1 Abgasturbolader Zylinderbank 2 2 Unterdruckspeicher. 3 Unterdruckdose 4 Steckverbindung 2-polig

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1 /3 FUB-FUB-FB-GZ-Y6723-F01 Druckwandler Wastegate-Ventil 2 Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Druckwandler Wastegate-Ventil 2 Für die Turboaufladung sind 2 Abgasturbolader parallel geschaltet. Die 2 Abgasturbolader sorgen für ein schnelles Ansprechen schon bei niedrigen Drehzahlen. Die Ladedruckregelung wird über mechanische Wastegate-Ventile durchgeführt. Über das Wastegate-Ventil wird ein Teil der Abgase an der Turbine vorbeigeführt. Funktionsbeschreibung Der Ladedruck wird von der Motorsteuerung über ein Wastegate-Ventil geregelt. Das Wastegate-Ventil wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Ein elektropneumatischer Druckwandler beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck. Die Motorsteuerung steuert den Druckwandler durch ein pulsweitenmoduliertes Signal an. Dadurch stellt sich ein entsprechender Unterdruck am Druckwandler ein, der den Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils bestimmt. 1 Abgasturbolader Zylinderbank 2 2 Unterdruckspeicher 3 Unterdruckdose 4 Steckverbindung 2-polig 5 Druckwandler Wastegate-Ventil 2 Aufbau und innere Verschaltung Der Druckwandler ist über eine 2-polige Steckverbindung angeschlossen. Der Druckwandler ist ein Proportionalventil. Über Klemme 15N wird der Druckwandler mit Spannung versorgt.

2 /3 1 Druckwandler Wastegate-Ventil 2 Pinbelegung Pin Kl. 15N PWM Erklärung Klemme 15, Spannungsversorgung Ansteuerung Druckwandler pulsweitenmoduliert Kennlinie und Sollwerte Die Ansteuerung des Druckwandlers wird pulsweitenmoduliert durchgeführt. Das Tastverhältnis liegt zwischen 15 und 65 % (je nach Motorbetrieb). Der Versorgungsunterdruck beträgt 950 mbar.abhängig vom Tastverhältnis kann der Unterdruck stufenlos variiert werden. Kennlinie gültig für 950 mbar

3 /3 1 Unterdruckansteuerung 2 Kennlinie minimal 3 Kennlinie maximal 4 Tastverhältnis Folgende Sollwerte für den Druckwandler Wastegate-Ventil beachten: Größe Spannungsbereich Wert 10,8 bis 16 V Tastverhältnis (je nach Motorbetrieb) 15 bis 65 % Frequenz Regelspannung Ansprechzeit Unterdruckaufbau Widerstand bei 20 C 300 Hz 200 ms 9,8 bis 11,2 Ω Temperaturbereich -40 C bis 140 C Diagnosehinweise Ausfall des Bauteils Bei Ausfall des Druckwandlers Wastegate-Ventil ist folgendes Verhalten zu erwarten: Fehlerspeichereintrag im Motorsteuergerät Notlauf mit Ersatzwert Allgemeine Hinweise Wenn die Ansteuerung durch Pulsweitenmodulation ausfällt, wird der Druckwandler mit einem festen Tastverhältnis im Notlauf angesteuert. Druckfehler, Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten.

