Doładowanie, działanie

Ogólne warunki działania

 Silnik pracuje

 Moduł sterujący ME (N3/10) rozpoznaje pracę silnika poprzez analizę sygnałów czujnika Halla wału korbowego (B70). Moduł sterujący ME odczytuje bezpośrednio sygnały z czujnika Halla wału korbowego.

Doładowanie

Doładowanie poprawia współczynnik napełnienia cylindrów. Powoduje to zwiększenie momentu obrotowego i mocy silnika. Dawka paliwa odpowiadająca większej ilości powietrza jest ustalana przez moduł sterujący ME.

Przy doładowywaniu energia przepływu spalin jest wykorzystywana do napędzania turbosprężarki. Turbosprężarka zasysa powietrze z zewnątrz poprzez wlot filtra powietrza i następnie poprzez wylot kieruje je do sztywnego przewodu powietrza doładowywanego. W wyniku dużej prędkości obrotowej koła sprężarki następuje przyspieszenie przepływu powietrza i sprężenie powietrza w sztywnym przewodzie powietrza doładowywanego, powodujące również rozgrzanie. Maksymalne ciśnienie doładowania wynosi przy tym ok. 2,2 bara.

Poprzez sztywny przewód powietrza doładowywanego przepływa powietrze doładowywane do chłodnicy powietrza doładowywanego, gdzie jest schładzane do temperatury ok. 30 °C. Następnie powietrze doładowywane jest prowadzone do rozdzielacza powietrza doładowywanego, gdzie jest doprowadzane do cylindrów do spalania.

P09.00-2157-76

Doładowanie dzieli się na następujące punkty:

 Regulacja ciśnienia doładowania

 Elektryczne doładowanie dodatkowe

 Obwód obejściowy powietrza w fazie hamowania silnikiem

Regulacja ciśnienia doładowania

Regulacja ciśnienia doładowania odbywa się poprzez nastawnik klapy regulacji ciśnienia doładowania (M16/7). Przy regulowaniu ciśnienia doładowania moduł sterujący ME zasterowuje siłownik klapy regulacji ciśnienia doładowania w zależności od wartości charakterystycznych i obciążenia silnika. W tym celu moduł sterujący ME odczytuje następujące sygnały i statusy zarządzania pracą silnika:

 Ciśnienie doładowania i temperatura powietrza doładowywanego

Czujnik ciśnienia i temperatury powietrza doładowanego (B4/32)

Czujnik ciśnienia i temperatury przed przepustnicą (B28/26)

Czujnik ciśnienia i temperatury za turbosprężarką (B28/17)

 Ciśnienie zasysania

Czujnik ciśnienia za filtrem powietrza (B28/11)

 Postulatu obciążenia od kierowcy

Moduł sterujący zespołu napędowego (N127) odczytuje bezpośrednio sygnały z czujnika pedału gazu (B37) i przekazuje informację o położeniu pedału gazu poprzez CAN napędu (CAN C1) do modułu sterującego ME.

 Prędkość obrotowa silnika

Czujnik Halla wału korbowego

 Regulacja spalania stukowego, zabezpieczenie przed przeciążeniem skrzyni biegów, zabezpieczenie przed przegrzaniem

W trybie pełnego obciążenia następuje uwarunkowane mechanicznie redukcja maksymalnego ciśnienia doładowania. W celu zmniejszenia ciśnienia doładowania napędzający koło turbiny strumień spalin jest przełączany na obejście poprzez otwarcie klapy regulacji ciśnienia doładowania.

Siłownik klapy regulacji ciśnienia doładowania uruchamia poprzez drążek klapę regulacji ciśnienia doładowania, która zamyka obejście. Wprowadzana w obwód obejściowy część strumienia spalin omija koło turbiny, co powoduje ograniczenie prędkości obrotowej turbiny i wyregulowanie ciśnienia doładowania. W ten sposób ciśnienie doładowania może być dopasowane do aktualnego postulatu obciążenia silnika.

W celu monitorowania aktualnych wartości ciśnienia i temperatury na odcinku od turbosprężarki do rozdzielacza powietrza doładowywanego moduł sterujący ME analizuje sygnały czujników ciśnienia i temperatury. Ciśnienie doładowania jest dostosowywane do wymagań silnika.

