Funktionsvoraussetzungen Wärmemanagement allgemein
Klemme 87 (Motormanagement EIN)
Motor läuft
Wärmemanagement allgemein
Mit dem vom Steuergerät CDI (N3/9) gesteuerten Wärmemanagement werden die Kühlmitteltemperatur, die 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
Bauteilschutz bei hoher Motorlast
Die Steuerung des Wärmemanagements ist abhängig von folgenden Signalen:
Motoröltemperatur-Sensor (B1)
Heißfilm-Luftmassenmesser links (B2/6), Motorlast
Ansauglufttemperatur-Sensor links (B2/6b1)
Heißfilm-Luftmassenmesser rechts (B2/7), Motorlast
Ansauglufttemperatur-Sensor rechts (B2/7b1)
Ladedrucksensor (B5/1), Motorlast
Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4)
Temperatursensor Ladeluft (B17/8)
Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter (B19/9)
Differenzdrucksensor DPF (B28/8)
Fahrpedalsensor (B37), Fahrpedalbetätigung (wie schnell und wie weit Fahrertyp ruhig oder sportlich)
Kraftstofftemperatur-Sensor (B50)
Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl
Steuergerät SAM vorn (N10/6), Außentemperatur über Innenraum-CAN (CAN B), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73), Fahrwerk-FlexRay (Flex E), Steuergerät Antriebsstrang (N127) und Antriebs-CAN (CAN C1)
Steuergerät Klimatisierung (N22/1), Status Klimaanlage über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss, Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN
Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4), Raddrehzahl über Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN
Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4) (mit CODE 427 (7G-TRONIC)) oder (mit CODE 421 (9G-TRONIC)), Fahrstufe über Antriebs-CAN
Wärmemanagement Funktionsablauf
Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:
Funktionsablauf Nachstartphase
Funktionsablauf Kühlmittelthermostat
Funktionsablauf Heizbrennverfahren
Funktionsablauf Kraftstoffvorwärmung
Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Funktionsablauf Kühlerjalousie
Funktionsablauf Ladeluftkühlung
Funktionsablauf Überhitzungsschutz
Funktionsablauf Nachstartphase
In der Nachstartphase kann durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mithilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y133) die Kühlmittelzirkulation unterbrochen werden.
Das Umschaltventil Kühlmittelpumpe wird hierbei durch eine nach Masseanschluss schaltende Endstufe im Steuergerät CDI angesteuert und steuert über Unterdruck einen Bypass in der Kühlmittelpumpe. Der Motor wird hierbei schneller aufgewärmt und die Abgasemissionen werden reduziert.
Die Kühlmittelpumpe wird beim Kaltstart für maximal 300 s abgeschaltet, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
Die im Steuergerät CDI gespeicherten Grenzwerte für die Ansaugluft- und Kühlmitteltemperatur bei Motorstart sowie für die eingespritzte Kraftstoffgesamtmenge ab Motorstart sind noch nicht erreicht.
Vom Steuergerät Klimatisierung wird kein "Heizen" angefordert.
Motordrehzahl oder Einspritzmenge hat einen festgelegten Grenzwert nicht überschritten.
Sind die Bedingungen zur Abschaltung der Kühlmittelpumpe nicht mehr erfüllt bzw. ist die maximale Abschaltzeit von 300 s erreicht, beendet das Steuergerät CDI die Ansteuerung des Umschaltventils Kühlmittelpumpe.
Über den Belüftungsanschluss wird das Umschaltventil Kühlmittelpumpe belüftet und der Bypass in der Kühlmittelpumpe wieder geschlossen. Die Kühlmittelpumpe ist somit eingeschaltet und die Kühlmittelzirkulation ist wieder gewährleistet. Ist die Kühlmittelpumpe einmal aktiviert worden, so bleibt sie in dem gesamten Zündungszyklus aktiv.
Funktionsablauf Kühlmittelthermostat
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
Verbesserter Heizkomfort
Bauteilschutz bei Motorhochlast
Schematische Darstellung |
67 | Kühlmittelthermostat |
A | Stellung Kurzschlussbetrieb |
B | Stellung Mischbetrieb |
C | Stellung Kühlerbetrieb |
K | Zum Kühler |
M | Vom Motor |
W | Zur Kühlmittelpumpe |
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)
Mindestens 90 % Heizleistung werden vom Steuergerät Klimatisierung angefordert
Außentemperatur unter 7 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 4 °C vom Steuergerät SAM vorn)
Kühlmitteltemperatur vom Kühlmitteltemperatur-Sensor liegt unter 82 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 74 °C)
Während des Heizbrennverfahrens wird durch 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. Dazu wird das Abgasrückführstellglied (Y27/9) vom Steuergerät CDI angesteuert.