4 /3 FUB-FUB-FB-GZ-B2471-N57S Ladedrucksteller Hochdruckstufe Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Ladedrucksteller Hochdruckstufe Die Ladedruckregelung sorgt für die Einstellung des richtigen Ladedrucks zu jedem Zeitpunkt. Je nach Betriebszustand wird der Ladedruck gesteuert oder geregelt. Im gesteuerten Betrieb wird der der Ladedrucksteller je nach Betriebszustand mit in Kennfeldern vordefinierten Tastverhältnissen angesteuert. Im geregelten Betrieb wird der Istwert des Ladedrucks über den Ladedrucksensor erfasst. Das DDE-Steuergerät berechnet damit das erforderliche Tastverhältnis, um den vorgegebenen Sollwert des Ladedrucks zu erreichen. Funktionsbeschreibung Für die Ladedruckregelung wird ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie ohne Wastegate-Ventil eingesetzt. Auf der Abgasseite sind außen um das Turbinenrad verstellbare Leitschaufeln drehbar gelagert. Mit diesen Leitschaufeln wird die Antriebskraft, die das Abgas auf die Turbine ausübt, beeinflusst und damit der gewünschte Ladedruck eingestellt. Ein Verstellhebel am Turbinengehäuse betätigt die verstellbaren Leitschaufeln. Der Verstellhebel wird durch einen elektrischen Ladedrucksteller betätigt. Der Ladedrucksteller ist direkt am Turbolader montiert und kann nicht separat getauscht werden. Über einen Hallsensor wird die Position des Elektromotors ermittelt. Der Hallsensor meldet die Position an die Digitale Diesel Elektronik (DDE) zurück. Die DDE steuert den Elektromotor pulsweitenmoduliert an. 1 Abgasturbolader Hochdruckstufe 2 Ladedrucksteller 3 Steckverbindung 3-polig 4 Verstellhebel Aufbau und innere Verschaltung Der Ladedrucksteller ist über eine 5-polige Steckverbindung angeschlossen. Im Ladedrucksteller sind ein Elektromotor und ein Hallsensor integriert. Ein Hallsensor für die Positionsrückmeldung ist

5 /3 ebenfalls integriert. Der Hallsensor wird von der Motorsteuerung mit 5 Volt und Masse versorgt. 1 Elektromotor 2 Hallsensor Pinbelegung Pin PWM - PWM + Erklärung Ansteuerung Elektromotor Minus Ansteuerung Elektromotor Plus 5 V Spannungsversorgung 5 Volt Hallsensor SIG Kl. 31 Signal Hallsensor Masse Hallsensor Schnittdarstellung und Sollwerte Die variable Turbinengeometrie ermöglicht es, den Strömungsquerschnitt sowie Anströmrichtung auf die Turbine in Abhängigkeit zum Betriebszustand des Motors zu verstellen. Durch diese Verstellung kann die gesamte Energie des Abgases genutzt werden, wodurch gegenüber der Regelung mit Wastegate-Ventil der Wirkungsgrad des Abgasturboladers und damit des Motors verbessert wird. Durch den Ladedrucksteller werden die Leitschaufeln verstellt. Durch die Verstellung der Leitschaufeln wird der Strömungsquerschnitt verkleinert sowie die Anströmrichtung verändert. Die Anströmgeschwindigkeit des Abgases und somit der Abgasdruck auf das Turbinenrad erhöht sich.

6 /3 Prinzipielle Darstellung 1 Leitschaufeln geschlossen bei niedriger Drehzahl 2 Leitschaufeln geöffnet bei hoher Drehzahl Folgende Sollwerte für den Ladedrucksteller beachten: Größe Versorgungsspannung Wert 10,8 bis 16 V Tastverhältnis Pulsweitenmodulation 5 bis 95 % Frequenz Pulsweitenmodulation Maximale Stromaufnahme 276 bis 324 Hz 8,4 bis 9,7 ma Temperaturbereich -40 bis 130 C Diagnosehinweise Ausfall des Bauteils Bei Ausfall des Ladedruckstellers ist folgendes Verhalten zu erwarten: Fehlerspeichereintrag im Motorsteuergerät Abschaltung Ladedruckregelung Abschaltung Abgasrückführung Bei Regelabweichung des Ladedrucks wird die Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt und für den Ladedruck ein Ersatzwert ausgegeben. Druckfehler, Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten.

