Wärmemanagement Funktion

Funktionsvoraussetzung allgemein

 Motor läuft

 Das Steuergerät ME (N3/10) erkennt den Motorlauf durch das Auswerten der Signale des Hallsensors Kurbelwelle (B70). Das Steuergerät ME liest die Signale des Hallsensors Kurbelwelle direkt ein.

Wärmemanagement allgemein

Das Steuergerät ME regelt über das Wärmemanagement die Kühlmitteltemperatur des Motors.

Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

 Schnelleres Erreichen der optimalen Betriebstemperatur

 Reduzierung der Abgasemissionen

 Kraftstoffersparnis

 Schnelles Aufheizen des Fahrzeuginnenraums

Das Steuergerät ME liest zur Steuerung des Wärmemanagements die Signale folgender Sensoren ein:

 Kühlmitteltemperatur

Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4)

 Ladelufttemperatur

Temperatursensor Ladeluft vor Drosselklappe (B17/7)

Temperatursensor Ladeluft nach Drosselklappe (B17/9)

 Motorlast

Drucksensor nach Drosselklappe (B28/7)

 Fahrpedalsensor (B37)

Das Steuergerät Antriebsstrang (N127) liest die Signale des Fahrpedalsensors direkt ein und sendet diese über Antriebs-CAN (CAN C1) an das Steuergerät ME.

 Hallsensor Kurbelwelle

Zusätzlich bewertet das Steuergerät ME folgende Einflussgrößen:

 Anforderungen der Klimaanlage

Das Steuergerät Klimatisierung (N22/1) sendet Anforderungen zur Drehzahl- und Drehmomentanhebung über Innenraum-CAN (CAN B), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73), Fahrwerk-FlexRay (Flex E), Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN an das Steuergerät ME.

 Fahrzeuggeschwindigkeit

Das Kombiinstrument (A1) sendet die Fahrzeuggeschwindigkeit über Benutzerschnittstelle-CAN (CAN HMI), Steuergerät elektronisches Zündschloss, Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN an das Steuergerät ME.

 Raddrehzahl

Das Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4) sendet die Raddrehzahlen über Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN an das Steuergerät ME.

 Getriebeöltemperatur (Automatikgetriebe)

Das Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4) sendet die Getriebeöltemperatur über Antriebs-CAN an das Steuergerät ME.

 Außentemperatur

Das Steuergerät SAM vorn (N10/6) sendet Informationen zur Außentemperatur über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss, Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN an das Steuergerät ME.

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Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:

 Kühlmittelthermostat-Regelung

 Nachstartphase mit elektrischer Kühlmittelpumpe (M75/11)

 Abschalten der Heizungsanlage (mit Code M014 (Motor leistungsgesteigert) und Code 494 (USA-Ausführung))

 Überhitzungsschutz

 Lüftersteuerung

 Kühlerverkleidungsklappen (Typ 213 mit Code 5U3 (AIRPANEL))

Kühlmittelthermostat-Regelung

Das mechanisch beeinflusste Öffnen und Schließen des Kugeldrehschiebers im Kühlmittelthermostat geschieht durch die temperaturabhängige Ausdehnung bzw. Kontraktion des Dehnwachselements in einem Temperaturbereich von ca. 102 °C bis 118 °C. Zieltemperatur ist ca. 105 °C. Bei 118 °C ist der Kugeldrehschieber voll geöffnet.

Zusätzlich kann das Öffnen und Schließen des Kühlmittelthermostats durch die Ansteuerung des Heizelements Kühlmittelthermostat (R48) elektronisch beeinflusst werden. Dies geschieht vollvariabel und abhängig von den motorischen Anforderungen.

