Funktionsvoraussetzungen Aufladung allgemein
Klemme 87M EIN (Motormanagement EIN)
Motor läuft.
Aufladung allgemein
Durch die Aufladung wird der Zylinderfüllungsgrad verbessert. Damit erhöhen sich das Drehmoment und die Leistung des Motors. Bei der Aufladung wird die Strömungsenergie der Abgase zum Antrieb des Abgasturboladers genutzt. Die Aufladung erfolgt durch zwei in Reihe geschaltete Abgasturbolader unterschiedlicher Größe, die je nach Betriebsbereich in unterschiedlicher Weise zusammenarbeiten. 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 verdichtet und erwärmt. Diese Ladeluft strömt über das Ladeluftrohr zum Ladeluftkühler. Der Ladeluftkühler kühlt die Ladeluft ab und leitet sie über ein weiteres Ladeluftrohr zum Ladeluftverteiler weiter. Die Steuerung der Abgasturboaufladung erfolgt über die Ladedruckregelung. Der Ladedruck wird vom Steuergerät CDI in Abhängigkeit von den folgenden Werten und den dazugehörigen Bauteilen geregelt:
Atmosphärendrucksensor, zur Erfassung des Atmosphärendrucks
Temperatursensor Ladeluft (B17/8)
Temperatursensor vor Abgasturbolader (B19/11)
Einspritzmenge wird über die Einspritzdauer der Kraftstoffinjektoren Zylinder 1 bis 6 (Y76/1 bis Y76/6) und den Kraftstoffdruck in der Rail bestimmt. Der Kraftstoffdruck in der Rail wird über den Kraftstoffdruck-Sensor Hochdruck (B4/6) erfasst.
Stellmotor Frischluft-/Stauluft-/Umluftklappe (M2/13)
Druckwandler Ladedruckregelung (Y100/2)
Das Steuergerät CDI steuert den Ladedrucksteller in Abhängigkeit von folgenden Sensorsignalen an:
Kühlmitteltemperatur, über den Kühlmitteltemperatur-Sensor (B11/4)
Atmosphärendruck, über den Atmosphärendrucksensor im Steuergerät CDI
Motordrehzahl, über den Hallsensor Kurbelwelle (B70)
Ladedruck, über den Ladedrucksensor (B5/1)
Abgasdruck, über den Abgasdrucksensor (B60)
Angesaugte Luftmasse, über den Heißfilm-Luftmassensensor (B2/5)
Differenzdrucksensor DPF (B28/8), Rußgehalt des Dieselpartikelfilters (DPF)
Funktionsablauf Ladedruckregelung Volllastbetrieb bis 2900/min
Nach Auswertung der Eingangssignale regelt das Steuergerät CDI kennfeldabhängig die Position des Ladedruckstellers der HochdruckTurbine. Je nach Ansteuerung verstellt der Ladedrucksteller die Position der Leitschaufeln der HochdruckTurbine. Die verstellbaren Leitschaufeln verändern den Strömungsquerschnitt, durch den das Abgas auf die HD-Turbine strömt. Damit passen sie den an der HochdruckTurbine anstehenden Gasdruck dem geforderten Ladedruck an.
Der Ladedruck wird vom Ladedrucksensor ständig überwacht und an das Steuergerät CDI weitergeleitet. Als Schutz vor thermischer und mechanischer Überlastung des Abgasturboladers wird die Abgastemperatur durch den Temperatursensor vor Abgasturbolader und der Abgasdruck durch den Abgasdrucksensor vom Steuergerät CDI überwacht. Besteht die Gefahr von thermischer oder mechanischer Überlastung, wird der Ladedruck reduziert. In dem hier beschriebenen Bereich bis 2900/min, also bei geringen Abgasmassenströmen, wird der Großteil des vom Abgasturboladers erzeugten Ladedrucks über die kleinere Hochdruck-Stufe erzeugt.
Funktion Bypass und Wastegate
Der Ladedruck wird über die Turbinenleistung geregelt. Mit steigendem Abgasmassenstrom steigen die Turbinendrehzahl und auch der Ladedruck. Hat der Ladedruck seinen Sollwert erreicht und sind die Leitschaufeln der Hochdruck-Turbine vollständig geöffnet, wird der überschüssige Abgasmassenstrom über die Ladedruckregelklappe an der Hochdruck-Turbine vorbeigeleitet (Bypass). In der Niederdruck-Stufe wird der am Turbinenrad vorbeigeleitete Abgasmassenstrom nicht weiter für eine zweite Ladestufe genutzt. Man spricht hier von Wastegate anstelle von Bypass.
Funktionsablauf Ladedruckregelung Volllastbetrieb ab 2900/min
Ab einer Motordrehzahl von 2900/min werden der HochdruckTurbinenbypass und das Rückschlagventil geöffnet. Die vom NiederdruckAbgasturbolader erzeugte Ladeluft wird größtenteils über das Luftführungsgehäuse am Verdichter des HochdruckAbgasturboladers vorbei (passiert) zum Ladeluftkühler geleitet. Der NiederdruckAbgasturbolader erzeugt somit den erforderlichen Ladedruck. Da der HochdruckAbgasturbolader nicht komplett umgegangen werden kann, treibt ein Teil des Abgasstroms das HochdruckTurbinenrad weiter an. Über das vom Druckwandler Ladedruckregelung angesteuerte Wastegate wird der erzeugte Ladedruck geregelt. Das Steuergerät CDI überwacht über den Ladedrucksensor den tatsächlich erzeugten Ladedruck. Durch den Ladedrucksensor NiederdruckAbgasturbolader wird der Ladedruck nach dem NiederdruckAbgasturbolader erfasst. Durch den Vergleich des tatsächlich erzeugten Ladedrucks mit dem im Kennfeld gespeicherten Ladedruck und dem Ladedruck nach dem NiederdruckAbgasturbolader ist es möglich, Fehler am Hochdruck- und NiederdruckAbgasturbolader zu erfassen.
Referenzierte Dokumente
- gf0716p9997oib Übersicht Systembauteile Common-Rail Diesel Injection (CDI)