Aufladung Funktion

Funktionsvoraussetzung allgemein

 Motor läuft

 Das Steuergerät ME (N3/10) erkennt den Motorlauf durch das Auswerten der Signale des Hallsensors Kurbelwelle (B70). Das Steuergerät ME liest die Signale des Hallsensors Kurbelwelle direkt ein.

Aufladung allgemein

Durch die Aufladung wird der Zylinderfüllungsgrad verbessert. Damit erhöhen sich das Motordrehmoment und die Motorleistung. Die der erhöhten Luftmasse entsprechende Kraftstoffmenge wird vom Steuergerät ME 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 dem Ladeluftrohr zu. Durch die hohe Drehzahl des Verdichterrads und den daraus resultierenden hohen Volumenstrom wird die Luft im Ladeluftrohr verdichtet und erwärmt sich. Der maximale Ladedruck beträgt dabei ca. 0,7 bis 1,5 bar je nach Leistungsvariante des Motors.

Über das Ladeluftrohr strömt die Ladeluft zum Ladeluftkühler, wo sie auf Temperaturen von ca. 30 °C heruntergekühlt wird. Anschließend wird die Ladeluft zum Ladeluftverteiler geleitet, wo sie den Zylindern zur Verbrennung zugeführt wird.

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Die Aufladung ist in folgende Teilfunktionen gegliedert:

 Ladedruckregelung

 Schubumluft

 Ladeluftkühlung

Ladedruckregelung

Die Ladedruckregelung erfolgt elektropneumatisch über den Druckwandler Ladedruckregelung (Y77/1). Der Unterdruck wird durch die an den Motor angebaute mechanische Unterdruckpumpe erzeugt. Der Druckwandler wird kennfeld- und lastabhängig vom Steuergerät ME zur Ladedruckregelung angesteuert. Dazu wertet das Steuergerät ME die Signale folgender Sensoren und Funktionen des Motormanagements aus:

 Ladelufttemperatur

Temperatursensor Ladeluft vor Drosselklappe

Temperatursensor Ladeluft nach Drosselklappe

 Ansaugdruck

Drucksensor nach Luftfilter

 Ladedruck

Drucksensor vor Drosselklappe

 Motorlast

Drucksensor nach Drosselklappe

 Lastanforderung vom Fahrer

Fahrpedalsensor (B37)

 Motordrehzahl

Hallsensor Kurbelwelle (B70)

 Klopfregelung, Getriebeüberlastschutz, Überhitzungsschutz

Im Volllastbetrieb wird mechanisch bedingt maximaler Ladedruck aufgebaut. Zur Verringerung des Ladedrucks wird der Abgasstrom für den Antrieb des Turbinenrads durch das Öffnen der Ladedruckregelklappe über einen Bypass umgeleitet.

Der Druckwandler Ladedruckregelung steuert dazu die Unterdruckdose Ladedruckregelklappe mit Unterdruck aus der Unterdruckpumpe an. Daraufhin öffnet die Druckdose über ein Gestänge die Ladedruckregelklappe, die den Bypass verschließt. Durch den Bypass wird ein Teil des Abgasstroms am Turbinenrad vorbei gelenkt, wodurch der Ladedruck geregelt und die Turbinendrehzahl begrenzt wird. Damit kann der Ladedruck an die momentane Lastanforderung des Motors angepasst werden.

Zur Überwachung der aktuellen Druck- und Temperaturverhältnisse in der Ladeluftstrecke vom Abgasturbolader bis zum Ladeluftverteiler wertet das Steuergerät ME die Signale der Druck- und Temperatursensoren aus und passt den Ladedruck an die motorischen Anforderungen an.

Schubumluft

Der Abgasturbolader dreht durch die Massenträgheit von Welle, Verdichter- und Turbinenrad im Schubbetrieb nach. Beim schnellen Schließen der Drosselklappe läuft darum eine Ladedruckwelle zurück zum Verdichterrad. Diese Ladedruckwelle würde dort einen Zustand mit niedrigem Fördervolumen und hohen Druckverhältnissen verursachen, was zum Laderpumpen führt (kurzer Heulton und mechanische Beanspruchung). Das Öffnen des Umschaltventils Schubumluft (Y101) verhindert dies durch den schnellen Druckabbau über einen Bypass in die Ansaugseite des Abgasturboladers.

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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 das Istwert-Potenziometer 1 (M16/6r1) und das Istwert-Potenziometer 2 (M16/6r2) das Schließen der Drosselklappe und somit den Schubbetrieb, steuert es das Umschaltventil Schubumluft an. 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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Ladeluftkühlung

Der flüssigkeitsgekühlte Ladeluftkühler ist an den Niedertemperatur-Kreislauf mit dem Niedertemperaturkühler und der Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf (M43/6) angeschlossen. Wenn die Ladelufttemperatur mehr als 35 °C beträgt, steuert das Steuergerät Antriebsstrang (N127) die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf über den Antriebsstrang-LIN (LIN C3) an. Sinkt die Ladelufttemperatur unter 25 °C ab, wird die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf wieder abgeschaltet.

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

Im Niedertemperatur-Kreislauf erfolgt die Temperaturregelung über das Umschaltventil Niedertemperatur-Kreislauf (Y73/1). Dieses reguliert je nach Bedarf den Volumenstrom im Niedertemperatur-Kreislauf. Das Umschaltventil Niedertemperatur-Kreislauf wird vom Steuergerät Antriebsstrang über den Antriebsstrang-LIN angesteuert. Das Umschaltventil Niedertemperatur-Kreislauf sendet seine Position ebenfalls über den Antriebsstrang-LIN an das Steuergerät Antriebsstrang.

Die Temperatur im Niedertemperatur-Kreislauf wird über den Temperatursensor Niedertemperatur-Kreislauf (B10/13) erfasst.

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