Aufladung Funktion

Funktionsvoraussetzungen Aufladung allgemein

 Klemme 87 M (Motormanagement EIN)

 Motor läuft

Aufladung allgemein

Durch die Aufladung wird der Zylinderfüllungsgrad verbessert. Damit erhöhen sich das Motordrehmoment 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 zum Ladeluftkühler.

Durch die hohe Drehzahl der Verdichterräder und die daraus resultierenden hohen Volumenströme wird die Luft in den Ladeluftrohren verdichtet.

Die verdichtete Ladeluft strömt über die Ladeluftrohre zum Ladeluftkühler. Dieser kühlt anschließend die durch die Verdichtung erwärmte Ladeluft ab und leitet sie zum Ladeluftverteiler.

Aufladung Funktionsablauf

Der Funktionsablauf ist in folgenden Teilfunktionen gegliedert:

 Funktionsablauf Ladedruckregelung

 Funktionsablauf Schubumluft

 Funktionsablauf Ladeluftkühlung

Funktionsablauf Ladedruckregelung

Die Ladedruckregelung erfolgt elektropneumatisch über den Druckwandler Ladedruckregelung (Y31/5). Der Unterdruck wird durch die am Motor angebaute mechanische Unterdruckpumpe erzeugt. Der Druckwandler wird kennfeld- und lastabhängig vom Steuergerät ME zur Ladedruckregelung angesteuert. Dazu wertet das Steuergerät ME folgende Signale und Funktionen des Motormanagements aus:

 Temperatursensor Ladeluft (B17/8), Ladelufttemperatur

 Drucksensor nach Luftfilter, Zylinderreihe links (B28/4), Ansaugluftdruck

 Drucksensor nach Luftfilter, Zylinderreihe rechts (B28/5), Ansaugluftdruck

 Drucksensor vor Drosselklappe (B28/6), Ladedruck vor Drosselklappe

 Drucksensor nach Drosselklappe (B28/7), Ladedruck nach Drosselklappe

 Fahrpedalsensor (B37), Lastanforderung vom Fahrer

 Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl

 Klopfregelung, Getriebeüberlastschutz, Überhitzungsschutz

Im Volllastbetrieb wird maximaler Ladedruck aufgebaut.

Zur Verringerung des Ladedrucks werden die Abgasströme für den Antrieb des Abgasturboladers durch Öffnen der Ladedruckregelklappen über jeweils einen Bypass umgeleitet.

Der Druckwandler Ladedruckregelung steuert dazu die Druckdosen Ladedruckregelklappe mit Unterdruck von der Unterdruckpumpe an. Daraufhin schließen die Druckdosen über ein Gestänge die Ladedruckregelklappen, die damit die Bypässe verschließen. Liegt kein Unterdruck an den Druckdosen an, werden die Ladedruckregelklappen und somit die Bypässe geöffnet. Die Ladedruckregelklappen ermöglichen den Abgasströmen die Turbinenräder zu umgehen (Bypass), wodurch der Ladedruck geregelt und die Turbinendrehzahl begrenzt wird. Damit kann der Ladedruck an die momentane Lastanforderung des Motors angepasst werden.

Bei einer Leckage in der Leitung zwischen Unterdruckpumpe und Druckdosen ist kein Ladedruckaufbau möglich.

Zur Überwachung des aktuellen Ladedrucks gibt der Drucksensor vor Drosselklappe ein entsprechendes Spannungssignal an das Steuergerät ME.

Die Drucksensoren nach Luftfilter dienen dem Steuergerät ME zur Überwachung der Aufladung.

Die Ladelufttemperatur wird im Ladeluftkühler vom Temperatursensor Ladeluft erfasst und dem Steuergerät ME in Form eines Spannungssignals mitgeteilt.

