbesserter Heizungskomfort

Die Steuerung des Wärmemanagements ist abhängig von folgenden Sensoren und Signalen:

 Kühlmittel-Temperatursensor (B11/4)

 Ladelufttemperatur-Sensor vor Drosselklappe (B17/12)

 Ladelufttemperatur-Sensor nach Drosselklappe (B17/13)

 Drucksensor nach Drosselklappe (B28/7), Motorlast

 Fahrpedalsensor (B37), Fahrpedalbetätigung ( Fahrertyp ruhig oder sportlich)

 Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl

 Steuergerät SAM mit Sicherungs- und Relaismodul vorn (N10/1), Außenlufttemperatur über Innenraum-CAN (CAN B) und Fahrwerk-CAN (CAN E)

 Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik (N22/7), Status Klimaanlage über Innenraum-CAN und Fahrwerk-CAN

 Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4), Raddrehzahl über Fahrwerk-CAN

 Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4), Status Getriebeöltemperatur über Antriebs-CAN (CAN C) (bei Automatikgetriebe)

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Wärmemanagement Funktionsablauf

Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Nachstartphase

 Funktionsablauf Kühlmittelthermostat-Regelung

 Funktionsablauf Überhitzungsschutz

 Funktionsablauf Lüftersteuerung

 Funktionsablauf Kühlerjalousie

Funktionsablauf Nachstartphase

In der Nachstartphase wird durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mit Hilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y133) die Kühlmittelzirkulation unterbrochen.

Dabei wird das Umschaltventil Kühlmittelpumpe durch das Steuergerät ME angesteuert und beaufschlagt eine an der Kühlmittelpumpe befindliche Unterdruckdose mit Unterdruck.

Dadurch wird ein Gestänge betätigt, welches einen im Kühlmittelstrom angeordneten Kugeldrehschieber in Stromrichtung sperrt und somit den Volumenstrom zum Zylinderkopf blockiert.

Durch die fehlende Kühlung am Zylinderkopf wird der Motor schneller aufgewärmt und die Abgasemissionen werden reduziert.

Die Kühlmittelpumpe wird beim Kaltstart abgeschaltet, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

 Die Kühlmitteltemperatur liegt unter 85 °C.

 Der im Steuergerät ME gespeicherte Grenzwert für die Ladelufttemperatur ist noch nicht erreicht.

 Die Motordrehzahl hat einen festgelegten Grenzwert von 4000/min nicht überschritten.

 Vom Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik wird kein "Heizen" angefordert.

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Sind die Bedingungen zur Abschaltung der Kühlmittelpumpe nicht mehr erfüllt, beendet das Steuergerät ME die Ansteuerung des Umschaltventils Kühlmittelpumpe. Über den Belüftungsanschluss wird das Umschaltventil Kühlmittelpumpe belüftet.

Die Unterdruckdose stellt durch Federunterstützung den Kugeldrehschieber in Durchströmungsrichtung. Die Kühlmittelpumpe ist somit eingeschaltet und die Kühlmittelzirkulation ist wieder gewährleistet.

Funktionsablauf Kühlmittelthermostat-Regelung

Das Öffnen und Schließen des Kugeldrehschiebers im Kühlmittelthermostat geschieht durch die temperaturbeeinflußte Ausdehnung bzw. Kontraktion des Dehnwachselements in einem Temperaturbereich von ca. 98 °C bis 108 °C.

Zusätzlich kann durch die Ansteuerung des Heizelements Kühlmittelthermostat (R48) das Öffnen und Schließen des Kühlmittelthermostats variabel und abhängig von den motorischen Anforderungen vorgenommen werden.

Dazu steuert das Steuergerät ME (kennfeldabhängig) in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen das Heizelement Kühlmittelthermostat mit einem Massesignal an. Die Spannungsversorgung erfolgt über "Klemme 87 M2".

Der Kühlmittelthermostat kann abhängig von der Kühlmitteltemperatur und der Ansteuerung durch das Steuergerät ME folgende Stellungen einnehmen:

 Geschlossen

 Öffnend (Mischbetrieb)

 Offen (Kühlerbetrieb)

Geschlossen

Der Kugeldrehschieber des Kühlmittelthermostats ist geschlossen, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

 Kühlmitteltemperatur unterhalb von ca. 98 °C

 Heizelement Kühlmittelthermostat unbestromt

 keine Volllastanforderung

In dieser Stellung durchströmt das Kühlmittel den Motorkreislauf und je nach Bedarf den Heizungs-Wärmetauscher. Der Motorkühler ist nicht in den Kühlmittelumlauf eingebunden. Das Kühlmittel wird dadurch schneller erwärmt.

Durch die schnelle Erwärmung gelangt der Motor eher auf seine Betriebstemperatur, was sich günstig auf den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen auswirkt.

