Funktionsvoraussetzungen Abgasreinigung allgemein
Klemme 87M EIN (Motormanagement EIN)
Motor läuft.
Das Steuergerät Antriebsstrang (N127) und das Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung (Y3/8n4) erhalten über den Motor-CAN (CAN C) und Antriebs-CAN (CAN C1) vom Steuergerät CDI (N3/9) das Signal ''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)-Glühen
Abgasrückführung (AGR)
Einspritzung des Reduktionsmittels AdBlue® (mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3))
Das Steuergerät CDI liest folgende Signale ein:
Temperatursensor vor Katalysator (B19/7)
Temperatursensor vor Dieselpartikelfilter (B19/9)
Temperatursensor vor Abgasturbolader (B19/11)
Differenzdrucksensor DPF (B28/8)
Steuergerät SAM vorn (N10/6), Außentemperatur über InnenraumCAN (CAN B), Steuergerät elektronisches Zündschloss (N73), Fahrwerk-FlexRay (Flex E), Steuergerät Antriebsstrang und AntriebsCAN
Steuergerät NOx-Sensor vor Dieseloxidationskatalysator (N37/12), Signal NOx-Sensor vor Dieseloxidationskatalysator (N37/12b1) über den Antriebssensor-CAN (CAN I) (mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3))
Steuergerät NOx-Sensor nach SCR Katalysator (N37/8), Signal NOx☐Sensor nach SCR-Katalysator (N37/8b1) über den AntriebssensorCAN (mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3))
Abgasreinigung Funktionsablauf
Folgende Teilsysteme sind an der Abgasreinigung beteiligt:
Funktionsablauf Oxidationskatalysator
Funktionsablauf Dieselpartikelfilter (DPF)
Funktionsablauf SCR-Katalysator (mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3))
Funktionsablauf Einlasskanalabschaltung
Funktionsablauf Oxidationskatalysator
Der Oxidationskatalysator sorgt für die Verringerung von Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) und erzeugt durch eine Nachverbrennung die erforderliche thermische Energie für die DPF-Regenerationsphase.
Funktionsablauf Dieselpartikelfilter (DPF)
Der DPF besteht aus einem keramischen Wabenfilterkörper aus Keramik, der katalytisch 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 Rußgehalt einen kennfeldabhängigen Wert, leitet das Steuergerät CDI, bei gegebenen Regenerationsvoraussetzungen, die Regenerationsphase ein. Den Rußgehalt 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 Zylinder 1 bis 4 (Y76/1 bis Y76/4)
DPF-Glühen über den Antriebs-LIN (LIN C1) über die Glühendstufe (N14/3) zu den Glühkerzen Zylinder 1 bis 4 (R9/1 bis R9/4)
Schaltlinienverschiebung über den Antriebs-CAN durch das Steuergerät Vollintegrierte Getriebesteuerung
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 Rußgehalt im DPF ermittelt. Eine notwendige Wartung des DPF wird über den Antriebs-CAN, das Steuergerät Antriebsstrang, FahrwerkFlexRay, Steuergerät elektronisches Zündschloss und den Benutzerschnittstelle-CAN (CAN HMI) durch das Symbol Kontrollleuchte Motordiagnose 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 (mit Code U79 (Diesel Abgasreinigung BLUETEC (SCR) Generation 3))
Die vom Motor ausgestoßenen Abgase werden in einem Oxidationskatalysator, einem Dieselpartikelfilter (DPF) und einem SCRKatalysator (selektive katalytische Reduktion) gereinigt.
Durch Oxidation werden im Oxidationskatalysator CO und HC zu CO2 und Wasser (H2O) umgewandelt.
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 mit dem Dosierventil AdBlue® (Y129) das Reduktionsmittel AdBlue® eingespritzt, welches sich durch Thermolyse (wärmebedingte chemische Reaktion) und Hydrolyse (wasserbedingte chemische Reaktion) in Ammoniak (NH3) umwandelt.
Zwischen dem Dosierventil AdBlue® und dem SCR-Katalysator befindet sich ein Verdampfungselement. Es sorgt für eine verbesserte Verdampfung des Reduktionsmittels AdBlue® und für eine gleichmäßigere Verteilung des AdBlue® vor dem SCR-Katalysator.
Das im Abgas enthaltene NOx reagiert im SCR-Katalysator zusammen mit dem NH3 zu molekularem Stickstoff (N2) und H2O.
Die erforderliche Reduktionsmittelmenge wird vom Steuergerät CDI kennfeldabhängig berechnet und über den Antriebssensor-CAN an das Steuergerät AdBlue® (N118/5) übermittelt. Dies veranlasst dann die kennfeldabhängige Einspritzung der berechneten Reduktionsmittelmenge AdBlue® durch das Dosierventil AdBlue®.
Der NOx-Sensor vor Dieseloxidationskatalysator und der NOx-Sensor nach SCR-Katalysator erhalten vom Steuergerät CDI die Anforderung ''Heizen'' über den Antriebssensor-CAN, das Steuergerät NOx-Sensor vor Dieseloxidationskatalysator und das Steuergerät NOx Sensor nach SCRKatalysator. Damit erreichen die NOx-Sensoren vor Dieseloxidationskatalysator und nach SCR-Katalysator schnell ihre Betriebstemperatur.
Die Umwandlung der Stickoxide im Abgas mit aktivem Abgasnachbehandlungssystem erreicht über 95 %. Die Reduzierung des Rußgehalts beträgt ca. 99 %.
Den Beladungszustand des DPF ermittelt das Steuergerät CDI über den Differenzdrucksensor DPF. Überschreitet der Differenzdruck 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.
Der nicht verbrennbare Aschegehalt bleibt 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 das Symbol 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 des Symbols Kontrollleuchte Motordiagnose im Kombiinstrument. Ab diesem Zeitpunkt stehen maximal 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.
Funktionsablauf Einlasskanalabschaltung
Die Einlasskanalabschaltung (EKAS) bewirkt in allen Lastzuständen des Motors das bestmögliche Verhältnis zwischen Luftverwirbelung und Luftmasse.
Das Steuergerät CDI liest zur Einlasskanalabschaltung zusätzlich folgende Signale ein:
Motoröltemperatur-Sensor (B1)
Atmosphärendrucksensor (im Steuergerät CDI integriert), für den Atmosphärendruck.
Fahrpedalsensor (B37), für die Lasterkennung über Steuergerät Antriebsstrang und Antriebs-CAN
Hallsensor Kurbelwelle (B70), für die Motordrehzahl
Nach Auswertung der Eingangssignale steuert das Steuergerät CDI den Stellmotor Einlasskanalabschaltung (M55) mit einem pulsweitenmodulierten Signal an. Im unteren Motordrehzahl- und Motorlastbereich wird die Hälfte der Einlasskanäle (2 Einlasskanäle pro Zylinder) über Klappen der Einlasskanalabschaltung verschlossen.
In den offenen Einlasskanälen erhöht sich somit die Strömungsgeschwindigkeit. Dies führt zu einem höheren Drall, der eine bessere Verwirbelung bewirkt. Dies verbessert die Verbrennung und hat unter anderem eine Verminderung der Rußpartikel im Abgas zur Folge.
Mit steigender Motordrehzahl und Motorlast werden die verschlossenen Einlasskanäle 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 werden die Klappen durch Federkraft geöffnet.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997orc Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)