Wärmemanagement Funktion

S07.10-A025-79

Funktionsvoraussetzungen Wärmemanagement allgemein

 Klemme 87M EIN (Motormanagement EIN)

 Motor läuft.

Wärmemanagement allgemein

Mit dem vom Steuergerät CDI (N3/40) 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

Die Steuerung des Wärmemanagements ist abhängig von folgenden Sensoren und Signalen:

 Heißfilm-Luftmassenmesser (B2/5), Motorlast

 Ladedrucksensor (B5/2), Motorlast

 Ladedrucksensor Niederdruck-Abgasturbolader (B5/4), Motorlast

 Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/16)

 Temperatursensor nach Ladeluftkühler (B17/8)

 Temperatursensor vor Katalysator (B16/22)

 Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter (B16/23)

 Differenzdrucksensor Dieselpartikelfilter (B28/26)

 Fahrpedalmodul (B37/4), Fahrpedalbetätigung (wie schnell und wie weit, d. h. Fahrertyp ruhig oder sportlich)

 Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl

 Kraftstofftemperatur-Sensor (B94/16)

 Motoröltemperatur-Sensor (B94/18)

 Temperatursensor im Steuergerät CDI

 Steuer- und Bediengerät Klimaanlage (KLA­V&KLA­H) (S98) (mit Code HH4 (Klimatisierungsautomatik THERMOTRONIC) oder mit Code HH9 (Klimaanlage halbautomatisch geregelt, TEMPMATIC)), Außentemperatur und Status Klimaanlage

 Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm (ESP) (N30/4), Raddrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit)

 Steuergerät Kombiinstrument (KI) (A1/1), Signal Fahrzeuggeschwindigkeit

 Elektrische Steuereinheit vollintegrierte Getriebesteuerung (VGS) (N15/15) (mit Code G43 (9G­TRONIC)), Fahrstufe

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 Überhitzungsschutz

Funktionsablauf Nachstartphase

In der Nachstartphase wird mit der Unterbrechung der Kolbenkühlung durch Abschalten der Motorölversorgung der Ölspritzdüsen mithilfe des Absperrventils Ölspritzdüsen (Y135) eine schnellere Aufwärmung des Motors erreicht. Zusätzlich erfolgt die Unterbrechung der Kühlmittelzirkulation durch Abschalten der Kühlmittelpumpe mithilfe des Umschaltventils Kühlmittelpumpe (Y19). 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 Steuer- und Bediengerät Klimaanlage (KLA­V&KLA­H) wurde 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 500 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.

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.

 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 öffnet der im Heizelement 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 bis 106 °C. Über die Notlauffunktion ist sichergestellt, dass der Zweitellerthermostat ab ca. 106 °C, unabhängig von der Ansteuerung, vollständig geöffnet ist.

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Der Zweitellerthermostat nimmt folgende Stellungen ein:

 Stellung Kurzschlussbetrieb (A), T < 55 °C: Kühlmittelströmung nur im Motor, die Fahrgastraumheizung kann durchströmt werden.

 Stellung Mischbetrieb (B), 55 °C < T < 106 °C: Der Kühlmittelthermostat öffnet, die Kühlerdurchströmung beginnt.

 Stellung Kühlerbetrieb (C), 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

Funktionsablauf Heizbrennverfahren

Beim Heizbrennverfahren wird motorseitig durch eine neue Verbrennungsstrategie mehr Wärme in das Kühlmittel eingebracht.

Folgende Funktionsvoraussetzungen müssen gleichzeitig gegeben sein:

 Fahrpedalstellung vom Fahrpedalmodul liegt unter 80 % (Teillast).

 Kein Regenerationsbetrieb des Dieselpartikelfilters (DPF)

 Mindestens 90 % Heizleistung werden vom Steuer- und Bediengerät Klimaanlage (KLA­V&KLA­H) angefordert.

 Außentemperatur unter 7 °C (es erfolgt eine erneute Zuschaltung bei 4 °C vom Steuergerät Elektronisches Zündschloss (EZS))

 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.

 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-Regelung

 2-Regler-Konzept-Regelung

 Mengenregelventil-Regelung

Druckregelventil-Regelung

Der Kraftstoffdruck wird durch das Druckregelventil (Y74) beim Startvorgang und zur Kraftstoffvorwärmung geregelt. Das Mengenregelventil (Y94) 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 durch das Mengenregelventil (Y94) erfolgt unter einer der folgenden Bedingungen:

 Ab 30 s nach dem Motorstart

 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 Signale des Kraftstofftemperatur-Sensors (B94/16) 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 Funktion Kraftstoffbehälterschutz durch das Steuergerät CDI deaktiviert.

Funktionsablauf Lüftersteuerung

Das Steuergerät CDI steuert den elektrischen Lüfter (M91) an. Dabei wird die Anforderung Lüftersolldrehzahl vom Steuergerät CDI vorgegeben.

Das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals beträgt 10 bis 90 %. Dabei bedeuten z. B.:

 10 %: elektrischer Lüfter "AUS"

 20 %: elektrischer Lüfter "EIN", minimale Umdrehungszahl

 90 %: elektrischer Lüfter "EIN", maximale Umdrehungszahl

Ein Fehler im elektrischen Lüfter wird dem Steuergerät CDI übermittelt.

Bei Störung in der Signalleitung des Steuergeräts CDI (Frequenzausfall) schaltet der elektrische Lüfter selbsttätig auf maximale Umdrehungszahl (Lüfternotlauf). Das Steuer- und Bediengerät Klimaanlage (KLA­V&KLA­H) sendet seinen Status an das Steuergerät CDI.

Lüfternachlauf

Der elektrische Lüfter 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 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 Werte des Kühlmitteltemperatur-Sensors, des Motoröltemperatur-Sensors und des Temperatursensors vor Katalysator (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 Steuergerät Kombiinstrument (KI) angezeigt. Dazu sendet das Steuergerät CDI ein entsprechendes Signal zum Steuergerät Kombiinstrument (KI).