Öffnend (Mischbetrieb)

Der Kugeldrehschieber beginnt zu öffnen, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

 Erreichen einer Kühlmitteltemperatur von ca. 98 °C erstmals nach dem Start (keine Volllastanforderung)

 Heizelement Kühlmittelthermostat wird bestromt

In einem Temperaturbereich des Kühlmittels von ca. 98 °C bis 108 °C oder je nach Bestromung des Heizelements Kühlmittelthermostat beginnt das Dehnwachselement sich auszudehnen und betätigt den Kugeldrehschieber. Dieser gibt die Verbindung zum Motorkühler frei. Der Öffnungsquerschnitt des Kugeldrehschiebers wird entsprechend der Temperatur des Dehnwachselements bzw. der Kühlmitteltemperatur angepasst. Dadurch wird der Volumenstrom des Kühlmittels zum Motorkühler variiert.

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Offen (Kühlerbetrieb)

Beim Überschreiten einer Kühlmitteltemperatur von ca. 108 °C ist der Kugeldrehschieber vollständig geöffnet und das Kühlmittel kann uneingeschränkt über den Motorkühler strömen.

Bei einer Kühlmitteltemperatur > 85 °C und Volllastanforderung öffnet der Kugeldrehschieber durch Beheizen des Dehnwachselements ebenfalls vollständig.

Damit keine kritischen Temperaturbereichen erreicht werden, wird die Kühlmitteltemperatur unter folgenden Bedingungen abgesenkt:

 Ansauglufttemperatur > 38 °C

 Motordrehzahl > 3000/min

 Motorlast > 30 %

Die Kühlmitteltemperatur wird dabei abhängig von der Außenlufttemperatur durch Beheizen des Dehnwachselements abgesenkt. Bei einer Außenlufttemperatur < 12 °C auf ca. 90 °C und bei einer Außenlufttemperatur > 12 °C auf ca. 80 °C.

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Funktionsablauf Überhitzungsschutz

Der Überhitzungsschutz schützt bei thermischer Überlastung vor Motorschäden und vor Überhitzungsschäden des motornahen Katalysators.

Zum Überhitzungsschutz werden folgende Maßnahmen getroffen:

 Kennfeldabhängige Zündzeitpunkt-Verstellung in Richtung "spät", abhängig von Motorlast und -drehzahl, ab einer Kühlmitteltemperatur von ca. 90 °C und einer Ladelufttemperatur von ca. 20 °C

 Verringerte Öffnung des Drosselklappenanstellers (M16/6), abhängig von Motorlast und -drehzahl

 Verkürzung der Einspritzzeit der Kraftstoffinjektoren (Y76) entsprechend der geringeren Luftmasse

 Ansteuerung des Heizelements Kühlmittelthermostat durch das Steuergerät ME zur vollen Öffnung des Kugeldrehschiebers im Kühlmittelthermostat

 Bei zu hoher Kühlmitteltemperatur wird eine Warnmeldung im Multifunktions-Display (A1p13) (bei Code (442) Komfort-Multifunktionslenkrad) und über die Warnleuchte Kühlmitteltemperatur (A1e54) vom Kombiinstrument (A1) angezeigt. Dazu sendet das Steuergerät ME ein entsprechendes Signal über den Fahrwerk-CAN zum Kombiinstrument.

Funktionsablauf Lüftersteuerung

Das Steuergerät ME steuert den Lüftermotor Verbrennungsmotor und Klimaanlage mit integrierter Regelung (M4/7) an. Dabei wird die Lüftersolldrehzahl über ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-Signal) vom Steuergerät ME vorgegeben.

Das Tastverhältnis des PWM-Signals beträgt 10 bis 90 %.

Dabei bedeuten z. B.:

10 % Lüftermotor "AUS"

20 % Lüftermotor "EIN", minimale Drehzahl

90 % Lüftermotor "EIN", maximale Drehzahl

Bei fehlerhafter Ansteuerung dreht der Lüftermotor mit maximaler Drehzahl (Lüfternotlauf).

Seinen Status überträgt der Lüftermotor als Massesignal über die Ansteuerleitung.

Lüfternachlauf

Der Lüftermotor läuft bei "Zündung AUS" bis zu 5 min nach, wenn die Kühlmitteltemperatur oder die Motoröltemperatur (Berechnung aus Temperaturmodell) vorgegebene Höchstwerte überschritten haben.

Das Tastverhältnis des PWM-Signals beträgt beim Lüfternachlauf maximal 40 %. Fällt dabei die Batteriespannung zu sehr ab, wird der Lüfternachlauf unterdrückt.

Funktionsablauf Kühlerjalousie

Die Kühlerjalousie wird geschlossen, um den Kraftstoffverbrauch (durch einen geringeren Luftwiderstand) zu senken. Zusätzlich wird das Auskühlen des Motorraums reduziert und das Außengeräusch des Motors gedämpft.

Das Stellglied Kühlerjalousie (Y84) wird vom Steuergerät ME nach dem Motorstart mit einem Massesignal angesteuert. Damit wird Unterdruck in der Druckdose aufgebaut und die Kühlerjalousie über ein Gestänge geschlossen.

Beim Erreichen von 111 °C Kühlmitteltemperatur wird die Kühlerjalousie geöffnet und bei 99 °C wieder geschlossen.