Sobrealimentación - Funcionamiento

Condición previa para el funcionamiento - Generalidades

 Motor en marcha

 La unidad de control ME (N3/10) reconoce la marcha del motor evaluando las señales del sensor Hall del cigüeñal (B70). La unidad de control ME lee directamente las señales del sensor Hall del cigüeñal.

Sobrealimentación

Mediante la sobrealimentación se mejora el grado de llenado de los cilindros. Con ello se aumenta el par motor y la potencia del motor. La cantidad de combustible correspondiente a la masa incrementada de aire la dosifica la unidad de control ME.

En la sobrealimentación se utiliza la energía cinética de los gases de escape para accionar el turbocompresor. El turbocompresor aspira aire del exterior, a través del filtro de aire por la entrada del compresor y lo conduce al tubo de aire de sobrealimentación a través de la salida del compresor. A causa del elevado número de revoluciones de la rueda del compresor y del gran caudal resultante, el aire en el tubo de aire de sobrealimentación se comprime y calienta. La presión de sobrealimentación máxima es de unos 2,2 bar.

A través del tubo de aire de sobrealimentación fluye el aire de sobrealimentación hacia el intercooler, donde se enfría a temperaturas de aprox. 30 °C. A continuación se conduce el aire de sobrealimentación al distribuidor de aire de sobrealimentación, donde alimenta los cilindros para la combustión.

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La sobrealimentación se ha dividido en los siguientes puntos:

 Regulación de la presión de carga

 Sobrealimentación adicional eléctrica

 Aire circulante en régimen de retención

Regulación de la presión de carga

La regulación de la presión de sobrealimentación se realiza a través del actuador de mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación (M16/7). La unidad de control ME activa el actuador de la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación en función del diagrama característico y de la carga para regular la presión de sobrealimentación. Para ello evalúa la unidad de control ME los siguientes señales y funciones de la gestión del motor:

 Presión de sobrealimentación y temperatura del aire de sobrealimentación

Sensor de presión y temperatura aire de sobrealimentación (B4/32)

Sensor de presión y temperatura delante de la mariposa de estrangulación (B28/26)

Sensor de presión y temperatura detrás del turbocompresor (B28/17)

 Presión de aspiración

Sensor de presión detrás del filtro de aire (B28/11)

 Requerimiento de carga del conductor

La unidad de control de la cadena cinemática (N127) lee directamente las señales del sensor del pedal acelerador (B37) y envía la posición del pedal acelerador vía CAN de propulsión (CAN C1) a la unidad de control ME.

 Régimen de motor

Sensor Hall, cigüeñal

 Regulación de picado, protección del cambio contra sobrecarga, protección contra sobrecalentamiento

En el servicio de plena carga se genera mecánicamente la presión máxima de sobrealimentación. Para reducir la presión de sobrealimentación se conduce la corriente de gases de escape para la propulsión de la rueda de turbina mediante un by-pass abriendo para ello la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación.

El actuador de la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación acciona a través de un varillaje la mariposa de regulación de la presión de sobrealimentación que cierra el by-pass. Por medio del by-pass, una parte de la corriente de gases de escape se deja pasar de largo por la rueda de turbina, con lo que se regula la presión de sobrealimentación y se limita el número de revoluciones de la turbina. Con ello se puede ajustar la presión de sobrealimentación al requerimiento de carga actual del motor.

A fin de vigilar la relación actual de presión y temperatura en los recorridos del aire de sobrealimentación desde el turbocompresor hasta el distribuidor de aire de sobrealimentación, la unidad de control ME evalúa las señales de los sensores de presión y temperatura. La presión de sobrealimentación se adapta a los requisitos del motor.

Sobrealimentación adicional eléctrica

La presión de sobrealimentación depende directamente del número de revoluciones del turbocompresor, accionado por la corriente de gases de escape. Por ello, la presión de sobrealimentación que puede generar del turbocompresor en el margen del número de revoluciones/de carga parcial es más bien reducido y solo aumenta con un aumento de las revoluciones del motor. En caso de que el conductor realice una demanda de potencia rápida y elevada, se necesita un tiempo determinado hasta que se pueda generar la presión de sobrealimentación máxima para que esté disponible toda la potencia del motor. Este comportamiento con el motor sobrealimentado se denomina "caída en la sobrealimentación".

Para contrarrestar la caída en la sobrealimentación y disponer de toda la gama de revoluciones de elevada presión constante de sobrealimentación, se genera una parte de la presión de sobrealimentación en el margen inferior de número de revoluciones/carga parcial mediante el compresor adicional eléctrico. La presión de sobrealimentación facilitada de este modo es de máximo 400 mbar.

La gestión del motor calcula, en función del requerimiento de carga, el estado de funcionamiento del motor y las condiciones del entorno, la presión nominal de sobrealimentación para cada número de revoluciones del motor. Puesto que el turbocompresor no puede desarrollar la presión nominal de sobrealimentación en el margen inferior de número de revoluciones, la diferencia entre la presión de sobrealimentación real y la presión nominal de sobrealimentación se compensa mediante la activación del compresor adicional eléctrico. Para ello, la gestión del motor calcula el número de revoluciones dosificado del compresor adicional para la presión necesaria de sobrealimentación.

La unidad de control ME solicita la activación del compresor adicional con números de revoluciones de hasta 3000 rpm. vía CAN de los sensores de la cadena cinemática (CAN I).

Durante la activación del compresor adicional se registran las señales del sensor de presión y temperatura delante de la mariposa de estrangulación para vigilar la presión de sobrealimentación. Si el turbocompresor funciona solo, la medición de presión se lleva a cabo a través del sensor de presión y temperatura detrás del turbocompresor.

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Aire circulante en régimen de retención

El turbocompresor por gases de escape sigue girando un poco durante el régimen de retención, a consecuencia de la inercia de masas del árbol, de la rueda de compresor y de la rueda de turbina. Al cerrarse con rapidez la mariposa, retorna una onda de presión de sobrealimentación al turbocompresor por gases de escape. Esta onda de sobrealimentación causaría un estado de bajo volumen de suministro y alta relación de presión, lo que causa un bombeo de sobrealimentación (breve aullido y esfuerzo mecánico). La apertura de la válvula de conmutación aire circulante en régimen de retención impide que ello ocurra gracias a la rápida reducción de presión a través de un by-pass en el lado de aspiración del turbocompresor por gases de escape.

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En el servicio de carga del motor, el by-pass se mantiene cerrado por medio de una membrana a la que se le aplica presión de sobrealimentación.

Si el motor está parado, la membrana se presiona contra el asiento estanqueizante por medio de un resorte integrado en la válvula de conmutación aire circulante en régimen de retención. Si la unidad de control ME mediante el potenciómetro de valor real 1 (M16/6r1) y el potenciómetro de valor real 2 (M16/6r2) en el actuador de la mariposa de estrangulación (M16/6) detecta el cierre de la mariposa de estrangulación y en consecuencia el régimen de retención, esta activa la válvula de conmutación del aire de escape en retención. Al hacerlo, se abre la membrana venciendo la tensión de muelle y la presión de sobrealimentación y se abre el by-pass hacia el lado de aspiración. Se reduce así la presión de sobrealimentación excesiva.

Si el motor cambia de servicio de retención a servicio de carga, no se activará ya la válvula de conmutación del aire circulante en régimen de retención. El muelle oprime la membrana hacia el asiento estanqueizante. Aquí la presión de sobrealimentación reinante en la membrana tira de ella al asiento estanqueizante volviendo a cerrar de esta manera el by-pass.

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