Systemfunktion

Das Hochdruck-Einspritzsystem hat die Aufgabe, dem Motor zu einem bestimmten Zeitpunkt eine genau bemessene Dieselkraftstoffmenge zuzuführen.

Es ist mit einem 112-poligen Steuergerät der Marke BOSCH vom Typ „EDC16“ ausgestattet.

Das System besteht aus:

• einer Vorförderpumpe im Niederdruckkreislauf,
• einem Dieselkraftstofffilter,
• einer Hochdruckpumpe mit integrierter Förderpumpe (Vorförderpumpe),
• einem auf der Pumpe montierten Hochdruckregler,
• einer Einspritzleiste,
• einem an der Rail montierten Kraftstoffdrucksensor,
• vier elektromagnetischen Einspritzdüsen,
• eines Kraftstofftemperatursensors,
• eines Kühlmitteltemperatursensors,
• einem Ansauglufttemperaturfühler,
• eines Zylinderreferenzsensors,
• eines Motordrehzahlsensors,
• einem Ladedrucksensor,
• eines Beschleunigungssensors,
• eines AGR-Magnetventils,
• eines Fahrpedalpotentiometers,
• einem in das Einspritzsteuergerät integrierten Umgebungsdrucksensor,
• das Einspritzsteuergerät,
• einem Luftmassenmesser,
• einem Magnetventil zur Ladedruckbegrenzung,
• einem Magnetventil für die Drosselklappe.

Das Hochdruck-Direkteinspritzsystem „Common Rail“ arbeitet im Sequenzbetrieb (basierend auf der Funktionsweise der Multipoint-Einspritzung bei Ottomotoren).

Dieses Einspritzsystem ermöglicht durch das Voreinspritzverfahren eine Reduzierung der Betriebsgeräusche, eine Senkung der Partikel- und Schadstoffemissionen sowie bereits bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Motordrehmoment.

Die Hochdruckpumpe erzeugt den Hochdruck, der zur Einspritzleiste (Rail) geleitet wird. Das Stellglied an der Pumpe steuert die Kraftstoffmenge entsprechend dem vom Steuergerät ermittelten Bedarf. Die Rail versorgt jeden Injektor über eine Stahlleitung.

a) Das Steuergerät:

Es ermittelt den für den einwandfreien Motorbetrieb erforderlichen Einspritzdruck und steuert anschließend den Druckregler an. Es prüft den korrekten Druckwert, indem es das Signal des an der Rail angebrachten Drucksensors auswertet.

Es ermittelt die Einspritzdauer, die zur Abgabe der richtigen Kraftstoffmenge erforderlich ist, sowie den Zeitpunkt, zu dem die Einspritzung beginnen muss.

Nach Ermittlung dieser beiden Werte steuert es jeden Injektor elektrisch und einzeln an.

Die in den Motor eingespritzte Menge wird bestimmt durch:

• die Ansteuerdauer des Injektors,
• des Raildrucks (vom Steuergerät geregelt),
• die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des Injektors,
• den Nadelhub (durch eine Konstante für einen Injektortyp bestimmt),
• des Nenndurchflusses des Injektors (bei jedem Injektor einzeln).

Das Steuergerät steuert:

• die Leerlaufregelung,
• die in den Ansaugtrakt zurückgeführte Abgasmenge,
• die Kraftstoffversorgung (Spritzbeginn, Menge und Leistendruck),
• die Ansteuerung des Kühlerlüfters über die Schutz- und Schalteinheit (Funktion G.C.T.E.: zentrale Kühlwassertemperatur-Steuerung),
• die Klimaanlage (Funktion Kältekreislauf),
• die Funktion Geschwindigkeitsregler-Begrenzer,
• die Ansteuerung der Vor- und Nachglühfunktion,
• die Ansteuerung der Warnleuchten über das Multiplex-Netzwerk.

Die Hochdruckpumpe wird mit Niederdruck von einer integrierten Förderpumpe (Vorförderpumpe) versorgt.

Sie versorgt die Leiste, deren Druck beim Aufbau über das Mengenstellglied und beim Abbau über die Ventile der Injektoren geregelt wird. Druckabfälle können so ausgeglichen werden. Das Mengenstellglied sorgt dafür, dass die Hochdruckpumpe nur die Kraftstoffmenge fördert, die zum Halten des Drucks in der Leiste erforderlich ist.

Durch dieses Bauteil wird die Wärmeentwicklung minimiert und der Wirkungsgrad des Motors verbessert.

Um die Rail über die Ventile der Injektoren zu entlasten, werden die Ventile mit kurzen elektrischen Impulsen angesteuert: kurz genug, um den Injektor nicht zu öffnen (Ableitung über den Rücklaufkreis der Injektoren), und lang genug, um die Ventile zu öffnen und die Rail zu entlasten.

