Wärmemanagement Funktion

Funktionsvoraussetzungen Wärmemanagement allgemein

 Klemme 87M EIN (Motorsteuerung EIN)

 Motor läuft

Wärmemanagement allgemein

Mit dem vom Steuergerät CDI (N3/9) gesteuerten Wärmemanagement wird die Kühlmitteltemperatur, Abgastemperatur und der Kraftstoffdruck 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:

– Heißfilm-Luftmassenmesser links (B2/6), Motorlast

– Ansaugluft-Temperatursensor links (B2/6b1)

– Heißfilm-Luftmassenmesser rechts (B2/7)

– Ansaugluft-Temperatursensor rechts (B2/7b1)

– Ladedrucksensor (B5/1), Motorlast

– Kühlmittel-Temperatursensor (B11/4) (Typ 207, 212), Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4) (Typ 218)

– Temperatursensor Ladeluft (B17/8)

– Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter (B19/9) (mit Code (474) Partikelfilter)

– Differenzdrucksensor DPF (B28/8) (mit Code (474) Partikelfilter)

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

– Kraftstoff-Temperatursensor (B50)

– Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl

– Temperatursensor im Steuergerät CDI

– Steuergerät SAM mit Sicherungs- und Relaismodul vorn (N10/1), Außentemperatur über Fahrwerk-CAN (CAN E)

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

– Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4) (außer Code (233) DISTRONIC PLUS) oder Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm Premium (N30/7) (bei Code (233) DISTRONIC PLUS), Fahrzeuggeschwindigkeit über Fahrwerk-CAN

– Steuereinheit Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8) (mit Code (427) Automatisches 7-Gang Getriebe), Fahrstufe über Antriebs-CAN (CAN C)

 Das Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4) kommt ab dem 1.3.2011 (Typ 204.0/2) in 2 Varianten zum Einsatz:

– Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm, Basis-Variante (außer Code (233) DISTRONIC PLUS)

– Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm, Premium-Variante (bei Code (233) DISTRONIC PLUS)

Bis zum 28.2.2011 bzw. 31.5.2011 (Typ 204.9) und ab 1.6.2011 kommt das Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm nur in der Basis-Variante zum Einsatz.

Wärmemanagement Funktionsablauf

Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Nachstartphase (bei Typ 218)

 Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats

 Funktionsablauf Heizbrennverfahren

 Funktionsablauf Kraftstoffvorwärmung

 Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz

 Funktionsablauf Lüftersteuerung

 Funktionsablauf Kühlerjalousie (bei Typ 204, 212, 218)

 Funktionsablauf Überhitzungsschutz

Funktionsablauf Nachstartphase (bei Typ 218)

In der Nachstartphase wird durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mit Hilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y133) die Kühlmittelzirkulation unterbrochen. Der Motor wird schneller aufgewärmt und dadurch die Abgasemissionen reduziert.

Die Kühlmittelpumpe wird beim Kaltstart für maximal 500 s abgeschaltet, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

– Die im Steuergerät CDI gespeicherten Grenzwerte für die Ansaugluft- und Kühlmitteltemperatur sowie für die eingespritzte Kraftstoffgesamtmenge sind noch nicht erreicht.

– Vom Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik (N22/7) wurde kein "Heizen" angefordert.

– Motordrehzahl oder Einspritzmenge hat einen festgelegten Grenzwert nicht überschritten.

Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats

Das Steuergerät CDI steuert in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen (kennfeldabhängig) das Heizelement Kühlmittelthermostat (R48) (außer Code (U42) Diesel Abgasreinigung BlueTEC (SCR) und Code (494) USA-Ausführung) mit einem Massesignal an. Die Spannungsversorgung erfolgt über "Klemme 87" vom Steuergerät CDI. Durch das Beheizen öffnet der im Kühlmittelthermostat befindliche Zweitellerthermostat, was eine Senkung der Kühlmitteltemperatur zur Folge hat. Der Öffnungsquerschnitt des Zweitellerthermostats wird über die Einschaltdauer des elektrischen Stroms bestimmt.

Das Heizelement Kühlmittelthermostat regelt die Kühlmitteltemperatur im Bereich von ca. 87 bis 102 °C. Über die Notlauffunktion ist sichergestellt, dass der Zweitellerthermostat ab ca. 102 °C, unabhängig von der Ansteuerung, vollständig geöffnet ist.

Der Zweitellerthermostat nimmt folgende Stellungen ein:

– Stellung Kurzschlussbetrieb; t <87 °C; Kühlmittelströmung nur im Motor, die Fahrgastraumheizung kann durchströmt werden

– Stellung Mischbetrieb; 87 °C< t< 102 °C; der Zweitellerthermostat öffnet, die Kühlerdurchströmung beginnt

– Stellung Kühlerbetrieb; t >102 °C; der Zweitellerthermostat ist geöffnet, volle Kühlerdurchströmung

Durch die Regelung der Kühlmitteltemperatur des Motors ergeben sich folgende Vorteile:

– Schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur

– Reduzierung der Emissionen und verbesserter Heizkomfort

P20.10-2196-04

Funktionsablauf Heizbrennverfahren

Beim Heizbrennverfahren wird motorseitig durch eine neue Verbrennungsstrategie mehr Wärme in das Kühlmittel eingebracht.