Elektryczne doładowanie dodatkowe

Ciśnienie doładowania jest bezpośrednio zależne od prędkości obrotowej turbosprężarki, napędzanej strumieniem spalin. Z tego powodu ciśnienie doładowania wytwarzane przez turbosprężarkę w dolnym zakresie prędkości obrotowej/obciążenia jest raczej niskie i wzrasta dopiero wraz z rosnącą prędkością obrotową silnika. W przypadku szybkiego i wysokiego zapotrzebowania mocy ze strony kierowcy wytworzenie maksymalnego ciśnienia doładowania zajmuje określony czas, zanim pełna moc silnika będzie dostępna. W przypadku silników doładowanych jest to zjawisko określane jako "turbodziura".

W wykluczenia turbodziury i udostępnienia równomiernie wysokiego ciśnienia doładowania w całym spektrum prędkości obrotowej, część ciśnienia doładowania w dolnym zakresie prędkości obrotowej jest generowana przez elektryczną dodatkową sprężarkę. Wytwarzane w ten sposób ciśnienie doładowania wynosi maksymalnie 400 mbarów.

System sterowania pracą silnika oblicza wartość zadaną ciśnienia doładowania przy każdej prędkości obrotowej w zależności od obciążenia i warunków pracy silnika oraz od warunków panujących w otoczeniu. Ponieważ turbosprężarka przy niskiej prędkości obrotowej nie jest w stanie wytworzyć zadanego ciśnienia doładowania, różnica między wartością zadaną a rzeczywistą jest kompensowana przez zasterowanie elektrycznej dodatkowej sprężarki. W tym celu system sterowania pracą silnika oblicza prędkość obrotową dodatkowej sprężarki odpowiadającą koniecznej wartości ciśnienia doładowania.

Moduł sterujący ME postuluje zasterowanie dodatkowej sprężarki z prędkością obrotową do 3000/min poprzez CAN czujników napędu (CAN I).

Podczas pracy dodatkowej sprężarki ciśnienie doładowania jest kontrolowane na podstawie sygnałów czujnika ciśnienia i temperatury przed przepustnicą. Jeżeli pracuje wyłącznie turbosprężarka, ciśnienie jest mierzone przez czujnik ciśnienia i temperatury za turbosprężarką.

P09.00-2164-05

Obwód obejściowy powietrza w fazie hamowania silnikiem

W fazie hamowania silnikiem turbosprężarka obraca się jeszcze przez chwilę na skutek bezwładności wałka oraz wirnika sprężarki i turbiny. W związku z tym przy szybkim zamykaniu przepustnicy fala ciśnienia powraca do sprężarki. Taka fala ciśnienia powodowałaby na kole sprężarki stan charakteryzujący się niską objętością tłoczenia i wysokim ciśnieniem, powodujący pompowanie sprężarki (objawiające się krótkim wyciem i dużym mechanicznym obciążeniem). Otwarcie zaworu przełączającego fazy hamowania silnikiem zapobiega temu przez szybką redukcję ciśnienia poprzez kanał obejściowy na stronę ssania turbosprężarki.

P09.40-2654-82

Podczas obciążenia silnika kanał obejściowy jest zamknięty przez membranę, na którą oddziałuje ciśnienie doładowania.

Po wyłączeniu silnika membrana jest wciskana w gniazdo przez sprężynę wbudowaną w zawór przełączający powietrze w fazie hamowania silnikiem. Gdy moduł sterujący ME poprzez potencjometr wartości rzeczywistych 1 (M16/6r1) i potencjometr wartości rzeczywistych 2 (M16/6r2) w nastawniku przepustnicy (M16/6) rozpozna zamknięcie przepustnicy i tym samym hamowanie silnikiem, następuje zasterowanie zaworu przełączającego obwód obejściowy powietrza w fazie hamowania silnikiem. Membrana zostaje odciągnięta i pokonując opór sprężyny oraz ciśnienia doładowania otwiera kanał obejściowy na stronę ssania. Na skutek tego następuje zredukowanie nadmiaru ciśnienia doładowania.

Gdy silnik przejdzie z fazy hamowania w fazę obciążenia, zasterowanie zaworu przełączającego powietrze w fazie hamowania silnikiem zostaje przerwane. Sprężyna wciska membranę w kierunku gniazda. Następnie membrana zostaje wciągnięta w gniazdo wskutek oddziaływania ciśnienia doładowania i w ten sposób ponownie zamyka kanał obejściowy.

P09.40-2655-76