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 (B2/5), Motorlast
– Ansaugluft-Temperatursensor (B2/5b1) (Typ 204, 207, 212), Ansauglufttemperatur-Sensor (B2/5b1) (Typ 218)
– Ladedrucksensor (B5/1), Motorlast
– Ladedrucksensor Niederdruck-Abgasturbolader (B5/4), Motorlast (außer Motor 651.913/925)
– Kühlmittel-Temperatursensor (B11/4) (Typ 204, 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)
– Steuergerät SAM mit Sicherungs- und Relaismodul vorn (N10/1), Außentemperatur über Fahrwerk-CAN (CAN E)
– Positionssensor Kurbelwelle (L5) (außer Code (B03) ECO Start-Stopp- Funktion) bzw. Hallsensor Kurbelwelle (B70) (mit Code (B03) ECO Start- Stopp-Funktion), Motordrehzahl
– Kraftstoff-Temperatursensor (B50)
– Temperatursensor im Steuergerät CDI
– Steuergerät Elektronische Getriebesteuerung (N15/3) (mit Code (423) Automatikgetriebe 5-Gang (NAG)), Fahrstufe über Antriebs-CAN (CAN C)
– Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik (N22/7), Status Klimaanlage über Innenraum-CAN (CAN B), über Steuergerät SAM mit Sicherungs- und Relaismodul vorn und Fahrwerk-CAN
– Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4) (außer Code (233) DISTRONIC PLUS) oder Steuergerät Elektronisches Stabilitäts- Programm Premium (N30/7) (mit Code (233) DISTRONIC PLUS) (außer Typ 204), Fahrzeuggeschwindigkeit über Fahrwerk-CAN
– Steuereinheit Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8) (mit Code (427) Automatikgetriebe 7-Gang), Fahrstufe über Antriebs-CAN (CAN C)
– Steuereinheit Vollintegrierte Getriebesteuerung (mit Code (427) Automatikgetriebe 7-Gang), Anforderung Getriebeölkühlung über Antriebs-CAN
– Absperrventil Wärmetauscher (Y58/13) (ab 03/11 mit Code (427) Automatikgetriebe 7-Gang) (außer Typ 204.9 ab 1.6.12)
Das Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm kommt ab dem 1.3.2011 (Typ 204.0/2) bzw. ab dem 1.6.2011 (Typ 204.3) in 2 Varianten zum Einsatz:
– Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm, Basis-Variante (außer Code (233) DISTRONIC PLUS)
– Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm, Premium-Variante (mit Code (233) DISTRONIC PLUS)
Bis zum 28.2.2011 (Typ 204.0/2) bzw. 31.05.2011 (Typ 204.9) und ab 1.6.2011 (Typ 204.9) kommt das Steuergerät Elektronisches Stabilitäts- Programm in der Basis-Variante zum Einsatz.
Wärmemanagement Funktionsablauf
Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:
Funktionsablauf Nachstartphase
Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats
Funktionsablauf Heizbrennverfahren
Funktionsablauf Kraftstoffvorwärmung
Funktionsablauf Tankschutz
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Funktionsablauf Kühlerjalousie (außer Typ 204.0 mit 4MATIC, außer Typ 212 mit 4MATIC)
Funktionsablauf Überhitzungsschutz
Funktionsablauf Getriebeölkühlung (ab 03/11 mit Code (427) Automatikgetriebe 7-Gang)
Funktionsablauf Nachstartphase
In der Nachstartphase wird durch folgende Maßnahmen eine schnellere Aufwärmung des Motors und dadurch eine Reduzierung der Abgasemissionen erreicht:
– Unterbrechung der Kühlmittelzirkulation durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mit Hilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y133)
– Unterbrechung der Kolbenkühlung durch Abschalten der Motorölversorgung der Ölspritzdüsen durch das Absperrventil Ölspritzdüsen (Y131)
Das Umschaltventil Kühlmittelpumpe wird hierbei durch eine nach Masse 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 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.
– Motordrehzahl oder Einspritzmenge hat einen festgelegten Grenzwert nicht überschritten.
– Vom Steuer- und Bediengerät Klimatisierungsautomatik wurde kein "Heizen" angefordert.
Sind die Bedingungen zur Abschaltung der Kühlmittelpumpe nicht mehr erfüllt bzw. ist die maximale Abschaltzeit von 500 s erreicht, beendet das Steuergerät CDI die Ansteuerung des Umschaltventils Kühlmittelpumpe.
Über den Belüftungsanschluss wird das Umschaltventil belüftet und der Bypass in der Kühlmittelpumpe wieder geschlossen. Die Kühlmittelpumpe ist somit eingeschaltet und die Kühlmittelzirkulation ist wieder gewährleistet.
Bei hohen Motoröltemperaturen kann in Abhängigkeit von der Motordrehzahl die Zuschaltung der Ölspritzdüsen unterbrochen werden.
Die Abschaltung der Ölspritzdüsen in der Nachstartphase erfolgt, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
– Motoröltemperatur > –10 °C
– Die max. Abschaltdauer (in Abhängigkeit von Motorleistung, Ansaugluft- und Motoröltemperatur) ist noch nicht erreicht
– Motordrehzahl oder Einspritzmenge hat einen festgelegten Grenzwert noch nicht erreicht
Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats
Das Steuergerät CDI steuert in kennfeldabhängig das Heizelement Kühlmittelthermostat (R48) mit einem Massesignal an. Die Spannungsversorgung erfolgt über "Kl. 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. 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
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
– Außenlufttemperatur unter 7 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 4 °C vom Steuergerät SAM mit Sicherungs- und Relaismodul vorn)
– Kühlmitteltemperatur vom Kühlmittel-Temperatursensor (Typ 204, 207, 212) bzw. Kühlmitteltemperatur-Sensor (Typ 218) 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 (Y74)-Regelung
2-Regler-Konzept-Regelung
Mengenregelventil (Y94)-Regelung
Druckregelventil-Regelung
Der Raildruck 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 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 Tankschutz
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 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.:
10 % Lüftermotor "AUS"
20 % Lüftermotor "EIN", minimale Drehzahl
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 (außer Typ 204.0 mit 4MATIC, außer Typ 212 mit 4MATIC, außer Typ 204.9)
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 (Typ 204, 207, 212) bzw. Kühlmitteltemperatur-Sensor (Typ 218), 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 der Rail 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.
Funktionsablauf Getriebeölkühlung (ab 03/11 mit Code (427) Automatikgetriebe 7-Gang)
Zur Senkung der Getriebeöltemperatur wird das Getriebeöl durch den Wärmetauscher geleitet, welcher als Stapelscheibenkühler ausgelegt und in den Kühlmittelkreislauf integriert ist.
Durch die Gestaltung der Scheiben erfolgt eine umlaufende Abdichtung von einer Scheibe zur nächsten, sowohl für die ölführende als auch für die kühlmittelführende Seite. Durch Ansteuerung des Absperrventils Wärmetauscher (Y58/13) durch das Steuergerät CDI wird die Kühlleistung des Wärmetauschers reduziert, indem das Kühlmittel bedarfsgerecht am Wärmetauscher vorbeigeleitet wird.
Neben der Begrenzung der maximalen Temperaturen wird durch das Einspeisen von warmem Kühlmittel in den Wärmetauscher das Getriebeöl schnell auf Betriebstemperatur gebracht und somit die Reibungsverluste minimiert.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997om Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)