• Multiplex-Verbindung zwischen den verschiedenen Steuergeräten des Fahrzeugs.

Daher erfolgt die Ansteuerung der Fehlerwarnleuchten im Kombiinstrument über das Multiplex-Netzwerk.

Die Fahrzeuggeschwindigkeit für das Kombiinstrument wird vom ABS-Steuergerät oder vom Radgeschwindigkeits-Steuergerät (Zentrale Elektronikeinheit) über eine Leitungsverbindung übermittelt und anschließend vom Kombiinstrument über das Multiplex-Netzwerk ausgegeben. Die wichtigsten Abnehmer der Fahrzeuggeschwindigkeit sind das Einspritzsteuergerät und das Airbag-Steuergerät.

Einige Fahrzeuge verfügen über einen Wassersensor im Dieselkraftstoff, der im Filter angeordnet ist. Bei Wasser im Dieselkraftstoff leuchtet die gelbe Kontrollleuchte Einspritzung und Vor-/Nachglühen auf.

WICHTIG

Der Motor darf nicht mit folgenden Kraftstoffen betrieben werden:

• Dieselkraftstoff mit mehr als 10 % Diester (FAME),
• Benzin, auch in geringsten Mengen.

Das System kann Kraftstoff mit einem Druck von bis zu 1350 bar in den Motor einspritzen. Vor jedem Eingriff prüfen, dass die Einspritzleiste nicht mehr unter Druck steht und die Kraftstofftemperatur nicht zu hoch ist.

Bei jedem Eingriff am Hochdruck-Einspritzsystem sind die in diesem Dokument genannten Sauberkeits- und Sicherheitsvorschriften einzuhalten.

Es ist untersagt, das Innere der Pumpe und der Injektoren zu zerlegen. Nur das Mengenstellglied, der Kraftstofftemperatursensor und das Venturi dürfen ausgetauscht werden.

Aus Sicherheitsgründen ist es strengstens untersagt, eine Hochdruckleitungsverschraubung zu lösen, während der Motor läuft.

Aus Gründen der Verschmutzungsgefahr des Kreislaufs ist es untersagt, den Drucksensor der Kraftstoffrail abzubauen. Bei einem Defekt des Drucksensors sind der Drucksensor, die Rail und die fünf Hochdruckleitungen auszutauschen.

Es ist strengstens untersagt, Riemenscheiben der Einspritzpumpe mit der Nummer 070 575 abzubauen. Beim Austausch der Pumpe ist die Riemenscheibe zu ersetzen.

Es ist verboten, Bauteile des Systems direkt mit +12 V zu versorgen.

Entrußen und Ultraschallreinigung sind verboten.

Den Motor niemals starten, bevor die Batterie ordnungsgemäß wieder angeschlossen ist.

Bei Schweißarbeiten am Fahrzeug das Motorsteuergerät abklemmen.

b) Integrierte Funktionen

• Unterstützung der Klimaanlagensteuerung

Bei klimatisierten Fahrzeugen bietet das System EDC16 unter bestimmten Betriebsbedingungen die Möglichkeit, die Klimaanlage über die zentrale Innenraumeinheit abzuschalten:

• bei willentlicher Unterbrechung durch den Fahrer,
• während der Startphasen,
• bei Überhitzung (zur Reduzierung der vom Motor abzugebenden Leistung),
• wenn die Drehzahl dauerhaft auf sehr hohem Niveau gehalten wird (Schutz des Verdichters),
• in instationären Betriebsphasen (wie starke Beschleunigungsanforderungen beim Überholen, bei der Vermeidung des Abwürgens und beim Anfahren). Diese Bedingungen werden nur berücksichtigt, wenn sie nicht wiederholt auftreten, um Instabilitäten des Systems (unbeabsichtigte Abschaltungen) zu vermeiden.
• Bei der Behebung bestimmter Störungen.

• Klimaanlagensteuerung im Kältekreislauf

Die Klimaanlage ist als Kältekreislauf ausgeführt; ihre Steuerung ist auf mehrere Steuergeräte verteilt. Das Motorsteuergerät ist zuständig für:

• Kältebedarf freigeben in Abhängigkeit von: Kältemitteldruck, Kühlwassertemperatur, Motordrehzahl.
• Die vom Verdichter aufgenommene Leistung berechnen (aus dem Kältemitteldruck).
• Die Ansteuerung der Kühlerlüfter bei der Schutz- und Schalteinheit anfordern, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Kältemitteldruck und der Motorkühlwassertemperatur.

