Luftversorgung

Der 4-Zylinder-Ottomotor ist durch einen Abgasturbolader aufgeladen. Dabei sind im Abgaskrümmer und im Abgasturbolader die Kanäle von jeweils 2 Zylindern getrennt von einander zusammengefasst. Diese Technik wird als ”twin-scroll” bezeichnet. Die Erhöhung der Gasdynamik im Abgaskrümmer bei niedrigen Drehzahlen führt dazu, dass die Energie der pulsierenden Gassäulen besser genutzt wird. Dadurch stellt sich das maximale Drehmoment bereits bei 1600 1/min ein.
Der Effekt ist deutlich spürbar. Das sonst häufig bemängelte ”Turboloch” wird fast vollständig vermieden.

Bauteil-Kurzbeschreibung

Folgende Bauteile für die Luftversorgung werden beschrieben:

Ansaugtemperatur- und Ladedrucksensor

Der kombinierte Sensor liefert dem DME-Steuergerät die Informationen: Temperatur und den Druck der Ladeluft vor der Drosselklappe (absolut).
Der Ansaugtemperatur- und Ladedrucksensor dient der Ladedruckregelung.
Mit dem Signal des Saugrohrdrucksensors gleicht das DME-Steuergerät zudem die Stellung der Drosselklappe ab.

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1	4-polige Steckverbindung	2	Ansaugtemperatur- und Ladedrucksensor

Der Ansaugtemperatur- und Ladedrucksensor befindet sich im Luftkanal nach dem Ladeluftkühler.

Saugrohrdrucksensor

Der Saugrohrdrucksensor misst den Druck in der Sauganlage (absolut). Mit dem Signal vom Saugrohrdrucksensor berechnet die DME die angesaugte Luftmasse. Der Druck dient zudem als Ersatzgröße für das Lastsignal.

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1	3-polige Steckverbindung	2	Saugrohrdrucksensor

Der Saugrohrdrucksensor befindet sich auf dem Sammler für Ansaugluft.

Drosselklappensteller

Das DME-Steuergerät berechnet die Stellung der Drosselklappe: aus der Stellung des Fahrpedals sowie der Drehmomentanforderung anderer Steuergeräte. Die Stellung der Drosselklappe wird im Drosselklappensteller berührungslos von 2 Hallsensoren überwacht. Der Drosselklappensteller wird vom DME-Steuergerät elektrisch geöffnet oder geschlossen.
Die Stellung der Drosselklappe wird auch vom Ladedruck beeinflusst.

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1	6-polige Steckverbindung	2	Drosselklappensteller

Der Drosselklappensteller ist am Sammler für Ansaugluft befestigt.

Schubumluftventil

Um das Auftreten von starken Schwingungen am Pumpenrad bei plötzlichem Schließen der Drosselklappe (z. B. beim Schaltvorgang) zu vermeiden, öffnet das Schubumluftventil. Dadurch entsteht einen Kreislauf um den Verdichter. Das Schubumluftventil verhindert ein ”Pumpen” gegen die geschlossene Drosselklappe: verbesserte Motorakustik.
Zusätzlicher Effekt: Der Abgasturbolader spricht schnell an, wenn die Drosselklappe wieder geöffnet wird. Ohne Schubumluftventil würde der Abgasturbolader gegen den Staudruck der geschlossenen Drosselklappe arbeiten und langsamer werden. Beim Öffnen der Drosselklappe würde der Abgasturbolader verzögert ansprechen.

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1	Schubumluftventil	2	Abgasturbolader
3	Wastegate-Ventil (pneumatisch angesteuert)

Das Schubumluftventil ist mit dem Wastegate-Ventil am Abgasturbolader befestigt.

Abgasturbolader mit Wastegate-Ventil

Der Motor ist mit einem so genannten ”twin scroll” Abgasturbolader ausgestattet. Dabei sind im Abgaskrümmer und im Abgasturbolader die Kanäle von jeweils 2 Zylindern getrennt von einander zusammengefasst: Zylinder 1 und 4, Zylinder 2 und 3. Die Erhöhung der Gasdynamik im Abgaskrümmer bei niedrigen Drehzahlen führt dazu, dass die Energie der pulsierenden Gassäulen besser genutzt wird. Dadurch stellt sich das maximale Drehmoment bereits bei 1600 1/min ein. Das sonst häufig bemängelte ”Turboloch” wird fast vollständig vermieden.

Der Ladedruck wird von der DME über ein Wastegate-Ventil geregelt. Das Wastegate-Ventil wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Ein elektropneumatischer Druckwandler beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck.

