Sovralimentazione - Funzionamento

Presupposto per il funzionamento - Generalità

 Il motore gira

 La centralina di comando sistema iniezione benzina e accensione ME (elettronica del motore) (N3/10) riconosce il funzionamento del motore analizzando i segnali del sensore di Hall albero motore (B70). La centralina di comando ME legge direttamente i segnali del sensore di Hall albero motore.

Sovralimentazione

La sovralimentazione consente di migliorare il grado di riempimento dei cilindri. Ne consegue un aumento della coppia del motore e un incremento di potenza del motore. La quantità di carburante adattata in funzione della massa d'aria incrementata viene misurata dalla centralina di comando ME.

Nella sovralimentazione l'energia di flusso dei gas di scarico viene utilizzata per l'azionamento del turbocompressore a gas di scarico. Il turbocompressore a gas di scarico aspira l'aria esterna attraverso il filtro dell'aria in corrispondenza dell'ingresso del compressore e la convoglia nel tubo dell'aria di sovralimentazione attraverso l'uscita del compressore. A causa dell'elevato numero di giri della girante del compressore e dell'elevata portata volumetrica risultante, l'aria viene compressa nel tubo dell'aria di sovralimentazione e riscaldata. La pressione di sovralimentazione massima in questo caso è di circa 2,2 bar.

L'aria scorre attraverso il tubo aria di sovralimentazione fino all'intercooler, dove viene raffreddata a temperature di circa 30 °C. Successivamente l'aria di sovralimentazione viene convogliata al ripartitore dell'aria di sovralimentazione, da dove viene inviata ai cilindri per la combustione.

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La sovralimentazione si articola nei seguenti punti:

 Regolazione della pressione di sovralimentazione

 Sovralimentazione elettrica supplementare

 Aria di ricircolo in fase di rilascio

Regolazione della pressione di sovralimentazione

La regolazione della pressione di sovralimentazione avviene mediante l'attuatore della farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione (M16/7). Per regolare la pressione di sovralimentazione, la centralina di comando ME attiva l'attuatore farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione in funzione della mappatura e del carico. A tal fine la centralina di comando ME valuta i seguenti segnali e le seguenti funzioni della gestione del motore:

 Pressione di sovralimentazione e temperatura dell'aria di sovralimentazione

Sensore di temperatura e pressione aria di sovralimentazione (B4/32)

Sensore di pressione e temperatura a monte della valvola a farfalla (B28/26)

Sensore di pressione e temperatura a valle del turbocompressore a gas di scarico (B28/17)

 Pressione di aspirazione

Sensore di pressione a valle del filtro aria (B28/11)

 Richiesta di carico da parte del conducente

La centralina di comando catena cinematica (N127) legge direttamente i segnali del sensore del pedale dell'acceleratore (B37) e trasmette la posizione del pedale dell'acceleratore alla centralina di comando ME tramite il CAN trasmissione (CAN C1).

 Regime di rotazione motore

Sensore di Hall albero motore

 Regolazione del battito in testa, protezione da sovraccarico del cambio, protezione contro il surriscaldamento

Nell'esercizio a pieno carico viene sviluppata la pressione di sovralimentazione massima in modo meccanico. Per ridurre la pressione di sovralimentazione, il flusso dei gas di scarico per l'azionamento della girante della turbina viene deviato attraverso un bypass tramite l'apertura della farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione.

L'attuatore della farfalla di regolazione della pressione di sovralimentazione aziona la farfalla tramite una tiranteria, che chiude il bypass. Una parte del flusso dei gas di scarico viene convogliata dal bypass alla girante turbina, regolando la pressione di sovralimentazione e limitando il numero di giri della turbina. In tal modo la pressione di sovralimentazione può essere adattata al carico momentaneamente richiesto del motore.

Per monitorare le condizioni di pressione e di temperatura nel tratto dell'aria di sovralimentazione che va dal turbocompressore a gas di scarico al ripartitore dell'aria di sovralimentazione, la centralina di comando ME valuta i segnali dei sensori di pressione e temperatura. La pressione di sovralimentazione viene adeguata alle esigenze del motore.

