Kühlmittelkreislauf schematisch dargestellt |
1 | Kühlmittel-Ausgleichsbehälter |
2 | Motorkühler |
3 | Niedertemperaturkühler |
4 | Abgasrückführkühler Hochdruck |
5 | Motorölwärmetauscher |
6 | Kühlmittelthermostat |
7 | Abgasturbolader |
8 | Kurbelgehäuse |
9 | Abgasrückführkühler Niederdruck |
10 | Getriebeöl-Wärmetauscher |
11 | Heizungswärmetauscher |
12 | Kühlmittelpumpe |
13 | Dosierventil AdBlue® |
14 | Ladeluftkühler |
15 | Waschwasserbehälter |
B11/4 | Kühlmitteltemperatur-Sensor |
M13/5 | Umwälzpumpe Kühlmittel |
M43/6 | Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf |
A | Kühlmittel kalt |
B | Kühlmittel warm |
C | Niedertemperatur Kreislauf |
D | Entlüftung Kühlmittelkreislauf |
P20.00-2593-76
Funktionsvoraussetzungen Wärmemanagement allgemein
Klemme 87M EIN (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
Verbesserter Heizungskomfort
Die Steuerung des Wärmemanagements ist abhängig von folgenden Signalen:
Heißfilm-Luftmassensensor (B2/5), Motorlast
Ansauglufttemperatur-Sensor (B2/5b1)
Ladedrucksensor (B5/1), Motorlast
Kühlmitteltemperatur-Sensor
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) über Steuergerät Antriebsstrang (N127) und Antriebs-CAN (CAN C1)
Kraftstofftemperatur-Sensor (B50)
Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl
Steuergerät Klimatisierung (N22/1), Außentemperatur über Innenraum-CAN (CAN B), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73), Fahrwerk-FlexRay (Flex E) zum Steuergerät Antriebsstrang und über den Antriebs-CAN zum Steuergerät CDI
Steuergerät Klimatisierung, Status Klimaanlage über Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss, Fahrwerk-FlexRay zum Steuergerät Antriebsstrang und über den Antriebs-CAN zum Steuergerät CDI
Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (N30/4), Raddrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) über Fahrwerk-FlexRay zum Steuergerät Antriebsstrang und über den Antriebs-CAN zum Steuergerät CDI. Das Steuergerät Antriebsstrang erhält vom Kombiinstrument (A1) über den Benutzerschnittstelle-CAN (CAN HMI), Steuergerät elektronisches Zündschloss und Fahrwerk-FlexRay zusätzlich das Signal Fahrzeuggeschwindigkeit.
Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4), Fahrstufe über Antriebs-CAN
Das Steuergerät Antriebsstrang und das Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung erhalten vom Steuergerät CDI über den Motor-CAN (CAN C) und über den Antriebs-CAN die Information ''Motor läuft''.
Wärmemanagement Funktionsablauf
Das Wärmemanagement ist in den folgenden Punkten beschrieben:
Funktionsablauf Nachstartphase
Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats (außer bei Code 494 (USA-Ausführung))
Funktionsablauf Heizbrennverfahren
Funktionsablauf Kraftstoffvorwärmung
Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Funktionsablauf Kühlerjalousie (mit Code 2U1 (Kühlerjalousie))
Funktionsablauf Kühlerverkleidungsklappen (mit Code 5U3 (AIRPANEL))
Funktionsablauf Überhitzungsschutz
Funktionsablauf Ladeluftkühlung
Funktionsablauf Nachstartphase
In der Nachstartphase wird, mit der Unterbrechung der Kolbenkühlung durch Abschalten der Motorölversorgung der Ölspritzdüsen durch das Absperrventil Ölspritzdüsen (Y131), eine schnellere Aufwärmung des Motors erreicht. Zusätzlich erfolgt die Unterbrechung der Kühlmittelzirkulation durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mithilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y133). 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 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 Steuergerät Klimatisierung wurde kein "Heizen" angefordert.
Die 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 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 maximale Abschaltdauer (in Abhängigkeit von Motorleistung, Ansaugluft- und Motoröltemperatur) ist noch nicht erreicht.
Die Motordrehzahl oder Einspritzmenge hat einen festgelegten Grenzwert noch nicht erreicht.
Funktionsablauf Beheizen des Kühlmittelthermostats (außer bei Code 494 (USA-Ausführung))
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 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, es erfolgt eine volle Kühlerdurchströmung.
Durch die Regelung der Kühlmitteltemperatur des Motors ergeben sich folgende Vorteile:
Schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur
Reduzierung der Emissionen
Verbesserter Heizkomfort
P20.10-2261-77
Stellungen Zweitellerthermostat |
1 | Kühlmittel vom Motor | 4 | Kühlmittel zum Heizungswärmetauscher | C | Stellung Mischbetrieb | ||
2 | Kühlmittel zum Motor zurück | A | Stellung Volldrosselung | D | Stellung Kühlerbetrieb | ||
3 | Kühlmittel zum Motorkühler | B | Stellung Kurzschlussbetrieb |
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 liegt unter 7 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 4 °C vom Steuergerät SAM vorn (N10/6)).