Um die Wartezeit bis zur Erwärmung zu verkürzen, werden im Heizkreislauf des Innenraums Widerstandselemente zur Lufterwärmung eingesetzt, die als PTC-Widerstände (Kaltleiter mit positivem Temperaturkoeffizienten) bezeichnet werden. Das Innenraum-Zentralsteuergerät bestimmt, ob die PTC-Widerstände angesteuert werden müssen, das Schutz- und Schaltmodul steuert die PTC-Widerstände physisch an, und das Motorsteuergerät legt einerseits in Abhängigkeit von der Generatorlast die Leistungsbegrenzung der PTC-Widerstände fest und andererseits in Abhängigkeit von Drehzahl, Last und Geschwindigkeit das Verbot der PTC-Widerstände.

• Steuerung des Geschwindigkeitsbegrenzers - Tempomaten

Die Fahrgeschwindigkeitsregelung hält im aktivierten Zustand die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem vorgewählten Wert, unabhängig von den jeweiligen Fahrbedingungen. Der Fahrer kann über die Bedienelemente die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöhen oder verringern.

Die Geschwindigkeitsregelung kann entweder über die Bedienelemente, durch Deaktivieren des Funktionswahlschalters für den Tempomaten oder durch vom System erkannte Ereignisse wie Betätigen des Brems- oder Kupplungspedals oder durch vom System erkannte Fehler wie eine unplausible Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine zu starke Fahrzeugverzögerung abgeschaltet werden.

Die Regelfunktion kann außerdem zeitweise unterbrochen werden, wenn der Fahrer durch Betätigen des Fahrpedals, das eine Überschreitung des Regelbereichs bewirkt, die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen und die eingestellte Sollgeschwindigkeit überschreiten möchte. Die Geschwindigkeitsregelung wird wieder aufgenommen, sobald der Fahrer das Fahrpedal loslässt.

Die Geschwindigkeitsregelung lässt sich wieder aktivieren, und die zuletzt eingestellte Sollgeschwindigkeit kann nach einer Deaktivierung der Funktion aus einem beliebigen Grund während desselben Fahrzyklus wieder aufgenommen werden (Steuergerät nicht stromlos geschaltet). Das Fahrzeug nähert sich dann der Sollgeschwindigkeit mithilfe einer kontrollierten Geschwindigkeitsrampe an.

Die Geschwindigkeitsbegrenzung begrenzt im aktivierten Zustand (über den Wahlschalter) die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgewählten Wert. Der Fahrer steuert sein Fahrzeug normal über das Fahrpedal bis zur Sollgeschwindigkeit. Versucht er, diese Geschwindigkeit zu überschreiten, ignoriert das System die Pedalvorgabe und regelt die Fahrzeuggeschwindigkeit wie der Geschwindigkeitsregler, sofern das Fahrpedal ausreichend durchgetreten bleibt.

Wie beim Geschwindigkeitsregler kann die Sollgeschwindigkeit über die Bedienelemente geändert werden, entweder durch kurzes Antippen oder durch Dauerbetätigung.

Aus Sicherheitsgründen kann die Sollgeschwindigkeit überschritten werden, indem das Fahrpedal so weit durchgetreten wird, dass ein Grenzwert der Pedalstellung überschritten wird. Die Regelung erfolgt dann vollständig über das Fahrpedal, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit wieder unter die Sollgeschwindigkeit fällt; danach wird die Begrenzung wieder aktiv.

Der Fahrer verfügt über folgende Bedienelemente zur Steuerung der Geschwindigkeitsregel- bzw. Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion:

• Fahrpedal,
• Bremspedal,
• Kupplungspedal,
• Funktionswahlschalter zur Auswahl des Betriebsmodus Geschwindigkeitsregler oder Geschwindigkeitsbegrenzer,
• Bedienelemente am Lenkrad.

c) Steuerung der Kontrollleuchten

• Anzeigen im Armaturenbrett

Das Steuergerät steuert die Anzeige bestimmter Informationen zum Motorbetrieb im Kombiinstrument.

Dies betrifft fünf Funktionen: die Kontrollleuchte für überhöhte Schadstoffemission "OBD" (On Board Diagnostic), die Vor-/Nachglühanzeige, die Motortemperatur sowie Motorprobleme der Schwere 1 (nicht kritischer Fehler) und Schwere 2 (Notabschaltung). Diese fünf Funktionen werden durch 3 Kontrollleuchten oder durch Meldungen des Bordcomputers dargestellt.

• Vorglühkontrollleuchte

Diese Leuchte dient gleichzeitig als Betriebsanzeige und als Systemfehleranzeige:

• Dauerleuchten bei Plus nach Zündung ein: zeigt die Vorglühung der Glühkerzen an.
• Dauerleuchten mit der Meldung "Einspritzung gestört": zeigt ein Problem der Schwere 1 an (bedeutet eingeschränkten Betrieb und begrenzte Sicherheit. Der Benutzer muss die Reparaturen so schnell wie möglich durchführen lassen).

