Aufladung Funktion

Die Aufladung dient dazu, dem Motor in jeder Betriebsphase einen entsprechenden Ladedruck zur Verfügung zu stellen und damit die Motorleistung und das Motordrehmoment zu steigern. Bei der Abgasturboaufladung wird die Strömungsenergie der Abgase zum Antrieb der Abgasturbolader verwendet. Die Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie saugen Frischluft am jeweiligen Verdichtereintritt an und führen sie vorverdichtet über den jeweiligen Verdichteraustritt, das Ladeluftrohr, den Ladeluftkühler und das Luftverteilerrohr zu den einzelnen Zylindern des Motors.

 Die Steuerung der Abgasturboaufladung erfolgt über die Ladedruckregelung.

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Der Motor hat 2 Abgasturbolader, deren vom Abgas durchströmte Turbinen das jeweilige Verdichterrad antreiben. Die Turbinen sind mit einer verstellbaren Turbinengeometrie ausgerüstet. Damit ist es möglich, den Strömungsquerschnitt des Leitgitters in Abhängigkeit vom momentanen Motorbetriebspunkt zu verstellen. Dies geschieht durch Veränderung der Anströmverhältnisse mit Hilfe axial drehbar gelagerter Leitschaufeln zwischen dem Spiralgehäuse und dem Turbinenrad. Bei niedrigen Motordrehzahlen wird durch Schließen der Leitschaufeln der Strömungsquerschnitt auf der Abgasseite verkleinert. Dadurch erhöht sich die Drehzahl des Turbinenlaufrads auf der Frischluftseite und der Ladedruck steigt an. Bei höheren Motordrehzahlen wird durch zunehmende Öffnung der Leitschaufeln der Strömungsquerschnitt vergrößert.

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Die Veränderung der Strömungsquerschnitte von "gering geöffnet" bis "vollständig geöffnet" erfolgt durch die Veränderung der Anstellwinkel aller Leitschaufeln auf dem Verstellring. Dies schafft die Voraussetzungen für einen variablen "Düseneffekt", so dass von Variable Nozzle Turbine (VNT) gesprochen wird.

Den jeweils optimalen Öffnungswinkel der Leitschaufeln ermittelt die elektronische Motorsteuerung. Dort ist ein Kennfeld abgelegt, in dem zu jedem Motorbetriebspunkt ein optimaler Ladedruck gehört. Die Verstellung der Leitschaufeln übernehmen der Ladedrucksteller links (Y100) und der Ladedrucksteller rechts (Y100/1). Diese elektrischen Stellantriebe bieten eine höhere Stellwerksdynamik und über Lagerückmeldung die Möglichkeit, die Förderleistung beider Abgasturbolader im Zusammenspiel mit dem Geber Abgasgegendruck links (B60/1) und dem Geber Abgasgegendruck rechts (B60/2) gleichzustellen.

Durch die dynamische Verstellung wird stets die gesamte Abgasenergie genutzt. Die Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie sorgen für:

 Einen höheren Ladedruck bereits im unteren Drehzahlbereich des Motors

 Einen reduzierten Abgasgegendruck im oberen Drehzahlbereich des Motors

 Ein höheres Drehmoment durch eine bessere Zylinderfüllung

 Einen verbesserten dynamischen Ladedruckaufbau

Gegenüber dem Vorgängermotor wurden die Schaufelgeometrien des Verdichter- und des Turbinenrads weiterentwickelt. Erreicht wurden hierdurch verbesserte Wirkungsgrade und eine höhere zulässige Laderdrehzahl. Dadurch ist eine höhere Motorleistung bei reduziertem spezifischem Kraftstoffverbrauch möglich. Neu ist auch ein VNT-Mechanismus der 3. Generation. Merkmal dabei ist die thermische Entkopplung des Leitapparats vom Turbinengehäuse, was die Funktionssicherheit unter hoher thermischer Belastung sicherstellt.