Sovralimentazione elettrica supplementare

La pressione di sovralimentazione dipende direttamente dal numero di giri del turbocompressore a gas di scarico, azionato dal flusso dei gas di scarico. Di conseguenza la pressione di sovralimentazione producibile nel turbocompressore a gas di scarico è piuttosto bassa nella gamma di regime/nel settore di carico parziale inferiore e aumenta solo all'aumento del numero di giri del motore. In caso di richiesta repentina di maggiore potenza da parte del conducente è necessario un determinato tempo prima di raggiungere la pressione di sovralimentazione massima, cosicché è a disposizione l'intera prestazione del motore. Questo comportamento a motori sovralimentati viene chiamato "turbo lag".

Per contrastare il turbo lag e avere a disposizione una pressione di sovralimentazione costante per tutta la gamma del numero di giri, una parte della pressione di sovralimentazione viene generata nella gamma di regime/nel settore di carico parziale inferiore attraverso un compressore elettrico supplementare. La pressione di sovralimentazione così generata ammonta a massimo 400 mbar.

La gestione del motore calcola la pressione di sovralimentazione nominale per ogni regime del motore, in base al carico richiesto, allo stato di esercizio del motore e alle condizioni ambientali. Dato che ai bassi regimi il turbocompressore a gas di scarico non può generare la pressione di sovralimentazione nominale, la differenza tra pressione di sovralimentazione effettiva e pressione di sovralimentazione nominale viene compensata attivando il compressore elettrico supplementare. In questo caso la gestione del motore calcola il numero di giri necessario al compressore supplementare per raggiungere la pressione di sovralimentazione necessaria.

La centralina di comando ME richiede l'attivazione del compressore supplementare sul CAN dei sensori della trazione (CAN I) con un regime massimo di 3000 giri/min.

Durante l'azionamento del compressore supplementare, per sorvegliare la pressione di sovralimentazione vengono rilevati i segnali del sensore di pressione e temperatura a monte della valvola a farfalla. Se il turbocompressore a gas di scarico gira da solo, la misurazione della pressione avviene tramite il sensore della pressione e della temperatura a valle del turbocompressore a gas di scarico.

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Aria di ricircolo in fase di rilascio

Dopo l'inizio della fase di rilascio il turbocompressore a gas di scarico continua a ruotare per effetto dell'inerzia della massa dell'albero, della girante del compressore e della turbina. In caso di rapida chiusura della valvola a farfalla un'onda di pressione di sovralimentazione torna verso la girante del compressore. Questa onda determinerebbe in corrispondenza della girante del compressore una situazione di ridotta alimentazione e forte pressione con conseguente azione pompante del compressore (breve rumore e sollecitazione meccanica). L'apertura della valvola di commutazione aria di ricircolo in fase di rilascio impedisce ciò riducendo rapidamente la pressione tramite un canale di bypass nel lato aspirazione del turbocompressore a gas di scarico.

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Quando il motore è sotto carico, il bypass viene tenuto chiuso da una membrana alimentata con la pressione di sovralimentazione.

Quando il motore è spento, la membrana viene spinta nella sede di tenuta mediante una molla integrata nella valvola di commutazione aria di ricircolo in fase di rilascio. Se, tramite il potenziometro del valore effettivo 1 (M16/6r1) e il potenziometro del valore effettivo 2 (M16/6r2) integrati nel regolatore della valvola a farfalla (M16/6), la centralina di comando ME rileva la chiusura della valvola a farfalla, e quindi la fase di rilascio, attiva la valvola di commutazione ricircolo dell'aria in fase di rilascio. In questo caso la membrana viene caricata in antagonismo alla forza elastica e alla pressione di sovralimentazione aprendo il bypass collegato al lato aspirazione. La pressione di sovralimentazione in eccesso viene così eliminata.

Se il motore passa dalla fase di rilascio alla fase di carico, la valvola di commutazione non viene più attivata. La molla spinge la membrana in direzione della sede di tenuta. Qui la membrana viene trattenuta nella sede di tenuta dalla pressione di sovralimentazione chiudendo così nuovamente il bypass.

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