Funktionsvoraussetzungen Abgasreinigung allgemein
Klemme 87M (Motormanagement EIN)
Motor läuft
Abgasreinigung allgemein
Die Aufgabe der Abgasreinigung ist die Reduzierung der Abgasemissionen:
Stickoxide (NOx)
Kohlenwasserstoffe (HC)
Kohlenmonoxid (CO)
Rußpartikel
Durch folgende Teilfunktionen wird die Schadstoffreduzierung unterstützt:
Einlasskanalabschaltung (EKAS)
Dieselpartikelfilter (DPF)
Abgasrückführung (AGR)
Einspritzung des Reduktionsmittels AdBlue®
Das Steuergerät CDI (N3/9) liest folgende Sensoren ein:
Temperatursensor vor SCR-Katalysator (B16/15)
Temperatursensor vor Katalysator (B19/7)
Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter (B19/9)
Temperatursensor vor Abgasturbolader (B19/11)
Differenzdrucksensor DPF (B28/8)
Lambdasonde vor Katalysator (G3/2)
Steuergerät SAM vorn (N10/6), Außentemperatur über Innenraum-CAN (CAN B), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73), Fahrwerk-FlexRay (Flex E), Steuergerät Antriebsstrang (N127) und Antriebs-CAN (CAN C1)
Steuergerät NOx-Sensor nach Dieselpartikelfilter (N37/7), Signal NOx-Sensor nach Dieselpartikelfilter (N37/7b1) über den Antriebssensor-CAN (CAN I)
Steuergerät NOx-Sensor nach SCR-Katalysator (N37/8), Signal NOx-Sensor nach SCR-Katalysator (N37/8b1) über den Antriebssensor-CAN
Abgasreinigung Funktionsablauf
Folgende Teilsysteme sind an der Abgasreinigung beteiligt:
Funktionsablauf Oxidationskatalysator
Funktionsablauf Dieselpartikelfilter (DPF)
Funktionsablauf SCR-Katalysator
Funktionsablauf Einlasskanalabschaltung
Funktionsablauf Oxidationskatalysator
Der Oxidationskatalysator sorgt für die Verringerung von Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) und erzeugt bei Fahrzeugen mit Dieselpartikelfilter durch eine Nachverbrennung die erforderliche thermische Energie für die DPF-Regenerationsphase.
Funktionsablauf Dieselpartikelfilter (DPF)
Der DPF besteht aus einem keramischen Wabenfilterkörper aus Siliziumkarbid, der mit dem Edelmetall Platin beschichtet ist.
Die Kanäle des DPF sind wechselnd vorn und hinten geöffnet und durch die porösen Filterwände des Wabenfilterkörpers voneinander getrennt.
Das durch den Oxidationskatalysator vorgereinigte Abgas strömt in die nach vorn offenen Kanäle des DPF ein und gelangt durch die porösen Filterwände des Wabenfilterkörpers in die nach hinten offenen Kanäle. Danach wird das gereinigte und gefilterte Abgas durch die Abgasanlage abgeführt. Die Rußpartikel werden im Wabenfilterkörper des DPF zurückgehalten.
Überschreitet der Rußpartikelgehalt einen kennfeldabhängigen Wert, leitet das Steuergerät CDI, bei gegebenen Regenerationsvoraussetzungen, die Regenerationsphase ein. Den Rußpartikelgehalt im DPF erhält das Steuergerät CDI über den Differenzdrucksensor DPF.
Die Regeneration erfolgt über eine periodische Erhöhung der Abgastemperatur. Dazu werden folgende Funktionen vom Steuergerät CDI eingeleitet:
Eine zusätzliche Nacheinspritzung über die Kraftstoffinjektoren (Y76)
DPF-Glühen über den Antriebs-LIN (LIN C1) über die Glühendstufe (N14/3) zu den Glühkerzen (R9)
Schaltlinienverschiebung über den Antriebs-CAN durch das Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4)
Durch die Erhöhung der Abgastemperatur werden die im DPF eingelagerten Rußpartikel überwiegend zu Kohlendioxid (CO2) verbrannt. Die entstehende Asche bleibt im DPF zurück.