Der Kugeldrehschieber im Kühlmittelthermostat kann folgende Stellungen einnehmen:

 Geschlossen

 Öffnend (Mischbetrieb)

 Offen (Kühlerbetrieb)

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

 Kühlmitteltemperatur unterhalb von ca. 102 °C

 Heizelement Kühlmittelthermostat unbestromt

 Keine VolllastanforderungIn dieser Stellung durchströmt das Kühlmittel den Motorkühlkreislauf mit dem Motorölwärmetauscher und dem Abgasturbolader und je nach Bedarf den Heizungswärmetauscher für die Fahrgastraumheizung. Der Motorkühler ist nicht in den Kühlmittelumlauf eingebunden. Das Kühlmittel wird dadurch schnell erwärmt.
Durch die schnelle Erwärmung gelangt der Motor eher auf seine Betriebstemperatur, was sich günstig auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.

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Öffnend (Mischbetrieb)
Der Kugeldrehschieber beginnt zu öffnen, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

 Erreichen einer Kühlmitteltemperatur von ca. 102 °C erstmals nach dem Start (keine Volllastanforderung)

 Heizelement Kühlmittelthermostat wird bestromtIn einem Temperaturbereich des Kühlmittels von ca. 102 °C bis 118 °C oder je nach Bestromung des Heizelements Kühlmittelthermostat beginnt das Dehnwachselement sich auszudehnen und betätigt den Kugeldrehschieber. Dieser öffnet die Verbindung zum Motorkühler. Der Öffnungsquerschnitt des Kugeldrehschiebers ist proportional zur Temperatur des Dehnwachselements bzw. zur Kühlmitteltemperatur. Dadurch wird der Volumenstrom des Kühlmittels zum Motorkühler bedarfsgerecht variiert.
Offen (Kühlerbetrieb)
Beim Erreichen einer Kühlmitteltemperatur von ca. 118 °C ist der Kugeldrehschieber vollständig geöffnet und das Kühlmittel kann uneingeschränkt über den Motorkühler strömen.

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Elektronische Regelung

Eine vollständige Öffnung kann auch bei niedrigeren Temperaturen erfolgen, wenn das Heizelement Kühlmittelthermostat vom Steuergerät ME abhängig von den Betriebsbedingungen angesteuert wird.

Folgende Daten werden dazu vom Steuergerät ME eingelesen:

 Ansauglufttemperatur

 Außentemperatur

 Motordrehzahl

 Motorlast

Die Ansteuerung erfolgt über ein Massesignal. Die Spannungsversorgung erfolgt über "Klemme 87 M2".

Abhängig von den motorischen Anforderungen kann eine hohe oder eine niedrigere Kühlmittelsolltemperatur eingestellt werden.

Für eine hohe Kühlmittelsolltemperatur (ca. 105 °C) wird die mechanische Regelung durch zusätzliches Beheizen des Dehnwachselements ab 106 °C unterstützt. Bei 110 °C wird das Heizelement voll bestromt, was in der Vollöffnung des Kugeldrehschiebers resultiert. Eine erhöhte Kühlmitteltemperatur ergibt im Teillastbereich ein günstiges Leistungsniveau, was sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.

Die niedrige Kühlmittelsolltemperatur liegt um die 85 °C. Hierbei unterliegt das Heizelement einer Vorsteuerung, die variabel an die Umgebungsbedingungen angepasst wird. Im Sommer und bei hohen Außentemperaturen kann das Heizelement schon bei 80 °C voll bestromt sein, um kritische Temperaturbereiche zu vermeiden. Im Winter und bei niedrigen Außentemperaturen wird das Heizelement mit 30 bis 50 % der maximalen Leistung bestromt.

Eine niedrige Kühlmitteltemperatur im Volllastbetrieb wirkt sich positiv auf die Motorleistung aus, da die Ansaugluft weniger erwärmt wird.

Nachstartphase mit elektrischer Kühlmittelpumpe

In der Nachstartphase wird die Kühlmittelzirkulation durch Abschalten der elektrischen Kühlmittelpumpe ausgesetzt. Durch die fehlende Kühlung erwärmt sich der Motor schneller und die Abgasemissionen werden reduziert.

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

 Kühlmitteltemperatur unter 75 °C

 Keine Anforderung "Heizen" vom Steuergerät Klimatisierung

Durch die Anforderung ''Heizen'' wird die elektrische Kühlmittelpumpe angesteuert. Dadurch wird der Fahrzeuginnenraum schnell beheizt.

