Nockenwelleneinstellung Funktion

Funktionsvoraussetzungen Nockenwelleneinstellung allgemein

 Klemme 87M EIN (Motorsteuerung EIN)

 Motor läuft

Nockenwelleneinstellung allgemein

Mit der Nockenwelleneinstellung können alle vier Nockenwellen stufenlos bis zu 40° KW (Kurbelwellen-Winkel) verstellt werden. Damit kann die Ventilüberschneidung beim Ladungswechsel in weiten Grenzen variiert werden.

Dadurch wird der Verlauf des Motordrehmoments optimiert und das Abgasverhalten verbessert.

 Ventilüberschneidung

Einlassventile öffnen, bevor die Auslassventile geschlossen sind.

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Das Steuergerät ME (N3/10) liest zur Nockenwelleneinstellung folgende Sensoren ein:

– Heißfilm-Luftmassenmesser (B2/5), Motorlast

– Hallsensoren Einlassnockenwelle links und rechts (B6/4, B6/5), Einlass-Nockenwellenstellungen

– Hallsensoren Auslassnockenwelle links und rechts (B6/6, B6/7), Auslass-Nockenwellenstellungen

– Kühlmittel-Temperatursensor (B11/4)

– Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl

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Nockenwelleneinstellung Funktionsablauf

Der Funktionsablauf ist in folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Freigabe Nockenwelleneinstellung

 Funktionsablauf Verstellung

 Funktionsablauf Verstellbereich

 Funktionsablauf Startstellung

 Funktionsablauf Ventilüberschneidung

 Funktionsablauf Überwachung der Nockenwellenpositionen

 Funktionsablauf Diagnose

Funktionsablauf Freigabe Nockenwelleneinstellung

Die Freigabe der Nockenwelleneinstellung durch das Steuergerät ME erfolgt abhängig von der Motordrehzahl und der Motoröltemperatur.

Die Motoröltemperatur wird vom Steuergerät ME aus verschiedenen Betriebsdaten (z. B. Kühlmitteltemperatur, Zeit, Motorlast) und einem gespeicherten Temperaturmodell bestimmt.

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

Die Motoröltemperatur ist wichtig, um auch bei heißem Motoröl genügend Öldruck (>1,5 bar) für die Verstellung der Nockenwellen bereitzustellen.

Ist der Öldruck unzureichend, wird zuerst die Verstellung der Auslassnockenwellen unsicher, denn diese müssen bei fallender Motordrehzahl (geringerer Öldruck) gegen die Motordrehrichtung verstellt werden.

Zur Unterstützung ist in jedem auslassseitigen Flügelzellenversteller eine Rückstellfeder angeordnet.

Wenn alle vier Nockenwellen verstellt werden, erfolgt die Verstellung der Auslassnockenwellen verzögert (später). Damit werden Ölversorgungsprobleme verhindert und eine sichere Funktion des Verriegelungsmechanismus gewährleistet.

Die Freigabe der Nockenwelleneinstellung erfolgt lastabhängig:

– Bei 80 °C Motoröltemperatur ab ca. 600/min

– Bei 120 °C Motoröltemperatur (Einlassseite) ab ca. 800/min

– Bei 120 °C Motoröltemperatur (Auslassseite) ab ca. 1050/min

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Funktionsablauf Verstellung

Die Stellmagnete Einlassnockenwelle links und rechts (Y49/4, Y49/5) und die Stellmagnete Auslassnockenwelle links und rechts (Y49/6, Y49/7) werden vom Steuergerät ME mit einem pulsweitenmodulierten Signal (PWM-Signal) angesteuert.

Über das kennfeldabhängige Tastverhältnis werden die Steuerkolben verstellt. Entsprechend ihrer Stellung werden die Ölmengen (Drucköl) für die Flügelzellenversteller gesteuert. In den Flügelzellenverstellern werden so die Flügelkolben, die mit den Nockenwellen fest verbunden sind, durch das Drucköl verdreht.

