터보차징 기능

기능 조건, 일반

• 엔진 구동 중

 ME 컨트롤 유닛(N3/10)은 크랭크 샤프트 홀 센서(B70)의 신호를 평가하여 엔진 회전을 감지합니다. ME 컨트롤 유닛이 크랭크 샤프트 홀 센서의 신호를 직접 판독합니다.

터보차징

터보차징을 이용하면 실린더 충전율이 향상됩니다. 이로써 엔진 출력과 엔진 토크가 상승합니다. ME 컨트롤 유닛은 상승한 에어 매스에 따라 연료량을 측정합니다.

터보차징 시 배기가스 플로우 에너지는 배기가스 터보차저를 구동하는 데 사용합니다. 배기가스 터보차저가 컴프레서 인렛의 에어 필터를 통해 외부 공기를 흡입하고, 이를 컴프레서 아웃렛을 통해 급기 파이프로 보냅니다. 컴프레서 휠의 속도가 상승하여 체적 유량이 증가하면 급기 파이프 내 공기가 압축 및 가열됩니다. 이때 최대 부스트 압력은 약 2.2 bar입니다.

급기 파이프를 통해 급기가 급기 냉각기로 흐르고, 이곳에서 약 30 °C의 온도로 냉각됩니다. 그런 다음 급기는 급기 분배기로 전달되어 실린더에 연소를 위해 공급됩니다.

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터보차징은 다음과 같은 항목으로 구분됩니다.

• 부스트 압력 제어

• 전동식 보조 터보차징

• 압축에어 순환

부스트 압력 제어

부스트 압력 제어는 부스트 압력 컨트롤 플랩 액추에이터(M16/7)를 통해 실행됩니다. ME 컨트롤 유닛은 부스트 압력을 제어하기 위해 특성곡선과 부하에 따라 부스트 압력 컨트롤 플랩 액추에이터를 작동합니다. 이를 위해 ME 컨트롤 유닛은 다음과 같은 엔진 매니지먼트의 신호와 기능을 평가합니다.

• 부스트 압력 및 급기 온도

급기 압력 및 온도 센서(B4/32)

스로틀 밸브 상류 압력 및 온도 센서(B28/26)

배기가스 터보차저 하류 압력 및 온도 센서(B28/17)

• 흡기압력

에어 필터 하류 압력 센서(B28/11)

• 운전자 부하 요청

구동 장치 컨트롤 유닛(N127)은 가속 페달 센서(B37)의 신호를 직접 판독하여 가속 페달 위치를 구동 CAN(CAN C1)을 통해 ME 컨트롤 유닛으로 전송합니다.

• 엔진 속도

크랭크 샤프트 홀 센서

• 노킹 제어 장치, 변속기 과부하 보호 장치, 과열 방지 장치

전부하 모드에서 기계 제한적인 최대 부스트 압력이 구축됩니다. 부스트 압력을 줄이기 위해 부스트 압력 컨트롤 플랩이 열려 터빈 휠 구동을 위한 배기가스 흐름이 바이패스를 통해 전환됩니다.

부스트 압력 컨트롤 플랩 액추에이터는 링키지를 이용해, 바이패스를 차단하는 부스트 압력 컨트롤 플랩을 작동합니다. 흐르는 배기가스 일부는 바이패스를 통과해 터빈 휠을 지나면서 방향이 전환되어 부스트 압력이 제어되고 터빈 휠 속도가 제한됩니다. 이로써 부스트 압력이 엔진의 현재 부하 요청에 맞게 조절됩니다.

배기가스 터보차저부터 급기 분배기까지의 급기 구간에서 현재 압력과 온도 관계를 감시하기 위해 ME 컨트롤 유닛이 압력 및 온도 센서의 신호를 평가합니다. 부스트 압력은 엔진 요청에 맞게 조절됩니다.

