Funktionsvoraussetzungen Wärmemanagement allgemein
Klemme 87M (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 Motorhochlast
Die Steuerung des Wärmemanagements ist abhängig von folgenden Sensoren und Signalen:
Motoröltemperatur-Sensor (B1)
Heißfilm-Luftmassenmesser (B2/5), Motorlast
Ansauglufttemperatur-Sensor (B2/5b1)
Ladedrucksensor (B5/1) und Ladedrucksensor Niederdruck-Abgasturbolader (B5/4), Motorlast
Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4)
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 (N10), Außentemperatur über Innenraum-CAN (CAN B), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73) und Fahrwerk-CAN 1 (CAN E1)
Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik (N22/7), Status Klimaanlage über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss und Fahrwerk-CAN 1
Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4), Fahrzeuggeschwindigkeit über Fahrwerk-CAN 1
Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4), Fahrstufe über Antriebs-CAN (CAN C)
Wärmemanagement Funktionsablauf
Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:
Funktionsablauf Nachstartphase
Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats
Funktionsablauf Heizbrennverfahren
Funktionsablauf Kraftstoffvorwärmung
Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Funktionsablauf Kühlerjalousie
Funktionsablauf Überhitzungsschutz
Funktionsablauf Nachstartphase
In der Nachstartphase kann durch Unterbrechung der Kolbenkühlung durch Abschalten der Motorölversorgung der Ölspritzdüsen durch das Absperrventil Ölspritzdüsen (Y131) eine schnellere Aufwärmung des Motors erreicht werden. Zusätzlich kann die Unterbrechung der Kühlmittelzirkulation durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mithilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y133) erfolgen. 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 bei Motorstart sind noch nicht erreicht
Vom Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik 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.
Bei hohen Motoröltemperaturen kann in Abhängigkeit von der Motordrehzahl die Zuschaltung der Ölspritzdüsen unterbrochen werden.
Die Abschaltung der Ölspritzdüsen in der Nachstartphase erfolgt, wenn alle folgenden Bedingungen erfüllt sind:
Motoröltemperatur > –5 °C
Die max. Abschaltdauer (in Abhängigkeit von Motorleistung, Ansaugluft- und Motoröltemperatur bei Motorstart) ist noch nicht erreicht
Motordrehzahl oder Einspritzmenge hat einen festgelegten Grenzwert noch nicht erreicht
Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats
Das Steuergerät CDI steuert in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen (kennfeldabhängig) das Heizelement Kühlmittelthermostat (R48) mit einem Massesignal an. Die Spannungsversorgung erfolgt über "Klemme 87" vom Steuergerät CDI.
Durch das Beheizen schon bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen öffnet der im Kühlmittelthermostat befindliche Zweitellerthermostat, was eine Absenkung der Kühlmitteltemperatur zur Folge hat.
Der Öffnungsquerschnitt des Zweitellerthermostats wird über die Einschaltdauer des elektrischen Stroms und durch die Kühlmitteltemperatur bestimmt. Das Heizelement Kühlmittelthermostat regelt die Kühlmitteltemperatur im Bereich von ca. 55 °C bis 106 °C. Über die Notlauffunktion ist sichergestellt, dass der Zweitellerthermostat ab ca. 106 °C, unabhängig von der Ansteuerung, vollständig geöffnet ist.
Der Zweitellerthermostat nimmt folgende Stellungen ein:
Stellung Kurzschlussbetrieb; T < 55 °C; Kühlmittelströmung nur im Motor, die Fahrgastraumheizung kann durchströmt werden
Stellung Mischbetrieb; 55 °C < T < 106 °C; der Kühlmittelthermostat öffnet, die Kühlerdurchströmung beginnt
Stellung Kühlerbetrieb; T > 106 °C; der Kühlmittelthermostat 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 Wasserpumpe |
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
Außentemperatur unter 7 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 4 °C vom Steuergerät SAM)
Kühlmitteltemperatur vom Kühlmitteltemperatur-Sensor 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. 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
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.
Mengenregelventil-Regelung
Die Regelung des Kraftstoffdrucks über das Mengenregelventil erfolgt ab 30 s nach dem Motorstart und ab einer Kraftstofftemperatur von 20 °C.
Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz
Durch Erhöhung des Kraftstoffdrucks über die Hochdruckpumpe von 4,5 auf bis zu 1800 bar erhöht sich auch die Temperatur des Kraftstoffs.
Um den Kraftstoffbehälter vor Überhitzung zu schützen, liest das Steuergerät CDI den Kraftstofftemperatur-Sensor 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 Tankschutzfunktion durch das Steuergerät CDI deaktiviert.
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Das Steuergerät CDI steuert den Lüftermotor (M4/7) an. Dabei wird die Lüftersolldrehzahl über ein pulsweitenmoduliertes Signal vom Steuergerät CDI vorgegeben.
Das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals beträgt 10 bis 90 %.
Dabei bedeuten z. B.:
10 %: Lüftermotor "AUS"
20 %: Lüftermotor "EIN", minimale Drehzahl
90 %: Lüftermotor "EIN", maximale Drehzahl
Ein Fehler im Lüftermotor wird dem Steuergerät CDI über ein pulsweitenmoduliertes Signal übermittelt. Bei Störung in der Signalleitung (Frequenzausfall) vom Steuergerät CDI schaltet der Lüftermotor selbstständig auf maximale Drehzahl (Lüfternotlauf).
Das Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik überträgt auf dem Innenraum-CAN und Fahrwerk-CAN 1 den Status der Klimaanlage zum Steuergerät CDI inklusive einer Lüfteranforderung. Empfängt das Steuergerät CDI keine gültige Lüfteranforderung vom Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik, wird der Lüftermotor mit maximaler Drehzahl angesteuert.
Lüfternachlauf
Der Lüftermotor läuft bei "Zündung AUS" bis zu 5 min nach, wenn ein aus Kühlmitteltemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit und Außentemperatur berechnetes Wärmeeintragsintegral (gemittelt über die letzten 6 min) vorgegebene Schwellwerte überschritten haben.
Das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals beträgt beim Lüfternachlauf maximal 40 %. 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. Das Stellglied Kühlerjalousie (Y84) (außer CODE 550 (Anhängevorrichtung)) 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 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 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 der Rail und über die Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren die Einspritzdauer.
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 1, das Steuergerät elektronisches Zündschloss und den Fahrwerk-CAN 2 (CAN E2) zum Kombiinstrument.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997olf Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)