Funktionsvoraussetzungen Aufladung allgemein
Klemme 87M (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 des Abgasturboladers genutzt.
Der Abgasturbolader saugt Frischluft über den Luftfilter am Verdichtereintritt an und führt diese über den Verdichteraustritt in das Ladeluftrohr vor dem Ladeluftkühler.
Durch die hohe Drehzahl des Verdichterrads und den daraus resultierenden hohen Volumenstrom wird die Luft im Ladeluftrohr verdichtet. Der maximale Ladedruck beträgt dabei ca. 0,7 - 1,5 bar je nach Motorvariante.
Der Geräuschdämpfer am Verdichteraustritt dämpft die Ladedruckschwankungen und die damit verbundenen Strömungsgeräusche, die bei schnellen Drehzahländerungen entstehen.
Die verdichtete Ladeluft strömt über das Ladeluftrohr zum Ladeluftkühler. Dieser kühlt anschließend die durch die Verdichtung erwärmte Ladeluft ab und leitet sie über das Ladeluftrohr zum Ladeluftverteiler weiter.
Aufbau der Aufladung |
12 | Ladeluftverteiler |
50 | Abgasturbolader |
50/1 | Ladedruckregelklappe |
50/2 | Unterdruckdose Ladedruckregelklappe |
50/3 | Geräuschdämpfer |
50/4 | Abgaskrümmer |
110/1 | Luftansaugleitung |
110/2 | Ladeluftleitung zum Ladeluftkühler |
110/3 | Ladeluftkühler |
110/4 | Ladeluftleitung zur Drosselklappe |
B17/7 | Temperatursensor Ladeluft vor Drosselklappe |
B17/9 | Temperatursensor Ladeluft nach Drosselklappe |
B28/5 | Drucksensor nach Luftfilter |
B28/6 | Drucksensor vor Drosselklappe |
B28/7 | Drucksensor nach Drosselklappe |
M16/6 | Drosselklappenansteller |
Y101 | Umschaltventil Schubumluft |
A | Abgas |
B | Ansaugluft |
C | Ladeluft (ungekühlt) |
D | Ladeluft (gekühlt) |
P09.00-2139-76
Aufladung Funktionsablauf
Der Funktionsablauf ist in folgende Teilfunktionen gegliedert:
Funktionsablauf Ladedruckregelung
Funktionsablauf Schubumluft
Funktionsablauf Ladedruckregelung
Die Ladedruckregelung erfolgt elektropneumatisch über den Druckwandler Ladedruckregelung (Y31/5).
Der Druckwandler wird kennfeld- und lastabhängig vom Steuergerät ME zur Ladedruckregelung angesteuert.
Dazu wertet das Steuergerät ME folgende Sensoren und Funktionen des Motormanagements aus:
Temperatursensor Ladeluft vor Drosselklappe
Temperatursensor Ladeluft nach Drosselklappe
Drucksensor vor Drosselklappe, Ladedruck
Drucksensor nach Drosselklappe, Ladedruck
Drucksensor nach Luftfilter, Ansaugdruck
Fahrpedalsensor (B37), Lastanforderung vom Fahrer
Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl
Klopfregelung, Getriebeüberlastschutz, Überhitzungsschutz
Im Volllastbetrieb wird maximaler Ladedruck aufgebaut.
Zur Verringerung des Ladedrucks wird der Abgasstrom für den Antrieb der Laderturbine, durch das Öffnen der Ladedruckregelklappe, über einen Bypass umgeleitet.
Der Druckwandler Ladedruckregelung steuert dazu die Unterdruckdose Ladedruckregelklappe mit Ladedruck aus dem Unterdruckspeicher im Ladeluftverteiler an. Daraufhin öffnet die Unterdruckdose über ein Gestänge die Ladedruckregelklappe, die den Bypass verschließt.
Die Ladedruckregelklappe ermöglicht dem Abgasstrom, das Turbinenrad zu umgehen, wodurch der Ladedruck geregelt und die Turbinendrehzahl begrenzt wird.
Damit kann der Ladedruck von maximal 0,7 - 1,5 bar je nach Motorvariante an die momentane Lastanforderung des Motors angepasst werden.
Zur Überwachung des aktuellen Ladedrucks gibt der Drucksensor vor Drosselklappe ein entsprechendes Spannungssignal an das Steuergerät ME.
Der Drucksensor nach Luftfilter, der sich in der Luftansaugleitung vor dem Abgasturbolader befindet, dient dem Steuergerät ME zur Überwachung der Aufladung.
Die Ladelufttemperatur wird im Ladeluftverteiler vom Temperatursensor Ladeluft nach Drosselklappe erfasst und dem Steuergerät ME in Form eines Spannungssignals mitgeteilt.
Funktionsablauf Schubumluft
Der 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 Umschaltventils Schubumluft verhindert dies durch den schnellen Druckabbau über einen Bypass in die Ansaugseite des Abgasturboladers.
Schematische Darstellung Abgasturbolader mit Umschaltventil Schubumluft |
1 | Verdichter |
2 | Turbine |
3 | Zur Drosselklappe |
4 | Vom Abgaskrümmer |
A | Frischluft |
B | Abgase |
Y101 | Umschaltventil Schubumluft |
P09.40-2418-82
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 Schubumluft in den Dichtsitz gedrückt.
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 Umschaltventil Schubumluft 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.
Schnittdarstellung Umschaltventil Schubumluft im Bypass am Abgasturbolader |
50 | Abgasturbolader |
50/2 | Unterdruckdose Ladedruckregelklappe |
50/3 | Geräuschdämpfer |
A | Zustand geschlossen |
B | Zustand geöffnet |
Y101 | Umschaltventil Schubumluft |
P09.40-2421-76
Referenzierte Dokumente
- gf0770p9998mrb Übersicht Systembauteile Benzin-Einspritz- und Zündsystem mit Direkteinspritzung