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 Zylinder 1 bis 4 (Y76/1 bis Y76/4) mit deutlich erhöhter Kraftstoffmenge und einer späten Haupteinspritzung eine erhöhte Abgastemperatur erzeugt.
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 schneller 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 MengenregelventilRegelung wird der Kraftstoff weniger stark erwärmt als bei der Druckregelventil-Regelung.
Funktionsablauf Kraftstoffbehälterschutz
Mit der Erhöhung des Kraftstoffdrucks über die Hochdruckpumpe von 4,5 auf bis zu 2050 bar erhöht sich auch die Temperatur des Kraftstoffs.
Um den Kraftstoffbehälter vor Überhitzung zu schützen, liest das Steuergerät CDI die Signale 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 Tankschutzfunktion durch das Steuergerät CDI deaktiviert.
Funktionsablauf Lüftersteuerung
Das Steuergerät Antriebsstrang steuert den Lüftermotor (M4/7) an. Dabei wird die Motorsolldrehzahl über den Antriebsstrang-LIN (LIN C3) vom Steuergerät Antriebsstrang 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 Antriebsstrang über den Antriebsstrang-LIN übermittelt.
Bei Störung in der Signalleitung (Frequenzausfall) vom Steuergerät Antriebsstrang schaltet der Lüftermotor selbstständig auf maximale Drehzahl (Lüfternotlauf).
Das Steuergerät Klimatisierung sendet seinen Status über den Innenraum-CAN, Steuergerät SAM vorn, Innenraum-CAN, Steuergerät elektronisches Zündschloss, Fahrwerk-FlexRay zum Steuergerät Antriebsstrang und über den Antriebs-CAN an das 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 hat.
Das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals beträgt beim Lüfternachlauf maximal 40 %. Fällt dabei die Batteriespannung zu sehr ab, wird der Lüfternachlauf unterdrückt.
Funktionsablauf Kühlerjalousie (mit Code 2U1 (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. Beim Erreichen einer Kühlmitteltemperatur von 106 °C wird die Kühlerjalousie geöffnet und bei 94 °C wieder geschlossen.
Funktionsablauf Kühlerverkleidungsklappen (mit Code 5U3 (AIRPANEL))
Die Kühlerverkleidungsklappen werden geschlossen, um den Kraftstoffverbrauch (durch einen geringeren Luftwiderstand) zu senken. Zusätzlich wird das Auskühlen des Motorraums reduziert und das Außengeräusch des Motors gedämpft. Die Kühlerverkleidungsklappen werden unter folgenden Voraussetzungen geöffnet:
Kühlmitteltemperatur > 105 °C
Ladelufttemperatur > 34 °C
Fahrzeuggeschwindigkeit > 180 km/h
Lüfterleistung > 30 %
Der Stellmotor Kühlerverkleidungsklappe (M2/37) wird vom Steuergerät Antriebsstrang über den Antriebsstrang-LIN angesteuert. Die Kühlerverkleidungsklappen werden geschlossen, wenn die Voraussetzungen nicht mehr erfüllt sind oder der Motor aus ist.
Durch die Federvorspannung des Stellmotors werden im Falle einer Fehlfunktion die Kühlerverkleidungsklappen schlagartig mit einem vernehmbaren Geräusch geöffnet (Notfunktion).
Reinigungsposition
Den Schlüssel im Zündschloss auf Stellung 2 drehen (Motor darf nicht gestartet werden). Die Kühlerverkleidungsklappen öffnen sich selbsttätig nach ca. 120 s.
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 KühlmitteltemperaturSensors, des Motoröltemperatur-Sensors (B1) 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 Kombiinstrument angezeigt. Dazu sendet das Steuergerät CDI ein entsprechendes Signal über den Antriebs-CAN, Steuergerät Antriebsstrang, Fahrwerk-FlexRay, Steuergerät elektronisches Zündschloss und über den Benutzerschnittstelle-CAN an das Kombiinstrument.
Funktionsablauf Ladeluftkühlung
Der wassergekühlte Ladeluftkühler ist an dem Niedertemperatur-Kreislauf mit dem Niedertemperaturkühler und der Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf angeschlossen. Wenn die Ladelufttemperatur > 35 °C beträgt, wird vom Steuergerät Antriebsstrang die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf über den Antriebsstrang-LIN angesteuert. Sinkt die Ladelufttemperatur unter 25 °C ab, wird die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf wieder abgeschaltet.
Den Verschlussdeckel am Niedertemperatur-Kreislauf nur bei erhöhter Ladelufttemperatur (Leistungsmangel) oder bei kaltem Motor öffnen. Das Kühlmittel muss bis an den Verschlussdeckel reichen.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997ore Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)