7 /3 FUB-FUB-FB-GZ-Y199-B47T Ladedrucksteller Niederdruckstufe Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Ladedrucksteller Niederdruckstufe Die Ladedruckregelung sorgt für die Einstellung des richtigen Ladedrucks zu jedem Zeitpunkt. Je nach Betriebszustand wird der Ladedruck gesteuert oder geregelt. Im gesteuerten Betrieb wird der der Ladedrucksteller je nach Betriebszustand mit in Kennfeldern vordefinierten Tastverhältnissen angesteuert. Im geregelten Betrieb wird der Istwert des Ladedrucks über den Ladedrucksensor erfasst. Das DDE-Steuergerät berechnet damit das erforderliche Tastverhältnis, um den vorgegebenen Sollwert des Ladedrucks zu erreichen. Funktionsbeschreibung Für die Ladedruckregelung wird ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie ohne Wastegate-Ventil eingesetzt. Auf der Abgasseite sind außen um das Turbinenrad verstellbare Leitschaufeln drehbar gelagert. Mit diesen Leitschaufeln wird die Antriebskraft, die das Abgas auf die Turbine ausübt, beeinflusst und damit der gewünschte Ladedruck eingestellt. Ein Verstellhebel am Turbinengehäuse betätigt die verstellbaren Leitschaufeln. Der Verstellhebel wird durch einen elektrischen Ladedrucksteller betätigt. Der Ladedrucksteller ist direkt am Turbolader montiert und kann nicht separat getauscht werden. Über einen Hallsensor wird die Position des Elektromotors ermittelt. Der Hallsensor meldet die Position an die Digitale Diesel Elektronik (DDE) zurück. Die DDE steuert den Elektromotor pulsweitenmoduliert an. 1 Abgasturbolader Niederdruckstufe 2 Ladedrucksteller 3 Steckverbindung 3-polig Aufbau und innere Verschaltung Der Ladedrucksteller ist über eine 5-polige Steckverbindung angeschlossen.

8 /3 Im Ladedrucksteller sind ein Elektromotor und ein Hallsensor integriert. Ein Hallsensor für die Positionsrückmeldung ist ebenfalls integriert. Der Hallsensor wird von der Motorsteuerung mit 5 Volt und Masse versorgt. 1 Elektromotor 2 Hallsensor Pinbelegung Pin PWM - PWM + Erklärung Ansteuerung Elektromotor Minus Ansteuerung Elektromotor Plus 5 V Spannungsversorgung 5 Volt Hallsensor SIG Kl. 31 Signal Hallsensor Masse Hallsensor Schnittdarstellung und Sollwerte Die variable Turbinengeometrie ermöglicht es, den Strömungsquerschnitt sowie Anströmrichtung auf die Turbine in Abhängigkeit zum Betriebszustand des Motors zu verstellen. Durch diese Verstellung kann die gesamte Energie des Abgases genutzt werden, wodurch gegenüber der Regelung mit Wastegate-Ventil der Wirkungsgrad des Abgasturboladers und damit des Motors verbessert wird. Durch den Ladedrucksteller werden die Leitschaufeln verstellt. Durch die Verstellung der Leitschaufeln wird der Strömungsquerschnitt verkleinert sowie die Anströmrichtung verändert. Die Anströmgeschwindigkeit des Abgases und somit der Abgasdruck auf das Turbinenrad erhöht sich.

9 /3 Prinzipielle Darstellung 1 Leitschaufeln geschlossen bei niedriger Drehzahl 2 Leitschaufeln geöffnet bei hoher Drehzahl Folgende Sollwerte für den Ladedrucksteller beachten: Größe Versorgungsspannung Wert 10,8 bis 16 V Tastverhältnis Pulsweitenmodulation 5 bis 95 % Frequenz Pulsweitenmodulation Maximale Stromaufnahme 276 bis 324 Hz 8,4 bis 9,7 ma Temperaturbereich -40 bis 130 C Diagnosehinweise Ausfall des Bauteils Bei Ausfall des Ladedruckstellers ist folgendes Verhalten zu erwarten: Fehlerspeichereintrag im Motorsteuergerät Abschaltung Ladedruckregelung Abschaltung Abgasrückführung Bei Regelabweichung des Ladedrucks wird die Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt und für den Ladedruck ein Ersatzwert ausgegeben. Druckfehler, Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten.

10 /8 FUB-FUB-FB A09 Stufenaufladung N57D30T0 Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Stufenaufladung N57D30T0 Ab 09/09 gibt es den N57D30T0 mit Stufenaufladung. Die Stufenaufladung ist eine Weiterentwicklung der vom M57TU2TOP bekannten Stufenaufladung. Der Serieneinsatz des N57D30T0 erfolgt im F01. Bauteil-Kurzbeschreibung Übersicht Ladergruppe Ladergruppe, Ansicht von rechts