전동식 보조 터보차징

부스트 압력은 배기가스 흐름에 의해 작동하는 배기가스 터보차저의 속도와 직접적으로 관련됩니다. 이로 인해 낮은 속도/부분 부하 범위에서 생성 가능한 배기가스 터보차저 부스트 압력은 낮으며 엔진 속도가 상승해야 증가합니다. 운전자가 빠르고 높은 출력을 요청하는 경우 완전한 엔진 출력이 제공되도록 최대 부스트 압력을 구축하기까지는 약간의 시간이 걸립니다. 과급 엔진에서의 이러한 양상을 "터보 래그"라고 합니다.

터보 래그를 방지하고 전체 속도 스펙트럼에서 동일하게 높은 부스트 압력을 사용할 수 있도록 하기 위해 낮은 속도/부분 부하 범위에서 부스트 압력의 일부가 전동식 보조 컴프레서를 통해 생성됩니다. 이렇게 준비된 부스트 압력은 최대 400 mbar입니다.

엔진 매니지먼트는 부하 요청, 엔진 작동 상태, 주변 조건에 따라 각 엔진 속도에 대한 규정 부스트 압력을 산출합니다. 배기가스 터보차저는 낮은 속도 범위에서 규정 부스트 압력을 구축할 수 없으므로 전동식 보조 컴프레서의 작동을 통해 실제 부스트 압력과 규정 부스트 압력 간의 편차가 조정됩니다. 이를 위해 엔진 매니지먼트는 필요한 부스트 압력에 맞는 보조 컴프레서의 속도를 산출합니다.

ME 컨트롤 유닛은 드라이브 트레인 센서 CAN(CAN I)을 통해 보조 컴프레서가 최대 3,000/min의 속도로 작동하도록 요청합니다.

보조 컴프레서가 작동하는 동안 부스트 압력을 감시하기 위해 스로틀 밸브 상류 압력 및 온도 센서의 신호가 감지됩니다. 배기가스 터보차저가 단독으로 작동하는 경우, 압력 측정은 배기가스 터보차저 하류 압력 및 온도 센서를 통해 실시됩니다.

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압축에어 순환

오버런 모드에서 샤프트, 컴프레서, 터빈 휠의 관성에 의해 배기가스 터보차저가 더 회전합니다. 이로 인해 스로틀 밸브가 빠르게 닫히면, 부스트 압력파가 컴프레서 휠로 되돌아갑니다. 이 부스트 압력파에 의해 공급량이 낮아지고 압력비가 높아질 수 있습니다. 이로 인해 터보차저 펌핑 현상이 나타납니다(윙 소리 잠시 발생 및 기계 부하). 전환 공기 전환 밸브가 열려 배기가스 터보차저 흡입면 쪽 바이패스를 통해 압력이 빠르게 감소되면 이러한 현상이 방지됩니다.

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엔진 부하 모드에서는 부스트 압력을 받은 다이어프램에 의해 바이패스가 닫힌 상태로 유지됩니다.

엔진이 정지하면, 전환 공기 전환 밸브에 내장된 스프링으로 인해 다이어프램이 실링 시트 안으로 눌립니다. ME 컨트롤 유닛이 스로틀 밸브 액추에이터(M16/6)의 실제값 전위차계 1(M16/6r1) 및 실제값 전위차계 2(M16/6r2)를 통해 스로틀 밸브가 닫혀서 오버런 모드가 진행된 것을 감지하면 전환 공기 전환 밸브가 작동됩니다. 이때 다이어프램은 스프링 장력 및 부스트 압력에 의해 당겨진 상태가 되고, 흡입면 쪽 바이패스가 열립니다. 그러면 초과된 부스트 압력이 낮아집니다.

엔진이 오버런 모드에서 부하 모드로 전환되면, 전환 공기 전환 밸브는 더 이상 작동되지 않습니다. 스프링은 다이어프램을 실링 시트 방향으로 누릅니다. 여기에서 다이어프램은 강한 부스트 압력에 의해 실링 시트 쪽으로 당겨지고, 이에 따라 바이패스가 다시 닫힙니다.

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