Zur Kühlung und Schmierung des Abgasturboladers sind jeweils 2 Anschlüsse am Abgasturbolader vorhanden. 2 Anschlüsse für den Motorkühlkreislauf sowie 2 Anschlüsse für den Ölkreislauf. Der Abgasturbolader wird durch eine separate Pumpe gekühlt. Das DME-Steuergerät schaltet die Turboladerkühlmittelpumpe nach Abstellen des Motors ein.

Heißfilm-Luftmassenmesser, nur US-Ausführung

Der Heißfilm-Luftmassenmesser wird in der US-Ausführung eingesetzt. Dadurch wird die Genauigkeit der Lasterfassung erhöht. Diese Maßnahme ist wegen der Abgasgesetzgebung notwendig. Das Signal des Ansauglufttemperatursensors im HFM wird nicht verwendet.
Der Heißfilm-Luftmassenmesser ist hinter dem Ansauggeräuschdämpfer.

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1	3-polige Steckverbindung	2	Heißfilm-Luftmassenmesser

Systemfunktionen

Folgende Systemfunktion ist für die Luftversorgung beschrieben:

Berechnung der Luftmasse

Die angesaugte Luftmasse wird nicht mehr direkt mit dem Luftmassenmesser gemessen,sondern von der DME berechnet. Für diese Berechnung ist in der DME eine Füllungsberechnung (Füllungsmodell) programmiert. In diese Berechnung gehen folgende Signale ein:

VANOS-Stellung (Lasterfassung)
Ansauglufttemperatur (Korrektur der Luftdichte)
Motordrehzahl (Zylinderfüllung)
Saugrohrdruck (Korrektur bei Drosselung)
Umgebungsdruck (Luftdichte durch Höhenkorrektur)

Die so berechnete Luftmasse wird abgeglichen mit:

Signal der Lambdasonde (Kraftstoff-Luft-Verhältnis)
Einspritzdauer (Kraftstoffmenge)

Gegebenenfalls wird die berechnete Luftmasse korrigiert. Bei einem Ausfall der Lambdasonde wird ein Fehler im Fehlerspeicher der DME eingetragen (Plausibilisierung der Luftmasse). Der Abgleich der berechneten Luftmasse entfällt in diesem Fall.

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1	Ansaugtemperatur- und Ladedrucksensor	2	Ladeluftkühler
3	Schubumluftventil	4	Abgasturbolader (twin-scroll)
5	Wastegate	6	elektropneumatischer Druckwandler
7	Saugrohrdrucksensor	8	Drosselklappensteller
9	Motor	10	Heißfilm-Luftmassenmesser (nur US)
11	Ansauggeräuschdämpfer

Ladedruckregelung

Der Ladedruck wird von der DME über ein Wastegate-Ventil auf maximal 0,8 bar geregelt. Über das Wastegate-Ventil wird ein Teil der Abgase an der Turbine vorbeigeführt. Das Wastegate-Ventil wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Das Wastegate-Ventil kann variabel verstellt werden. Ein elektropneumatischer Druckwandler beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck. Die DME steuert den elektropneumatischen Druckwandler.

Für die Ladedruckregelung steht eine zusätzliche Funktion zur Verfügung. Dabei wird der Ladedruck kurzzeitig um ca. 150 mbar erhöht (ca. 12 Sekunden). Die Erhöhung des Ladedrucks (Overboost) steht zwischen ca. 1600 1/min bis ca. 5000 1/min zur Verfügung. Dadurch ist eine Drehmomenterhöhung und Leistungserhöhung bei gleich bleibender Drehzahl möglich.

Index	Erklärung	Index	Erklärung
1	Drehmoment	2	Leistung
3	Drehzahl	4	Leistungskurve bei erhöhtem Ladedruck
5	Drehmomentkurve bei erhöhtem Ladedruck

Die Erhöhung des Ladedrucks wird von der DME aktiviert, wenn das Fahrpedal sehr schnell durchgetreten wird.

Leerlaufregelung

Das DSC-Steuergerät liefert über PT-CAN dem DME-Steuergerät das Signal über die Fahrgeschwindigkeit. Das Signal wird für mehrere Funktionen benötigt, wie z. B. für die Leerlaufregelung. Für die Leerlaufregelung steuert die DME den Drosselklappensteller an.
Wenn das Fahrzeug nicht steht, wird die Leerlaufdrehzahl auf einen festen Wert gesteuert (knapp über der Drehzahl bei Fahrzeugstillstand). Wenn die Fahrgeschwindigkeit gleich 0 km/h ist, wird die Leerlaufdrehzahl geregelt (abhängig von Klimakompressor EIN, eingelegter Fahrstufe bei Automatikgetriebe, Licht EIN).

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