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Ladedruckverhalten VAG TDI, Motorkennbuchstabe AHF (Fachartikel)

 
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Ladedruckverhalten VAG TDI, Motorkennbuchstabe AHF
dieselschrauber Beitrag04-06-2003, 11:15  
Hier sieht man einige Screenshots des Ladedruckverhaltens am VAG 1.9l TDI Motor AHF.
Allerdings war der Motor nicht original sondern
per Zusatzsteuergerät auf 101kW(137 PS) aufgerüstet. Ansonsten wurden nur leichte Strömungsoptimierungen an den Verbindungen vom Turbolader zum Ladeluftkühler vorgenommen. Original sieht die Ladekurve ähnlich aus, allerdings liegen bei ca. 2000min-1 nur ca. 0.85bar und
ab ca.3200min-1 ca. 0.9 bar an, die ab 4100min-1 langsam auf 0.7bar abfallen.
Im nachhinein ist zu sagen, daß die Werte als zu niedrig gelten können, da der eingeregelte Ladedruck
bei ca. 0,95 bar liegen sollte.
Wenn nun jemand bei seinem Auto misst und nicht die in den Graphiken abgebildeten Werte erreicht ist das nicht tragisch. Wichtig ist nur daß der Ladedruck Istwert einigermassen dem Sollwert folgt. Liegt der Ladedruck Istwert auch nach mehreren Sekunden Volllast mehr als 15% (~ Grenze nach Erfahrungswerten festgelegt) unter oder über dem vorgegebenen Sollwert, ist von einem Defekt auszugehen.

Inzwischen wurde beim ADAC Fürth eine erneute Leistungsmessung vorgenommen. Da die erste Messung auf einem anderen Prüfstand erfolgte sind die Ergebnisse allerdings nur eingeschränkt zu vergleichen.
Gemessen wurden nun 103kW(140PS). Eine Erhöhung zwar, aber nur im Rahmen der Messgenauigkeit. Allerdings muss dazu gesagt werden daß bei der ersten Messung ein Ventilator direkt auf den Ladeluftkühler geblasen hat, bei der Neuen nur einer relativ weit vor dem Auto stand und sehr (!) schwach geblasen; mehr Wind als Tempo 40 war das nicht. Naja...

Zur Erklärung der Funktionsweise der Ladedruckregelung


Maximaler Ladedruck um 2000min-1

Die Farbe der Messwerte entspricht der Farbe der Kurven, die lila Linie
ist z.B. die Motordrehzahl, beim senkrechten roten Strich sind ca. 4100
min-1 erreicht.

Allerdings hat das Programm ein paar Bugs bei den Einheiten und Bezeichnungen:

Mbar sind korrekt mbar, 'Engine Speed' (Drehzahl) passt, die anderen
Werte sind Ladedruck Sollwert, Ladedruck Istwert und das Tastverhältnis des Magnetventils zur Ladedruckregelung.

'Left Cursor' ist die grüne Linie ganz links, 'Right Cursor' die
bei der Spitze der gelben Kurve (Ladedruck Istwert).

Das ganze ist im Steuergerät unter Messwertblock 11 zu lesen.

Langsamer Abfall bei 2700min-1

Weiterer Abfall bei 3800min-1

Ab 3800min-1 bleibt er konstant bis 4116min-1, weiter wurde nicht gemessen.


Funktionsweise der Ladedruckregelung
beim
TDI mit variabler Turbinengeometrie

Diese Beschreibung wurde vom Forumsteilnehmer
Ulf zur Verfügung gestellt dem ich hiermit meinen Dank ausspreche!

Vorher noch ein wichtiger Hinweis zur Ladedruckmessung: Aussagekräftig sind nur Werte nach mindestens 3s Vollgas (gedrückt halten!) und einer Motordrehzahl über 2000min-1.
Im Leerlauf oder unter Teillast sinkt der Ladedruck auf Werte knapp über Atmosphärendruck ab.
Gemessene Werte für den eingeregelten Ladedruck bewegen sich bei den 90PS TDIs bei ca. 0.9-0.95bar, bei den 110PS TDIs bei ca. 1bar. Die stärkeren Pumpe-Düse Versionen der 1.9l Motoren liegen noch wesentlich darüber.


  • Das System Motor + Turbolader hat eine Tendenz zur Selbstzerstörung:

  • - der Lader wird vom Abgasstrom angetrieben

    - der angetriebene Lader erhöht die Frischluft- bzw. Gemischförderung
    in die Brennräume

    - mehr Gemisch in den Brennräumen ergibt größere
    Abgasmengen

    - größere Abgasmengen treiben den Lader stärker
    an . . .

    - . . . was die Gemischmenge in den Brennräumen weiter erhöht
    usw.

    Da der Abgasstrom sozusagen das Produkt aus Gemischmenge und Motordrehzahl
    darstellt, kommt dieser Kreislauf unterhalb einer bestimmten Mindestdrehzahl
    trotz Vollgas nicht in Gang, wird aber andererseits durch hohe Drehzahlen
    selbst bei Teillast umso mehr beschleunigt.

  • Damit dieser Kreislauf nicht zur Überlastung des Laders und / oder
    des Motors führt, muß der Ladedruck begrenzt werden. Beim VTG-Lader
    (Variable Turbinen-Geometrie) geschieht das durch
    Verstellen der Leitschaufeln rund um die Abgasturbine. Dadurch wird die
    Anströmung der Turbine verändert, was die Laderdrehzahl und damit
    den Ladedruck beeinflußt.

