Aufladung Funktion

Funktionsvoraussetzungen Aufladung allgemein

 Klemme 87M EIN (Motormanagement EIN)

 Motor läuft

 Das Steuergerät Kombiinstrument (KI) (A1/1) (Typ 447.6, 447.7) und das Gateway für Benutzerschnittstelle-CAN (N93/4) (Typ 447.8) erhalten vom Steuergerät CDI (N3/33) über den Fahrwerk-CAN (CAN E) die Information ''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 der beiden Abgasturbolader 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 im Ladeluftrohr verdichtet. Die verdichtete und dadurch erwärmte Ladeluft strömt über das Ladeluftrohr zum Ladeluftkühler. Dieser kühlt die Ladeluft ab und leitet sie über das Ladeluftrohr zum Ladeluftverteiler weiter.

Die Steuerung der Aufladung 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 analog Abgaskrümmer (B16/13)

 Temperatursensor nach Ladeluftkühler (B17/13)

 Einspritzmenge wird über die Einspritzdauer des Injektors Zylinder 1 bis Zylinder 4 (Y76/9 bis Y76/12) und den Kraftstoffdruck in der Rail bestimmt. Der Kraftstoffdruck in der Rail wird über den Raildrucksensor (B4/14) erfasst.

 Druckwandler Wastegate (Y77/7)

 Druckwandler Ladedruckregelklappe (Y93/1)

Das Steuergerät CDI steuert mit einem pulsweitenmodulierten Signal den Druckwandler Ladedruckregelklappe und den Druckwandler Wastegate in Abhängigkeit von folgenden Sensorsignalen an:

 Atmosphärendruck, über den Atmosphärendrucksensor im Steuergerät CDI

 Angesaugte Luftmasse, über den Heißfilm-Luftmassenmesser (B2/12)

 Ladedruck, über den Ladedrucksensor Niederdruck-Abgasturbolader (B5/9) und den Ladedrucksensor (B5/6)

 Kühlmitteltemperatur, über den Temperatursensor Kühlmittel (B11/17)

 Ansaugdruck, über den Saugrohrdruck-Sensor (B28/17)

 Differenzdrucksensor digital Dieselpartikelfilter (B28/12) (außer CODE MF4 (Fahrzeug schadstoffarm Euro 4 Gr. III)), Rußgehalt des Dieselpartikelfilters (DPF)

 Abgasdruck, über den Abgasdrucksensor (B60/3)

 Motordrehzahl, über den Positionssensor Kurbelwelle (L5/11)

Funktionsablauf Aufladung

Der Funktionsablauf ist in folgenden Punkten beschrieben:

 Funktionsablauf Ladedruck Volllastbetrieb bis 1200/min

 Funktionsablauf Ladedruck Volllastbetrieb ab 1200/min bis 2900/min

 Funktionsablauf Ladedruck Volllastbetrieb ab 2900/min

Funktionsablauf Ladedruckregelung Volllastbetrieb bis 1200/min

Bis zu einer Motordrehzahl von 1200/min im Volllastbetrieb sind die beiden Abgasklappen (Ladedruckregelklappe und Wastegate) geschlossen und der gesamte Abgasstrom strömt über das Turbinenrad des Hochdruck-Abgasturboladers zum Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers und danach zur Abgasanlage. Der größte Teil der Abgasenergie wirkt auf das Turbinenrad des Hochdruck-Abgasturboladers, der somit den Hauptteil des notwendigen Ladedrucks erzeugt.

Die restliche Abgasenergie wirkt auf das Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers, das über die Laderwelle das Verdichterrad antreibt. Der Niederdruck-Abgasturbolader wirkt somit nicht als hydrodynamische Strömungsbremse. Das vom Druckwandler Wastegate angesteuerte Wastegate und das Rückschlagventil sind geschlossen.

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Funktionsablauf Ladedruckregelung Volllastbetrieb ab 1200/min bis 2900/min

Ab einer Motordrehzahl von 1200/min bis 2900/min im Volllastbetrieb wird die Ladedruckregelklappe in Abhängigkeit vom benötigten Ladedruck geöffnet.

Weiterhin strömt ein Großteil des Abgasstroms über das Turbinenrad des Hochdruck-Abgasturboladers zum Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers und danach zur Abgasanlage.

Der größte Teil des erzeugten Ladedrucks wird durch den Hochdruck-Abgasturbolader bereitgestellt.

Die vom Druckwandler Ladedruckregelklappe angesteuerte Ladedruckregelklappe wird nach Vorgabewerten im Kennfeld langsam geöffnet (gesteuert), sodass der Niederdruck-Abgasturbolader kontinuierlich zugeschaltet wird.

Ab einer Motordrehzahl von ca. 2900/min ist die Abgasklappe vollständig geöffnet.

Das vom Druckwandler Wastegate angesteuerte Wastegate und das Rückschlagventil sind weiterhin geschlossen.

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Funktionsablauf Ladedruckregelung Volllastbetrieb ab 2900/min

Ab einer Motordrehzahl von 2900/min werden das Rückschlagventil (öffnet selbstregelnd) und das Wastegate geöffnet. Die vom Niederdruck-Abgasturbolader erzeugte Ladeluft wird größtenteils über das Luftführungsgehäuse am Verdichter des Hochdruck-Abgasturboladers vorbei (bypassiert) zum Ladeluftkühler geleitet. Der Niederdruck-Abgasturbolader erzeugt somit den erforderlichen Ladedruck. Da der Hochdruck-Abgasturbolader nicht komplett umgegangen werden kann, treibt ein Teil des Abgasstroms das Hochdruck-Turbinenrad weiter an. Über das vom Druckwandler Wastegate angesteuerte Wastegate wird der erzeugte Ladedruck geregelt. Das Steuergerät CDI überwacht über den Ladedrucksensor den tatsächlich erzeugten Ladedruck.

Durch den Ladedrucksensor Niederdruck-Abgasturbolader wird der Ladedruck nach dem Niederdruck-Abgasturbolader erfasst. Durch den Vergleich des tatsächlich erzeugten Ladedrucks mit dem im Kennfeld gespeicherten Ladedruck und dem Ladedruck nach dem Niederdruck-Abgasturbolader ist es möglich, Fehler am Hochdruck- und Niederdruck-Abgasturbolader zu erfassen.

 Der Verdichter-Bypass ist druckdifferenzabhängig selbstregelnd, wobei das federbelastete Rückschlagventil die Ladeluft bis hin zu hohen Lasten an dem Hochdruck-Abgasturbolader vorbeileitet.

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