Aufladung Funktion

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Aufbau der Aufladung

12 Ladeluftverteilerrohr

50 Abgasturbolader

50/1 Ladedruckregelklappe

50/2 Druckdose Ladedruckregelklappe

50/3 Geräuschdämpfer

110/1 Saugleitung

110/2 Ladeluftleitung zum Ladeluftkühler

110/3 Ladeluftkühler

110/4 Ladeluftleitung zum Drosselklappenansteller

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

Y77/1 Druckwandler Ladedruckregelung

Y101 Umschaltventil Schubumluft

A Abgas

B Ansaugluft

C Ladeluft (ungekühlt)

D Ladeluft (gekühlt)

Funktionsvoraussetzungen Aufladung allgemein

 Klemme 87M (Motorsteuerung 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 0,8 bar.

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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 Ladeluftverteilerrohr.

Aufladung Funktionsablauf

Der Funktionsablauf ist in folgende Teilfunktionen gegliedert:

 Funktionsablauf Ladedruckregelung

 Funktionsablauf Schubumluft

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Funktionsablauf Ladedruckregelung

Die Ladedruckregelung erfolgt elektropneumatisch über den Druckwandler Ladedruckregelung.

Der Druckwandler wird kennfeld- und lastabhängig vom Steuergerät ME zur Ladedruckregelung angesteuert.

Dazu wertet das Steuergerät ME folgende Sensoren und Funktionen der Motorsteuerung 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) (mit Drehrichtungserkennung), Motordrehzahl

– Klopfregelung, Getriebe-Überlastschutz, Überhitzungsschutz

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Im Volllastbereich 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 Druckdose Ladedruckregelklappe mit Unterdruck aus dem Unterdruckspeicher an. Daraufhin öffnet die Druckdose über ein Gestänge die Ladedruckregelklappe, die den Bypass verschließt.

Die Ladedruckregelklappe ermöglicht dem Abgasstrom das Turbinenrad zu umgehen (Bypass), wodurch der Ladedruck geregelt und die Turbinendrehzahl begrenzt wird.

Damit kann der Ladedruck von maximal 0,8 bar an die momentane Lastanforderung des Motors angepasst werden.

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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 Saugleitung vor dem Abgasturbolader befindet, dient dem Steuergerät ME zur Überwachung der Aufladung.

Die Ladelufttemperatur wird im Ladeluftverteilerrohr 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 und Verdichter- und Turbinenrad nach Schubbeginn etwas nach.

Beim schnellen Schließen der Drosselklappe durch den Drosselklappenansteller läuft deswegen 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-Kanal in die Ansaugseite des Abgasturboladers.

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Schematische Darstellung Abgasturbolader mit Umschaltventil Schubumluft

1 Verdichter

2 Turbine

3 Zur Drosselklappe

4 Vom Abgaskrümmer

Y101 Umschaltventil Schubumluft

A Frischluft

B Abgase

Im Lastbetrieb des Motors wird der Bypass-Kanal 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-Kanal 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-Kanal.

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Schnittdarstellung Umschaltventil Schubumluft

50 Abgasturbolader

50/2 Unterdruckdose Ladedruckregelklappe

50/3 Geräuschdämpfer

Y101 Umschaltventil Schubumluft

A Zustand geschlossen

B Zustand geöffnet