Sind die Bedingungen zur Abschaltung der elektrischen Kühlmittelpumpe nicht mehr erfüllt, steuert das Steuergerät ME die elektrische Kühlmittelpumpe erneut an. Die Kühlmittelzirkulation ist somit wieder gewährleistet.

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Abschalten der Heizungsanlage (mit Code M014 (Motor leistungsgesteigert) und Code 494 (USA-Ausführung))

Beim Kaltstart und zum schnelleren Aufheizen des Motors sperrt das Steuergerät ME den Kühlmittelstrom zur Heizungsanlage durch das Absperrventil Heizungsanlage (Y16/2) kurzfristig ab. Hat der Motor bzw. das Kühlmittel im Motorkühlkreislauf eine gewisse Temperatur erreicht, wird der Zufluss zur Heizungsanlage wieder frei gegeben.

Überhitzungsschutz

Der Überhitzungsschutz schützt den Motor und den Katalysator vor Schäden durch thermische Überlastung.

Bei einer drohenden thermischen Überlastung leitet das Steuergerät ME folgende Maßnahmen ein:

 Die Zündung wird abhängig von Motorlast und ­drehzahl ab einer Kühlmitteltemperatur von ca. 90 °C und einer Ladelufttemperatur von ca. 20 °C in Richtung "spät" verstellt.

 Die Öffnung der Drosselklappe wird über den Stellmotor Drosselklappe (M16/6m1), abhängig von Motorlast und -drehzahl, verkleinert.

 Die Einspritzdauer wird der geringeren Luftmasse angepasst.

 Der Kugeldrehschieber im Kühlmittelthermostat wird durch Ansteuerung des Heizelements Kühlmittelthermostat vollständig geöffnet.

Lüftersteuerung

Das Steuergerät Antriebsstrang steuert den Lüftermotor (M4/7) über Antriebsstrang-LIN (LIN C3) leistungsgeregelt zwischen 0 und 100 % an. Bei fehlerhafter Ansteuerung dreht der Lüftermotor mit maximaler Drehzahl (Lüfternotlauf).

Lüfternachlauf

Der Lüftermotor läuft bei "Zündung AUS" bis zu 6 min nach, wenn die Kühlmitteltemperatur oder die Motoröltemperatur vorgegebene Höchstwerte überschritten hat. Fällt dabei die Batteriespannung zu sehr ab, wird der Lüfternachlauf unterdrückt.

Kühlerverkleidungsklappen (Typ 213 mit Code 5U3 (AIRPANEL))

Die Kühlerverkleidungsklappen werden geschlossen, um den Kraftstoffverbrauch (durch einen geringeren Luftwiderstand) zu senken. Zusätzlich wird das Auskühlen des Motorraums reduziert und das Außengeräusch des Motors gedämpft. Die Kühlerverkleidungsklappen werden unter folgenden Voraussetzungen geöffnet:

 Kühlmitteltemperatur > 105 °C

 Ladelufttemperatur > 34 °C

 Fahrzeuggeschwindigkeit > 180 km/h

 Lüfterleistung > 30 %

Der Stellmotor Kühlerverkleidungsklappe (M2/37) wird vom Steuergerät Antriebsstrang über den Antriebsstrang-LIN angesteuert. Die Kühlerverkleidungsklappen werden geschlossen, wenn die Voraussetzungen nicht mehr erfüllt sind oder der Motor aus ist.

 Durch die Federvorspannung des Stellmotors werden im Falle einer Fehlfunktion die Kühlerverkleidungsklappen schlagartig mit einem vernehmbaren Geräusch geöffnet (Notfunktion).

 Reinigungsposition
Den Schlüssel im Zündschloss auf Stellung 2 drehen (Motor darf nicht gestartet werden). Die Kühlerverkleidungsklappen öffnen sich selbsttätig nach ca. 120 s.