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 (bis zu ca. 4 %)

– Verbesserter Heizungskomfort

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

– Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4)

– Temperatursensor Ladeluft vor Drosselklappe (B17/7)

– Temperatursensor Ladeluft nach Drosselklappe (B17/9)

– Drucksensor nach Drosselklappe (B28/7), Motorlast

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– Fahrpedalsensor (B37), Fahrpedalbetätigung (wie schnell und wie weit  Fahrertyp ruhig oder sportlich)

– Hallsensor Kurbelwelle (B70) (mit Drehrichtungserkennung), Motordrehzahl

– Steuergerät SAM (N10), 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 Doppelkupplungsgetriebe (Y3/14n4), Status Getriebeöltemperatur über Antriebs-CAN (CAN C)

 Getriebeölkühlung

In der Teilfunktion "Getriebeölkühlung mit Getriebeölwärmetauscher Funktion" wird die Funktion folgender Bauteile näher beschrieben:

– Relais Umwälzpumpe Kühlmittel Getriebeölkühlung (F58kO)

– Umwälzpumpe Kühlmittel Getriebeölkühlung (M13/7)

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Wärmemanagement Funktionsablauf

Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Nachstartphase

 Funktionsablauf Kühlmittelthermostat-Regelung

 Funktionsablauf Überhitzungsschutz

 Funktionsablauf Lüftersteuerung

Funktionsablauf Nachstartphase

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

Das Umschaltventil Kühlmittelpumpe wird vom Steuergerät ME angesteuert und beaufschlagt eine an der Kühlmittelpumpe angebrachte Unterdruckdose mit Unterdruck.

Dadurch wird ein Gestänge betätigt, das einen im Kühlmittelstrom angeordneten Kugeldrehschieber schließt und somit den Kühlmittelstrom zum Motor blockiert.

Durch die fehlende Kühlung im Motor erwärmt sich dieser schneller 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 wurde kein "Heizen" angefordert.

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Ansicht Kühlmittelpumpe

1 Gehäuse Kühlmittelpumpe

2 Druckdose Kühlmittelpumpe

3 Riemenscheibe

4 Kugeldrehschieber

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 belüftet.

Die Unterdruckdose öffnet durch Federunterstützung den Kugeldrehschieber und lässt den Kühlmittelstrom zum Motor wieder zu. 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 ca. 108 °C.

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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 das Heizelement Kühlmittelthermostat mit einem Massesignal an. Die Spannungsversorgung erfolgt über "Klemme 87 M2".

Der Kühlmittelthermostat kann folgende Stellungen einnehmen:

 Geschlossen

 Öffnend (Mischbetrieb)

 Offen (Kühlerbetrieb)

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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 ca.
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 Kühlmittelstrom zum Motorkühler variiert.

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Ansicht Kühlmittelthermostat geschlossen

48 Gehäuse Kühlmittelthermostat

48a Dehnwachselement

48b Kugeldrehschieber

R48 Heizelement Kühlmittelthermostat

A vom Motor

B zum Motorkühler

C zum Heizungs-Wärmetauscher

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.



Das Dehnwachselement wird vom Heizelement Kühlmittelthermostat beheizt.

Um zu verhindern, dass kritische Temperaturbereiche auftreten, 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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Ansicht Kühlmittelthermostat geöffnet

48 Gehäuse Kühlmittelthermostat

48a Dehnwachselement

48b Kugeldrehschieber

R48 Heizelement Kühlmittelthermostat

A vom Motor

B zum Motorkühler

C zum Heizungs-Wärmetauscher

Funktionsablauf Überhitzungsschutz

Der Überhitzungsschutz schützt bei thermischer Überlastung vor Motorschäden und vor Überhitzungsschäden des 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

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– Verkürzung der Einspritzzeit der Kraftstoffinjektoren (Y76) bzw. Verkürzung der Einblaszeit der Gaseinblasventile Gas (Y106) 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) vom Kombiinstrument (A1) angezeigt. Dazu sendet das Steuergerät ME ein entsprechendes Signal über den Fahrwerk-CAN zum Kombiinstrument.

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Funktionsablauf Lüftersteuerung

Das Steuergerät ME steuert den Lüftermotor (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.

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1 Motorkühler

2 Ausgleichsbehälter Kühlmittel

3 Kühlmittel-/Getriebe-Ölkühler

4 Abgasturbolader

5 Kühlmittelpumpe

6 Motor 270

7 Motoröl-/ Kühlmittel-Wärmetauscher

A Kühlmittelrücklauf Niedertemperatur-Kühlkreislauf

B Kühlmittelrücklauf zum Motor

C Kühlmittelvorlauf

D Entlüftung Kühlmittelkreislauf

8 Kühlmittelthermostat

9 Heizungs-Wärmetauscher

M13/5 Umwälzpumpe Kühlmittel (bei Code (581) Komfort-Klimatisierungsautomatik)

M13/7 Umwälzpumpe Kühlmittel Getriebeölkühlung