Funktionsablauf Verstellbereich

Einlassnockenwellen: 4° KW vor OT (Oberer Totpunkt) bis
36° KW nach OT

Auslassnockenwellen: 25° KW vor OT bis 15° KW nach OT

Funktionsablauf Startstellung

Einlassnockenwellen: 36° KW nach OT

Auslassnockenwellen: 25° KW vor OT

Für den Start werden die Nockenwellen durch Verriegelungsbolzen in einer festen Position fixiert (verriegelt). Diese Startstellung wird beim ersten Ansteuern der Stellmagnete Einlassnockenwelle und Auslassnockenwelle hydraulisch entriegelt.

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Dargestellt Ölströme im Flügelzellenversteller Einlassnockenwelle

2/3 Steuerkolben

A Ölräume für Spätverstellung

B Ölräume für Frühverstellung

c Drucköl aus Einlassnockenwelle

d Ölrücklauf

e Drehrichtung

Die obere Bildhälfte zeigt:

Füllen der Ölräume (A), Ölräume (B) offen.

Die untere Bildhälfte zeigt:

Füllen der Ölräume (B), Ölräume (A) offen.

Funktionsablauf Ventilüberschneidung

Bei geringer Motordrehzahl und -last wird vom Steuergerät ME eine große Ventilüberschneidung eingestellt, um eine innere Abgasrückführung zu erreichen. Dabei wird weniger Frischgas angesaugt, weil noch sauerstoffarme Abgase in den Zylindern vorhanden sind. Dadurch sinkt die Verbrennungstemperatur und die Bildung von Stickoxiden (NOX) wird reduziert.

Die angesaugte Luftmasse reduziert sich um die Menge der noch vorhandenen Abgase. Entsprechend wird vom Steuergerät ME die Einspritzzeit verkürzt.

Die kleinste Ventilüberschneidung beim Ladungswechsel ergibt sich, wenn die Auslassnockenwellen maximal vor OT (früh) und die Einlassnockenwellen maximal nach OT (spät) verstellt werden.

Dabei werden durch den erhöhten Frischgasanteil mehr Motordrehmoment und Motorleistung erreicht.

Funktionsablauf Überwachung der Nockenwellenpositionen

Die Positionen der Nockenwellen werden von den Hallsensoren Einlassnockenwelle und den Hallsensoren Auslassnockenwelle erfasst und dem Steuergerät ME mitgeteilt. Die Erfassung der Positionen erfolgt durch die Erkennung von den Stellungen der Impulsräder, die sich vorn auf den Nockenwellen befinden.

Funktionsablauf Diagnose

Bei der Diagnose der Nockenwelleneinstellung wird vom Steuergerät ME geprüft, ob sich die Nockenwellen beim Motorstart in Startstellung befinden und ob nach einer kurzen Motorlaufzeit die angeforderte Verstellung erreicht wird. Außerdem werden Endstufenfehler (im Steuergerät ME) der Stellmagnete Nockenwelle und defekte Hallsensoren Nockenwelle erkannt.

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Dargestellt Einlass-Nockenwelleneinstellung

1 Impulsrad

2 Steuerventil

2/1 Sicherungsring

2/2 Druckstück

2/3 Steuerkolben

2/4 Rückstellfeder

2/5 Ventilkörper mit Rechtsgewinde (Pfeil) (auslassseitig Linksgewinde)

3 Flügelzellenversteller

4 Einlassnockenwelle

Y49/4 Stellmagnet Einlassnockenwelle links

Y49/5 Stellmagnet Einlassnockenwelle rechts

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Dargestellt Flügelzellenversteller Einlassnockenwelle

3/1 Antriebsrad

3/2 Gehäuse

3/3 Verriegelungsbolzen

3/4 Druckfeder

3/5 Passstift

3/6 Flügelkolben

3/7 Dichtleisten mit Blattfedern

3/8 Deckel

3/9 O-Ring