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 (Y74)- Regelung
2-Regler-Konzept-Regelung
Mengenregelventil (Y94)- Regelung
Druckregelventil-Regelung
Der Kraftstoffdruck wird durch das Druckregelventil beim Startvorgang und zur Kraftstoffaufwärmung geregelt. Das Mengenregelventil 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 Kraftstoffdruck wird im Leerlauf und im Schubbetrieb durch das Druckregelventil und das Mengenregelventil gemeinsam geregelt.
Mengenregelventil-Regelung
Die Regelung des Kraftstoffdrucks 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 1800 bar erhöht sich auch die Temperatur des Kraftstoffs.
Um den Kraftstoffbehälter vor Überhitzung zu schützen, liest das Steuergerät CDI die Werte des Kraftstofftemperatur-Sensors 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 Kraftstoffdruck 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 Schutzfunktion durch das Steuergerät CDI deaktiviert.
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Das Steuergerät Antriebsstrang (N127) steuert den Lüftermotor (M4/7) an. Dabei wird die Lüfterdrehzahl stufenlos über den Antriebsstrang-LIN (LIN C3) vom Steuergerät Antriebsstrang vorgegeben.
Bei Störung in der Signalleitung (Frequenzausfall) vom Steuergerät Antriebsstrang schaltet der Lüftermotor selbstständig auf maximale Drehzahl (Lüfternotlauf).
Das Steuergerät Klimatisierung überträgt auf dem Innenraum-CAN und Fahrwerk-FlexRay den Status der Klimaanlage zum Steuergerät Antriebsstrang inklusive einer Lüfteranforderung. Empfängt das Steuergerät Antriebsstrang keine gültige Lüfteranforderung vom Steuergerät Klimatisierung, wird der Lüftermotor mit maximaler Drehzahl angesteuert.
Lüfternachlauf
Der Lüftermotor läuft bei "Zündung AUS" bis zu 5 min nach, wenn die Kühlmitteltemperatur, die Temperatur des Steuergeräts CDI oder ein aus Motorlast, Kühlmitteltemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit und Außentemperatur berechnetes Wärmeeintragsintegral (gemittelt über die letzten 6 min) vorgegebene Schwellwerte überschritten haben.
Fällt dabei die Batteriespannung zu sehr ab, wird der Lüfternachlauf unterdrückt.
Der Lüfternachlauf wird durch "Zündung EIN" nicht abgebrochen. Beim Starten des Motors im Lüfternachlauf wird die Lüfterregelung des Normalbetriebs so lange unterdrückt, bis der Lüfternachlauf abgeschlossen ist.
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. Der Stellmotor Kühlerjalousie (M87) wird vom Steuergerät Antriebsstrang nach dem Motorstart über den Antriebsstrang-LIN angesteuert. Damit wird die Kühlerjalousie über ein Gestänge geschlossen. Beim Erreichen einer Kühlmitteltemperatur von 106 °C wird die Kühlerjalousie geöffnet und bei 94 °C wieder geschlossen.
Weitere Öffnungsbedingungen sind:
Anforderung für Lüfternachlauf
Anforderung zur Grundbelüftung der Klimaanlage
Ladelufttemperatur über Schwellwert
Anforderung zur Absenkung der Kühlmitteltemperatur zum Bauteilschutz
Funktionsablauf Ladeluftkühlung
Der wassergekühlte Ladeluftkühler ist an den Niedertemperatur-Kreislauf mit dem Niedertemperaturkühler und der Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf (M43/6) angeschlossen.
Wenn die Ladelufttemperatur > 35 °C beträgt, wird vom Steuergerät CDI die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf über Motor-CAN (CAN C), Steuergerät Antriebsstrang und über Antriebsstrang-LIN angesteuert.
Sinkt die Ladelufttemperatur unter 25 °C ab, wird die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf wieder abgeschaltet.
Die Ladelufttemperatur wird im Ladeluftverteiler vom Temperatursensor Ladeluft erfasst und dem Steuergerät CDI mit einem Spannungssignal mitgeteilt.
Den Verschlussdeckel am Niedertemperatur-Kreislauf nur bei erhöhter Ladelufttemperatur (Leistungsmangel) oder bei kaltem Motor öffnen. Das Kühlmittel muss bis an den Verschlussdeckel reichen.
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 die Signale des Kühlmitteltemperatur-Sensors, des Motoröltemperatur-Sensors und des Temperatursensors 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 Einspritzdauer.
Bei zu hoher Motoröl- oder Kühlmitteltemperatur wird eine Warnmeldung im Kombiinstrument (A1) angezeigt. Dazu sendet das Steuergerät CDI ein entsprechendes Signal über Antriebs-CAN, Steuergerät Antriebsstrang, Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Benutzerschnittstelle-CAN (CAN HMI) zum Kombiinstrument.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997ogs Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)