Vom Temperatursensor vor Abgasturbolader und vom Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter wird die Abgastemperatur während der Regeneration überwacht.
Der Differenzdrucksensor DPF ermittelt über die Abgasdruckleitungen vor DPF und nach DPF die Druckdifferenz zwischen dem Abgasdruck vor und nach dem DPF. Anhand der Druckdifferenz und der vom Steuergerät CDI errechneten Abgasmasse wird über ein Kennfeld der Rußpartikelgehalt im DPF ermittelt. Eine notwendige Wartung des DPF wird über den Antriebs-CAN, das Steuergerät Antriebsstrang, den Fahrwerk-FlexRay das Steuergerät elektronisches Zündschloss und den Benutzerschnittstelle-CAN (CAN HMI) durch die Kontrollleuchte Motordiagnose (A1e58) im Kombiinstrument (A1) signalisiert.
Eine unterbrochene Regeneration wird bei Kurzstreckenfahrten auf mehrere Fahrzyklen verteilt. Die Aufheizphasen bis zum Erreichen der notwendigen Regenerationstemperatur sind dadurch häufiger. Der Regenerationsvorgang läuft für den Kunden unbemerkbar ab.
Funktionsablauf SCR-Katalysator
Die vom Motor ausgestoßenen Abgase werden in einem Oxidationskatalysator, einem Dieselpartikelfilter (DPF) und einem SCR-Katalysator gereinigt.
Durch Oxidation werden im Oxidationskatalysator CO und HC zu CO2 und Wasser (H2O) umgewandelt. Der DPF besteht aus einem keramischen Wabenfilterkörper aus Siliziumkarbid, der mit dem Edelmetall Platin beschichtet ist.
Die Kanäle des DPF sind wechselnd vorn und hinten geöffnet und durch die porösen Filterwände des Wabenfilterkörpers voneinander getrennt.
Das durch den Oxidationskatalysator vorgereinigte Abgas strömt in die nach vorn offenen Kanäle des DPF ein und gelangt durch die porösen Filterwände des Wabenfilterkörpers in die nach hinten offenen Kanäle. Die Rußpartikel werden im Wabenfilterkörper des DPF zurückgehalten. Während der DPF-Regenerationsphase werden durch eine höhere Abgastemperatur die zurückgehaltenen Rußpartikel verbrannt.
Vor dem SCR-Katalysator wird das Reduktionsmittel AdBlue® eingespritzt, welches sich durch Thermolyse (wärmebedingte chemische Reaktion) und Hydrolyse (wasserbedingte chemische Reaktion) in Ammoniak (NH3) umwandelt.
Zwischen dem Dosierventil AdBlue® (Y129) und dem SCR-Katalysator befindet sich ein Mischelement. Es sorgt für eine verbesserte Hydrolyse des Reduktionsmittels AdBlue® und für eine gleichmäßigere Verteilung des AdBlue® vor dem SCR-Katalysator.
Das im Abgas enthaltene NOx wird im SCR-Katalysator zusammen mit dem NH3 in molekularen Stickstoff (N2) und H2O umgewandelt.
Die erforderliche Reduktionsmittelmenge wird vom Steuergerät CDI kennfeldabhängig berechnet und über den Antriebssensor-CAN an das Steuergerät AdBlue® (N118/5) übermittelt. Dieses veranlasst dann die kennfeldabhängige Einspritzung der berechneten Reduktionsmittelmenge AdBlue® durch das Dosierventil AdBlue®.
Die Umwandlungsrate des NOx-Anteils im Abgas ist temperaturabhängig und beträgt bis zu 80 %. Die Reduzierung des Rußanteils beträgt ca. 99 %.