• Temperaturkontrollleuchte - Notabschaltung

Diese Kontrollleuchte dient gleichzeitig als Betriebsanzeige und als Störungsanzeige des Systems. Sie leuchtet beim Einschalten für 3 Sekunden auf (automatischer Testablauf, gesteuert vom Armaturenbrett).

• Dauerleuchten: zeigt eine Motorüberhitzung an.
• Dauerleuchten mit der Meldung "Motor aus": zeigt ein Problem der Schwere 2 an.

Bei einem Problem der Schwere 2 wird die Einspritzung nach einigen Sekunden automatisch abgeschaltet.

Bei einer Überhitzung kann der Fahrer selbst entscheiden, ob er das Fahrzeug anhält.

• Kontrollleuchte für überhöhte Schadstoffemission "O.B.D." (On Board Diagnostic)

Symbolisiert durch einen Motor, leuchtet beim Einschalten der Zündung für etwa 3 Sekunden auf. Sie ist bei laufendem Motor in keinem Fall sichtbar.

EINSPRITZVENTILDIAGNOSE

A) Den Widerstand zwischen den Anschlüssen 1 und 2 jedes Einspritzventils prüfen: 0,33 Ω bei 20 °C. Isolation, Durchgang und das Fehlen von Übergangswiderstand der folgenden Verbindungen prüfen:

Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss H1 → Anschluss 1 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 1
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss G3 → Anschluss 2 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 1
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss G2 → Anschluss 1 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 2
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss G4 → Anschluss 2 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 2
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss H2 → Anschluss 1 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 3
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss H4 → Anschluss 2 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 3
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss G1 → Anschluss 1 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 4
Motorsteuergerät, graue Steckverbindung C Anschluss H3 → Anschluss 2 der Steckverbindung von Einspritzventil Nr. 4

Die Rasten und Laschen der Steckverbindung jedes Einspritzventils sorgfältig prüfen.

Wenn das Fahrzeug anspringt:

• Motor läuft, Einspritzventile nacheinander abstecken (jeweils eines nach dem anderen, immer nur eines gleichzeitig)
• Das Einspritzventil ersetzen, bei dessen Abstecken keine Änderung des Motorlaufs eintritt.
• Die durch die mehrfachen Abstecksvorgänge verursachten Fehler löschen und anschließend eine Probefahrt durchführen.

B) Gleichmäßigkeit der Rücklaufmengen der Einspritzventile prüfen. Messstutzen an den Einspritzventil-Rückläufen zu Messgläsern anbringen, Motor starten und die Gleichmäßigkeit der Rücklaufmengen im Leerlauf prüfen.

(Im Allgemeinen sind die Rücklaufmengen nicht erheblich. Sie dürfen nicht die Form eines "Strahls" haben.)

• Injektor ersetzen, dessen Rücklaufmenge im Vergleich zu den anderen Injektoren deutlich abweicht.

Bei Unterdruck im Rail:

• Injektor ersetzen, dessen Rücklaufmenge im Vergleich zu den anderen eine sehr starke Leckage anzeigt.

Wenn der Motor nicht startet: Es ist möglich, die Rücklaufmengen während und nach einem Startversuch (mindestens 250 U/min) zu kontrollieren, wobei der Druckregler abgesteckt ist.

Dies bewirkt einen hohen Druck im Rail und ermöglicht eine Analyse der Rücklaufmengen. Nach dem Vorgang den durch das Abstecken des Druckreglers verursachten Fehler löschen.

C) Dichtheit der Injektordüse prüfen.

• Füllstand und Zustand des Motoröls prüfen:
• Bei Dieselverunreinigung ist die Düse des undichten Injektors mit Ruß bedeckt und der Zylinder ist "fett".

Sicherstellen, dass diese Spuren nicht von aufsteigendem Motoröl stammen, indem die Motorkompression geprüft wird.

Sind die Kompressionswerte in Ordnung, den betreffenden Injektor ermitteln, indem der Zustand der Zylinder und Kolben durch die Glühkerzenbohrungen betrachtet wird (fetter Zylinder, Überhitzung und beginnende Zerstörung des Kolbens). Ist die Untersuchung von Zylinder und Kolben nicht aussagekräftig, Injektoren ausbauen und den Injektor mit der rußbedeckten Düse ersetzen.

Hinweis: Nach dem Austausch eines Injektors das Verfahren zur Programmierung der Injektorcodes befolgen (siehe Kapitel "Austausch Bauteile").

WARNUNG

Für Aus- und Einbau der Injektoren die Sauberkeits- und Sicherheitsvorschriften aus dem Kapitel "Vorbemerkungen" beachten.