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.

Je Zylinderreihe ist ein kühlmittelgekühlter Abgasturbolader eingebaut. Durch die direkte Anordnung am Abgaskrümmer wird ein optimales Ansprechverhalten und damit bereits bei niedrigen Drehzahlen ein hoher Ladedruck erreicht.

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 vor den Ladeluftkühlern.

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

Die verdichtete und dadurch erwärmte Ladeluft strömt über die Ladeluftrohre zu den Ladeluftkühlern. Diese kühlen die Ladeluft ab und leiten sie über das Y-Verbindungsrohr und den Drosselklappensteller (M16/6) zum Ladeluftverteiler weiter.

Die Abgasturbolader erzeugen ab ca. 1500/min Ladedruck. Der maximale Ladedruck wird bei ca. 2300/min erreicht. Der maximale Ladedruck beträgt ca. 1,5 bar.

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 (Y77/1). Das Steuergerät ME (N3/10) steuert kennfeld- und lastabhängig den Druckwandler Ladedruckregelung über ein pulsweitenmoduliertes Signal mit einem Tastverhältnis von 5 bis 95 % an. Dazu wertet das Steuergerät ME folgende Sensoren und Funktionen des Motormanagements aus:

 Temperatursensor Ladeluft (B17/8)

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

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

 Drucksensor vor Drosselklappe (B28/6), Ladedruck

 Drucksensor nach Drosselklappe (B28/7), Motorlast

 Fahrpedalsensor (B37), Lastanforderung vom Fahrer

 Hallsensor Kurbelwelle (B70), Motordrehzahl

 Klopfregelung, Getriebeüberlastschutz, Überhitzungsschutz

 Drucksensor Atmosphärendruck im Steuergerät ME, Höhenadaption (in Höhenlagen wird der maximale Ladedruck begrenzt)

 Abgastemperatur (aus Modellrechnung/Kennfeld)

 Kraftstoffqualität (maximaler Ladedruck nur mit ROZ 98 (Research - Oktanzahl))

Entsprechend dem Tastverhältnis wirkt der Ladedruck aus dem Ladeluftkühler rechte Zylinderreihe vollständig oder teilweise in den Druckdosen. Diese öffnen über Gestänge die Ladedruckregelklappen, die die Bypässe verschließen. Die Ladedruckregelklappen ermöglichen so dem Abgasstrom, die Turbinenräder zu umgehen (Bypass), wodurch der Ladedruck geregelt und die Turbinendrehzahlen begrenzt werden können. Zur Überwachung des aktuellen Ladedrucks gibt der Drucksensor vor Drosselklappe ein entsprechendes Spannungssignal an das Steuergerät ME. Die Drucksensoren nach Luftfilter, Zylinderreihe links und rechts, die sich in den Luftansaugrohren vor den Abgasturboladern befinden, dienen dem Steuergerät ME zur Überwachung der Aufladung (Druckabfall über die Luftfilter). Die Ladelufttemperatur wird im Ladeluftverteiler vom Temperatursensor Ladeluft erfasst und dem Steuergerät ME mit einem Spannungssignal mitgeteilt. Der maximale Ladedruck wird nur bei einer Ladelufttemperatur < 70 °C frei gegeben. Die Erkennung der Motorlast (in Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel) erfolgt durch das Spannungssignal vom Drucksensor nach Drosselklappe.

 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 wird.

 Sind die Schlauchleitungen zwischen Druckdosen, Druckwandler Ladedruckregelung und Ladeluftkühler rechte Zylinderreihe undicht, wird im Steuergerät ME der Fehler "Ladedruck zu hoch" gespeichert.

 Schnelle Lastanforderungen unterhalb des Grundladedrucks werden über den Drosselklappensteller geregelt.

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Funktionsablauf Schubumluft

Die Abgasturbolader drehen durch die Massenträgheit von Wellen, Verdichter- und Turbinenrädern bei Schubbeginn etwas nach und erzeugen gegen die geschlossene Drosselklappe weiter Ladedruck.

Diese Druckspitzen in den Abgasturboladern (kurzer Heulton) werden durch das Umschaltventil Schubumluft (Y101) vermieden. Erkennt das Steuergerät ME durch die Signale vom Fahrpedalsensor den Übergang von Last auf Schubbetrieb, wird das Umschaltventil Schubumluft mit einem Massesignal angesteuert.

Dadurch werden beide Bypassventile an den Abgasturboladern mit Unterdruck aus dem Unterdruckspeicher beaufschlagt. Die Bypassventile öffnen einen Bypass (am jeweiligen Verdichterrad vorbei), durch den sich der Ladedruck sofort abbaut.

Ohne Ansteuerung vom Umschaltventil Schubumluft (im Ladebetrieb) sind die Membranräume der Bypassventile mit dem Ladeluftverteiler verbunden. Die Bypassventile schließen durch integrierte Federn und durch den Ladedruck im Ladeluftverteiler. Schließt ein Bypassventil nicht, wird weniger Ladedruck aufgebaut.

 Im Unterdruckspeicher wird im Saug- und Schubbetrieb des Motors Unterdruck aufgebaut. Dazu öffnet das Rückschlagventil (bei Unterdruck) die Leitung zwischen Ladeluftverteiler und Unterdruckspeicher.

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Funktionsablauf Ladeluftkühlung

Durch die Ladeluftkühlung wird die Ladelufttemperatur < 70 °C gehalten. Die abgekühlte Luft nach den Ladeluftkühlern 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.

Die Kühlung der Ladeluft erfolgt indirekt über wassergekühlte Ladeluftkühler, die in einem separaten Niedertemperatur-Kreislauf, mit Niedertemperaturkühler (14) und Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf (M43/6), eingebunden sind.

Je Zylinderreihe ist ein Ladeluftkühler verbaut.

Wenn die Ladelufttemperatur > 47 °C beträgt, wird vom Steuergerät ME die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf über Antriebsstrang-LIN (LIN C3) angesteuert.

Sinkt die Ladelufttemperatur unter 35 °C ab, wird die Umwälzpumpe 1 Niedertemperatur-Kreislauf wieder abgeschaltet.

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

Der Temperatursensor Niedertemperatur-Kreislauf (B10/13) erfasst die Kühlmitteltemperatur im Niedertemperatur-Kreislauf und gibt ein entsprechendes Spannungssignal an das Steuergerät Antriebsstrang (N127).

 Die Funktion der Ladeluftkühlung ist entscheidend von der luftblasenfreien Befüllung des Niedertemperatur-Kreislaufs abhängig. Zum Befüllen ist ein Sonderwerkzeug (Unterdruckpumpe) erforderlich.

 Der Verschlussdeckel des Niedertemperatur-Kreislaufs darf nur bei kaltem Motor (Umgebungstemperatur) geöffnet werden.

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