Den Beladungszustand des DPF ermittelt das Steuergerät CDI über den Differenzdrucksensor DPF. Überschreitet der Rußgehalt einen kennfeldabhängigen Wert, leitet das Steuergerät CDI, bei gegebenen Regenerationsvoraussetzungen die Regenerationsphase ein. Die Regeneration erfolgt über eine periodische Erhöhung der Abgastemperatur durch eine weitere Nacheinspritzung.
Durch die Erhöhung der Abgastemperatur werden die im DPF eingelagerten Rußpartikel überwiegend zu CO2 verbrannt.
Die nicht verbrennbaren Ascheanteile bleiben im DPF zurück. Vom Temperatursensor vor Abgasturbolader und vom Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter wird die Abgastemperatur während der Regeneration überwacht. Eine notwendige Wartung des DPF wird über die Kontrollleuchte Motordiagnose im Kombiinstrument signalisiert.
Ist der Füllstand "Reserve" im AdBlue® Behälter erreicht, wird dem Fahrer parallel zu einem akustischen Signal über das Kombiinstrument mitgeteilt, dass dieser die Werkstatt aufsuchen soll und eine entsprechende Wartung durchgeführt werden muss.
Ist der Füllstand "Leer" im AdBlue® Behälter erreicht, erfolgt über ein Rechnermodel eine Plausibilitätsprüfung des Füllstands "Leer". Ergibt die Plausibilitätsprüfung ebenfalls den Füllstand "Leer", erfolgt parallel zu einem akustischen Signal ein Eintrag im Fehlerspeicher des Steuergeräts CDI und die Ansteuerung der Kontrollleuchte Motordiagnose im Kombiinstrument. Ab diesem Zeitpunkt stehen max. 20 Starts mit einer angenommenen Fahrtstrecke von jeweils 32 Kilometern zur Verfügung. Die Anzahl der noch zur Verfügung stehenden Starts wird im Kombiinstrument angezeigt. Nach dem letzten verbliebenen "Start" kann das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb genommen werden.
Einlasskanalabschaltung schematisch dargestellt |
1 | Fülleinlasskanal |
2 | Einlasskanal |
3 | Einlasskanäle |
4 | Auslasskanäle |
M16/6 | Drosselklappensteller |
M55 | Stellmotor Einlasskanalabschaltung |
A | Ansaugluft Fülleinlasskanal |
B | Ansaugluft Einlasskanal |
P09.20-2327-76
Funktionsablauf Einlasskanalabschaltung
Die Einlasskanalabschaltung (EKAS) bewirkt in allen Lastzuständen des Motors das bestmögliche Verhältnis zwischen Luftverwirbelung und Luftmasse.
Das Steuergerät CDI liest zur EKAS zusätzlich folgende Sensoren ein:
Atmosphärendrucksensor (im Steuergerät CDI integriert), für den Umgebungsluftdruck
Fahrpedalsensor (B37), für die Lasterkennung
Hallsensor Kurbelwelle (B70), für die Motordrehzahl
Für jeden Zylinder sind zwei separate Einlasskanäle, der Fülleinlasskanal und der Einlasskanal, im Einlasskrümmer vorgesehen. Über eine Klappe im Stellmotor Einlasskanalabschaltung kann der Fülleinlasskanal verschlossen werden. Dadurch stehen zur Füllung der Zylinder nur noch die Einlasskanäle zur Verfügung, was zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und einer größeren Luftverwirbelung führt.
Mit steigender Motordrehzahl und Motorlast werden die verschlossenen Fülleinlasskanäle kontinuierlich geöffnet, sodass für jede Betriebsphase des Motors das bestmögliche Verhältnis zwischen Luftverwirbelung und Luftmasse zur Verfügung steht. Das Abgasverhalten und die Motorleistung werden somit optimiert.
Bei einem Fehler oder bei Unterbrechung der Versorgungsspannung wird die Klappe durch Federkraft geöffnet.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997orb Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)