  • Die Kraft zum Verstellen der Leitschaufeln (über
    einen Ringmechanismus im Lader
    ) wird von einer Membrandose geliefert.
    Diese wird mit Unterdruck gespeist, der wiederum von einer Pumpe am Motor
    (die u.a. auch den Bremskraftverstärker versorgt) erzeugt wird.

  • Ohne Unterdruck wird die VTG-Mechanik durch die Membrandose in die
    Ruhestellung geführt, in der die Abgasturbine nicht angeströmt
    wird. Mit steigendem Unterdruck lenken die Leitschaufeln immer mehr Abgase
    auf die Abgasturbine, und der Ladedruck wird bei ausreichendem Abgasstromimmer höher.

  • Zur Begrenzung bzw. Regelung des Ladedrucks wird dieser laufend vom Motorcomputer
    gemessen. Steigt der Druck über den von Kennfeldern vorgegebenen Sollwert,
    so betätigt der Motorcomputer elektrisch ein Steuerventil (Druckwandlerventil),
    das den Unterdruck in der VTG-Membrandose verringert, wodurch der Ladedruck
    absinkt.

  • Das elektrische Druckwandlerventil hat Eingänge für den Unterdruck
    der Motorpumpe und den (atmosphärischen) Außendruck, sowie einen
    Ausgang. Es kann nicht nur geöffnet und geschlossen werden, sondern
    je nach Ansteuerung durch
    den Motorcomputer (Tastverhältnis zwischen Spannung ein und
    Spannung aus in sehr schneller Folge) auch Zwischenstellungen einnehmen,
    so daß seinem Ausgang jeder Druckwert zwischen Außen- und Unterdruck
    gemischt und so die VTG-Mechanik stufenlos verstellt werden kann.

    Ohne Steuerspannung liegt am Ventilausgang der Außendruck an.
    So bleibt bei einem elektrischen Ausfall des Druckwandlerventils die VTG-Mechanik
    in ihrer Ruhestellung, und es kann kein Ladedruck aufgebaut werden.

  • Da der Lader auf schnelles Ansprechverhalten (kleine Turbinen mit geringer
    Masse) ausgelegt ist, würde die Turbinendrehzahl bei jeder deutlichen
    Verstellung der VTG-Mechanik fast schlagartig und meist zu weit hochlaufen
    bzw. abfallen, worauf wieder entgegengesetzt nachgeregelt werden müßte
    usw.

  • Ein derart schwingender Ladedruck würde sich in einer schaukelnden
    Beschleunigung bemerkbar machen.

    Um solche Erscheinungen auszuschließen, wurde die Ladedruck-Regelfunktion
    des Motorcomputers per Software relativ träge ausgelegt. Dies führt
    bei schnell steigendem Ladedruck zu einer kurzen Überschreitung des
    Sollwertes, bis die Regelung das Druckwandlerventil soweit verstellt hat, daß der
    Ladedruck wieder auf den Sollwert absinkt.

    In der Nähe des Sollwertes wird zudem noch behutsamer geregelt
    als bei starken Abweichungen. So wird bei normaler Funktion aller Komponenten
    selbst bei hektischen Gaspedalbewegungen ein Aufschaukeln der Ladedruckregelung
    sicher vermieden.

  • Unterhalb des Soll-Ladedrucks wird das Druckwandlerventil in Abhängigkeit
    von der Motordrehzahl nur so weit geöffnet, daß bei plötzlichem
    Beschleunigen der Ladedruck bis zum Regel-Eingriff nicht allzu weit hochschießt.
    Dennoch kann der Ladedruck bei schlagartigem Vollgasgeben aus ca. 1.000
    min-1 im 1.Gang wegen der schnell steigenden Motordrehzahl für Sekundenbruchteile
    bis ca. 1,3 bar ansteigen (Soll: etwa 1 bar), bevor er innerhalb von ca.
    2 Sekunden auf den Sollwert heruntergeregelt wird.

  • Beim gleichen Manöver aus etwa 1.500 min-1 werden als Spitze nurca. 1,2 bar erreicht; in höheren

    Gängen wegen des langsameren Drehzahlanstieges noch weniger (gemessen
    an einem 97er AFN-Motor).

  • Ein Verkürzen des VTG-Gestänges erhöht lediglich die besagten
    Druckspitzen bis zum Eingriff der Regelung, wogegen die Höhe des eingeregelten
    Ladedrucks nicht verändert wird (solange noch eine Regelung möglich
    ist), da der Motorcomputer das Druckwandlerventil einfach mit einem anderen,
    passenden Tastverhältnis ansteuert.

  • Zu hohe Druckspitzen können u.U. zu Laderschäden (Überdrehzahlen),
    zum Abrutschen von Schlauchverbindungen in den Ansaugwegen, zum Platzen des Ladeluftkühlers oder anderen Schäden führen.

    Kann der Ladedruck z.B. wegen einer blockierten VTG-Mechanik oder eines übermäßig verkürzten VTG-Gestänges nicht mehr auf den Sollwert heruntergeregelt werden, so reduziert der Motorcomputer die Einspritzmenge um auf diesem Weg den Ladedruck abzusenken.
    Dabei wird gleichzeitig die Motorleistung deutlich verringert.



Ladedruck-Soll.jpg
 Beschreibung:
 Ladedruck Sollwert im Motorsteuergerät.
 Dateigröße:  86,05 KB
 Angeschaut:  6861 mal

Ladedruck-Soll.jpg

Dipl.-Ing. (FH) Rainer Kaufmann - Kaufmann Automotive GmbH
Diagnose-Tools: VCDS, OBD2 mit RKS+CAN


Zuletzt bearbeitet am 11-08-2013, 23:57, insgesamt 2-mal bearbeitet.
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