Folgende Funktionsbedingungen müssen gleichzeitig gegeben sein:

– Fahrpedalstellung vom Fahrpedalsensor liegt unter 80 % (Teillast)

– Kein Regenerationsbetrieb des Dieselpartikelfilters (DPF) (mit Code (474) Partikelfilter)

– Mindestens 90 % Heizleistung werden vom Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik angefordert

– Außenlufttemperatur unter 7 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 4 °C) vom Steuergerät SAM mit Sicherungs- und Relaismodul vorn

– Kühlmitteltemperatur vom Kühlmittel-Temperatursensor liegt unter 82 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 74 °C)

Während des Heizbrennverfahrens wird mittels 2 Voreinspritzungen durch die Kraftstoffinjektoren (Y76) mit deutlich erhöhter Kraftstoffmenge und einer späten Haupteinspritzung eine erhöhte Abgastemperatur erzeugt. In Kombination mit der Abgasrückführung (AGR) wird dabei motorintern mehr Wärme an das Kühlmittel abgegeben, was zum schnelleren Erreichen der optimalen Betriebstemperatur und einer verbesserten Erwärmung des Fahrzeuginnenraums führt.



Das Steuergerät CDI regelt, stabilisiert und erhöht die Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen und Motorbelastungen, wenn das Fahrpedal nicht betätigt ist.

Funktionsablauf Kraftstoffvorwärmung

Die Kraftstoffvorwärmung wird erzielt durch folgende Regelstrategien:

 Druckregelventil-Regelung

 2-Regler-Konzept-Regelung

 Mengenregelventil-Regelung

Druckregelventil-Regelung

Der Raildruck wird durch das Druckregelventil (Y74) beim Startvorgang und zur Kraftstoffaufwärmung geregelt. Das Mengenregelventil (Y94) ist gesteuert geöffnet.

Die Druckregelventil-Regelung erfolgt unter einer der folgenden Bedingungen:

– Bis zu 30 s nach dem Motorstart im Leerlauf

– Bis zu einer Kraftstofftemperatur von 20 °C



Durch die Druckregelventil-Regelung wird der kalte Kraftstoff schnell erwärmt, indem der Kraftstoff mit hohem Druck durch einen geringen Spalt im Druckregelventil strömt.

2-Regler-Konzept-Regelung

Der Raildruck wird im Leerlauf und im Schubbetrieb durch das Druckregelventil und das Mengenregelventil gemeinsam geregelt.

Mengenregelventil-Regelung

Die Regelung des Raildrucks über das Mengenregelventil erfolgt ab 30 s nach dem Motorstart und ab einer Kraftstofftemperatur von 20 °C.



Bei der 2-Regler-Konzept-Regelung und bei der Mengenregelventil-Regelung wird der Kraftstoff weniger stark erwärmt als bei der Druckregelventil-Regelung.

Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz

Durch Erhöhung des Kraftstoffdrucks über die Hochdruckpumpe von 4,5 bar auf bis zu 1600 bar erhöht sich auch die Temperatur des Kraftstoffs.

Um den Kraftstoffbehälter vor Überhitzung zu schützen, liest das Steuergerät CDI den Kraftstoff-Temperatursensor ein und überwacht dadurch die Temperatur des zur Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffs.

Steigt die Temperatur des zur Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffs auf über 90 °C, reduziert das Steuergerät CDI die Einspritzmenge und den Raildruck durch das Druckregelventil. Dadurch wird weniger Kraftstoff komprimiert.

Das Steuergerät CDI steuert über das Mengenregelventil den überflüssigen Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter zurück. Sinkt die Temperatur des zur Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffs unter 90 °C, wird die Tankschutzfunktion durch das Steuergerät CDI deaktiviert.

Funktionsablauf Lüftersteuerung

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

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

Dabei bedeuten z. B.:

1 0 % Lüftermotor "AUS"

2 10 % Lüftermotor "EIN", minimale Drehzahl

3 90 % Lüftermotor "EIN", maximale Drehzahl

Ein Fehler im Lüftermotor Verbrennungsmotor und Klimaanlage mit integrierter Regelung wird dem Steuergerät CDI über ein PWM-Signal übermittelt.

Bei Störung in der Signalleitung (Frequenzausfall) vom Steuergerät CDI schaltet der Lüftermotor Verbrennungsmotor und Klimaanlage mit integrierter Regelung selbstständig auf maximale Drehzahl (Lüfternotlauf).

Das Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik überträgt auf dem Innenraum- und Fahrwerk-CAN den Status der Klimaanlage zum Steuergerät CDI.

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 (bei Typ 204, 212, 218)

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 CDI nach dem Motorstart mit einem Massesignal angesteuert.

Damit wird Unterdruck in der Unterdruckdose aufgebaut und die Kühlerjalousie über ein Gestänge geschlossen. Beim Erreichen von 106 °C Kühlmitteltemperatur wird die Kühlerjalousie geöffnet und bei 94 °C wieder geschlossen.

Funktionsablauf Überhitzungsschutz

Der Überhitzungsschutz schützt bei thermischer Überlastung vor Motorschäden. Bei einer Kühlmitteltemperatur über 106 °C wird entsprechend den im Steuergerät CDI abgelegten Kennfeldern die Einspritzmenge reduziert. Die Reduzierung erfolgt in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur und der Öltemperatur. Dazu liest das Steuergerät CDI den Kühlmittel-Temperatursensor, den Öltemperatursensor (B1) und den Temperatursensor vor Abgasturbolader (B19/11) (Abgasturboladerschutz) ein.

Nach Auswertung der Eingangssignale regelt das Steuergerät CDI über das Mengenregelventil und das Druckregelventil den Kraftstoffdruck in den Rails und über die Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren die Einspritzzeit.



Bei zu hoher Motoröl- oder Kühlmitteltemperatur wird eine Warnmeldung im Multifunktions-Display (A1p13) vom Kombiinstrument (A1) angezeigt. Dazu sendet das Steuergerät CDI ein entsprechendes Signal über den Fahrwerk-CAN zum Kombiinstrument.