Aufladung Funktion

Funktionsvoraussetzung allgemein

 Motor läuft (Klemme 87M Ein)

Aufladung allgemein

Durch die Aufladung wird der Zylinderfüllungsgrad verbessert. Damit erhöhen sich das Drehmoment und die Leistung des Motors. Die der erhöhten Luftmasse entsprechende Kraftstoffmenge wird vom Steuergerät ME (N3/10) zugemessen.

Bei der Aufladung wird die Strömungsenergie der Abgase zum Antrieb der Abgasturbolader genutzt. Die Abgasturbolader saugen Frischluft über die Luftfilter an den Verdichtereintritten an und führen diese über die Verdichteraustritte in die Ladeluftrohre zu den Ladeluftkühlern.

Durch die hohe Drehzahl der Verdichterräder und den daraus resultierenden hohen Volumenströmen wird die Luft in den Ladeluftrohren verdichtet. Die verdichtete Ladeluft strömt über die Ladeluftrohre zu den Ladeluftkühlern. Diese kühlen anschließend die durch die Verdichtung erwärmte Ladeluft ab und leiten sie über die Ladeluftverteiler in die Zylinder weiter.

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Die Aufladung ist in folgende Teilbereiche untergliedert:

 Ladedruckregelung

 Schubumluft

 Ladeluftkühlung

Ladedruckregelung

Die Ladedruckregelung erfolgt elektropneumatisch über den Druckwandler Ladedruckregelung (Y77/1). Der Unterdruck wird von der am Motor angebauten mechanischen Unterdruckpumpe erzeugt. Der Druckwandler wird kennfeld- und lastabhängig vom Steuergerät ME zur Ladedruckregelung angesteuert.

Hierfür wertet das Steuergerät ME die Signale folgender Bauteile aus:

 Temperatursensor Ladeluft links

 Temperatursensor Ladeluft rechts

 Drucksensor vor Drosselklappe links

 Drucksensor vor Drosselklappe rechts

 Drucksensor nach Drosselklappe links

 Drucksensor nach Drosselklappe rechts

 Drucksensor nach Luftfilter links

 Drucksensor nach Luftfilter rechts

 Fahrpedalsensor (B37)

 Hallsensor Kurbelwelle (B70)

Zusätzlich bewertet das Steuergerät ME die Aktivitäten, die innerhalb folgender Funktionen stattfinden:

 Klopfregelung

 Getriebeüberlastschutz

 Überhitzungsschutz

Im Volllastbetrieb wird maximaler Ladedruck aufgebaut. Zum Absenken des Ladedrucks werden die Abgasströme für den Antrieb der Abgasturbolader durch das Öffnen der Ladedruckregelklappen über jeweils einen Bypass umgeleitet. Der Druckwandler Ladedruckregelung steuert hierfür die Druckdosen Ladedruckregelklappe mit Unterdruck an. Daraufhin schließen die Druckdosen Ladedruckregelklappe über ein Gestänge die Ladedruckregelklappen und somit die Bypässe. Wenn kein Unterdruck an den Druckdosen Ladedruckregelklappe anliegt, werden die Ladedruckregelklappen und somit die Bypässe geöffnet. Die Ladedruckregelklappen leiten die Abgasströme an den Turbinenrädern der Abgasturbolader vorbei. Der Ladedruck kann dadurch an die jeweilige Lastanforderung angepasst werden. Bei einer Undichtheit in der Leitung zwischen der Unterdruckpumpe und den Druckdosen ist kein Ladedruckaufbau möglich. Die Drucksensoren vor Drosselklappe erfassen den Ladedruck. Die Drucksensoren nach Luftfilter erfassen die Aufladung. Die Ladelufttemperatur wird in den Ladeluftkühlern von den Temperatursensoren Ladeluft erfasst.

 Die Ladedruckregelung kann mit dem Diagnosetester nur bewertet werden, wenn auf dem Display die Meldung "Ladedruckregelung adaptiert" angezeigt wird. Nach dem Austausch des Steuergeräts ME oder eines Abgasturboladers ist eine längere Fahrstrecke unter bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich. Erst dann kann diese Adaption vom Steuergerät ME durchgeführt werden. Wenn die Schlauchleitungen zwischen Druckdosen, Druckwandler Ladedruckregelung und Ladeluftkühler undicht sind, wird im Steuergerät ME der Fehler "Ladedruck zu niedrig" gespeichert. Schnelle Lastanforderungen unterhalb des Grundladedrucks werden über die Drosselklappensteller geregelt.

Schubumluft

Die Abgasturbolader drehen durch die Massenträgheit von Welle, Verdichter- und Turbinenrad nach Schubbeginn etwas nach. Durch ein schnelles Schließen der Drosselklappen entstehen Staudrücke und ungünstige Schwingungen in der Luftsäule nach den Abgasturboladern. Diese Schwingungen würden an den Verdichterrädern einen Zustand mit niedrigem Fördervolumen und hohen Druckverhältnissen verursachen, was zum Laderpumpen führt (kurzer Heulton und mechanische Beanspruchung).

Das Steuergerät ME erfasst das Schließen der Drosselklappen und somit das Einsetzen des Schubbetriebs durch das Auswerten der Signale folgender Bauteile:

 Istwert-Potenziometer 1 links (M16/60r1)

 Istwert-Potenziometer 2 links (M16/60r2)

 Istwert-Potenziometer 1 rechts (M16/61r1)

 Istwert-Potenziometer 2 rechts (M16/61r2)

Anschließend steuert das Steuergerät ME die Umschaltventile Schubumluft an. Diese sind an den Ladeluftkühlern angeordnet und öffnen jeweils einen Bypass von der Ladedruckseite hinter den Abgasturboladern zur Ansaugseite hinter den Luftfiltern. Der überschüssige Ladedruck und das entsprechende Luftvolumen werden schnell abgebaut und verhindern somit ein Abbremsen der Verdichterräder der Abgasturbolader. Wenn der Motor vom Schubbetrieb in den Lastbetrieb wechselt, werden die Umschaltventile Schubumluft nicht mehr angesteuert. Die Bypässe werden geschlossen.

Ladeluftkühlung

Durch die Ladeluftkühlung wird die Ladelufttemperatur unter 60 °C gehalten (bei 20 °C Umgebungstemperatur). Die abgekühlte Ladeluft nach den Ladeluftkühlern hat eine höhere Dichte. Dadurch erhöht sich der Zylinderfüllungsgrad und somit die Motorleistung.

Außerdem werden die Klopfneigung und durch die niedrigere Abgastemperaturen die Bildung von Stickoxiden (NOx) verringert. Beide Zylinderreihen besitzen je einen kühlmittelgekühlten Ladeluftkühler. Die Ladeluftkühler sind an den Niedertemperatur-Kreislauf angeschlossen.

Das Steuergerät ME erfasst die aktuelle Ladelufttemperatur in den Ladeluftkühlern über die Temperatursensoren Ladeluft.

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Wenn die Ladelufttemperatur über 35 °C beträgt, sendet das Steuergerät ME die Anforderung zum Einschalten der Umwälzpumpen Niedertemperatur-Kreislauf über Antriebs-CAN (CAN C1) an das Steuergerät Antriebsstrang (N127). Das Steuergerät Antriebsstrang steuert die Umwälzpumpen Niedertemperatur-Kreislauf über Antriebsstrang-LIN (LIN C3) an. Sinkt die Ladelufttemperatur unter 25 °C ab, werden die Umwälzpumpen Niedertemperatur-Kreislauf wieder abgeschaltet.