 Die Funktion der Ladedruckregelung kann nur bewertet werden, wenn mit XENTRY Diagnostics die Meldung "Ladedruckregelung adaptiert" angezeigt wird.
Nach dem Austausch des Steuergeräts ME oder eines Abgasturboladers ist eine längere Fahrstrecke mit bestimmten Betriebsbedingungen erforderlich, damit diese Adaption vom Steuergerät ME durchgeführt werden kann.
Sind die Schlauchleitungen zwischen Druckdosen, Druckwandler Ladedruckregelung und Ladeluftkühler undicht, wird im Steuergerät ME der Fehler "Ladedruck zu hoch" gespeichert.
Schnelle Lastanforderungen unterhalb des Grundladedrucks werden über den Drosselklappensteller (M16/6) geregelt.

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Funktionsablauf Schubumluft

Der jeweilige Abgasturbolader dreht durch die Massenträgheit von Welle, Verdichter- und Turbinenrad nach Schubbeginn etwas nach.

Beim schnellen Schließen der Drosselklappe läuft darum eine Ladedruckwelle zurück zum Abgasturbolader. Diese Ladedruckwelle würde am Verdichterrad einen Zustand mit niedrigem Fördervolumen und hohen Druckverhältnissen verursachen, was zum Laderpumpen führt (kurzer Heulton und mechanische Beanspruchung).

Das Öffnen des entsprechenden Umschaltventils Schubumluft verhindert dies durch den schnellen Druckabbau über einen Bypass in die Ansaugseite des Abgasturboladers.

Im Lastbetrieb des Motors wird der Bypass durch eine mit Ladedruck beaufschlagte Membran geschlossen gehalten.

Ist der Motor abgestellt, wird die Membran über eine integrierte Feder im Umschaltventil in den Dichtsitz gedrückt.

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Erkennt das Steuergerät ME über die Istwert-Potenziometer 1 und 2 (M16/6r1, M16/6r2) das Schließen der Drosselklappe und somit den Schubbetrieb, wird das jeweilige Umschaltventil Schubumluft links oder rechts angesteuert. Dabei wird die Membran gegen die Federkraft und den Ladedruck aufgezogen und öffnet den Bypass zur Ansaugseite. Der überschüssige Ladedruck wird dadurch abgebaut.

Wechselt der Motor vom Schubbetrieb in den Lastbetrieb, wird das Umschaltventil Schubumluft nicht länger angesteuert. Die Feder drückt die Membran in Richtung des Dichtsitzes. Dort wird die Membran vom vorherrschenden Ladedruck in den Dichtsitz gezogen und verschließt somit wieder den Bypass.

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Funktionsablauf Ladeluftkühlung

Durch die Ladeluftkühlung wird die Ladelufttemperatur < 60 °C bei 20 °C Umgebungstemperatur gehalten.

Die abgekühlte Luft nach dem Ladeluftkühler hat eine höhere Dichte. Dadurch erhöht sich der Zylinderfüllungsgrad und somit die Motorleistung. Außerdem werden die Klopfneigung und durch niedrigere Abgastemperaturen die Bildung von Stickoxiden (NOx) verringert.

Beide Zylinderreihen besitzen einen gemeinsamen kühlmittelgekühlten Ladeluftkühler. Der Ladeluftkühler ist an den Niedertemperatur-Kreislauf mit dem Niedertemperaturkühler und der Umwälzpumpe Ladeluftkühler (M44) angeschlossen.

Wenn die Ladelufttemperatur > 35 °C beträgt, wird vom Steuergerät ME die Umwälzpumpe Ladeluftkühler über das Relais Umwälzpumpe Ladeluftkühler (K61) angesteuert. Sinkt die Ladelufttemperatur unter 25 °C ab, wird die Umwälzpumpe Ladeluftkühler wieder abgeschaltet.

Die Ladelufttemperatur wird im Ladeluftkühler vom Temperatursensor Ladeluft erfasst und dem Steuergerät ME mit einem Spannungssignal mitgeteilt.

 Den Verschlussdeckel am Niedertemperatur-Kreislauf nur bei erhöhter Ladelufttemperatur (Leistungsmangel) oder bei kaltem Motor öffnen. Das Kühlmittel muss bis an den Verschlussdeckel reichen.

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