11 /8 Ladergruppe, Ansicht von links 1 Kleine Turbine (Hochdruckstufe) 2 Kleiner Verdichter (Hochdruckstufe) 3 Ladedrucksteller für kleinen Verdichter 4 Verdichter-Bypassklappe 5 Unterdruckdose Verdichter- Bypassklappe 6 Großer Verdichter (Niederdruckstufe) 7 Unterdruckdose Turbinen-Regelklappe 8 Wastegate-Ventil 9 Große Turbine (Niederdruckstufe) 10 Turbinen-Regelklappe 11 Unterdruckdose Wastegate-Ventil Die wichtigsten Bauteile für die Funktion der zweistufigen Turboaufladung sind: Ein kleiner Turbolader (Hochdruckstufe) Die Größe des verwendeten Turboladers hat einen entscheidenden Einfluss auf das Betriebsverhalten des Motors (Leistung und Ansprechverhalten). Ein kleiner Turbolader hat aufgrund der geringen Massen, die vom Abgas beschleunigt werden müssen, ein sehr gutes Ansprechverhalten. Der Ladedruck wird beim Gasgeben sehr schnell aufgebaut. Der Motor reagiert dadurch mit sehr geringer Verzögerung. Beim N57D30T0 ist die Hochdruckstufe zudem mit einer variablen Turbinengeometrie versehen. Damit wird das Ansprechverhalten nochmals verbessert. Ein großer Turbolader (Niederdruckstufe) Anders verhält sich ein großer Turbolader. Beim Gasgeben muss das Abgas große Massen beschleunigen. Der Turbolader und damit auch der Motor reagiert träger beim Beschleunigen. Wenn allerdings hohe Endleistung erwünscht ist, also hohe Ladedrücke und Luftdurchsätze benötigt werden, ist der große Turbolader aufgrund der größeren Querschnitte im Vorteil. Für die zweistufige Turboaufladung sind beiden Turbolader in Reihe geschaltet. Das Abgas treibt zuerst die kleine

12 /8 Turbine, dann die große Turbine an. Auf der Frischluftseite verdichtet zuerst der große Verdichter die Frischluft, dann der kleine Verdichter. Turbinen-Regelklappe Die Turbinen-Regelklappe steuert die Verteilung des Abgasstroms zwischen kleiner und großer Turbine. Die Turbinen- Regelklappe wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Die Turbinen-Regelklappe kann variabel verstellt werden. Ein Druckwandler beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck. 1 Gehäuse Große Turbine 2 Hebel Turbinen-Regelklappe 3 Turbinen-Regelklappe Verdichter-Bypassklappe Die Verdichter-Bypassklappe ermöglicht luftseitig die Umgehung des kleinen Verdichters. Die Verdichter-Bypassklappe wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Die Verdichter-Bypassklappe wird entweder voll geöffnet oder ganz geschlossen. Ein Elektro-Umschaltventil beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck.

13 /8 1 Zusammenbau Verdichter-Bypassklappe 2 Verdichter-Bypassklappe 3 Betätigungsstange Verdichter-Bypassklappe 4 Welle Verdichter-Bypassklappe Wastegate-Ventil Bei Erreichen der Nennleistung wird das Wastegate-Ventil geöffnet, um zu hohen Ladedruck zu verhindern. Über das Wastegate-Ventil wird ein Teil des Abgases an der großen Turbine vorbeigeführt. Das Wastegate-Ventil wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Das Wastegate-Ventil kann variabel verstellt werden. Ein Druckwandler beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck.

14 /8 1 Gehäuse Große Turbine 2 Hebel Wastegate-Ventil 3 Wastegate-Ventil Ladedrucksensor Der Ladedrucksensor erfasst den Absolutdruck (Summe aus Ladedruck und Umgebungsdruck) in der Ansauganlage und dient als Sensor für die Ladedruckregelung. Der Ladedrucksensor ist direkt am Sammler für Ansaugluft montiert. Das DDE-Steuergerät versorgt den Ladedrucksensor mit Masse (Signal M_LDF) und einer Versorgungsspannung von 5 V (Signal U_5V_x). Über eine Bohrung im Sensor wird der Druck aufgenommen und an das DDE-Steuergerät eine entsprechende Messspannung ausgegeben (Signal A_LDF). Ladelufttemperatursensor Der Ladelufttemperatursensor erfasst die Temperatur der vom Turbolader verdichteten und vom Ladeluftkühler gekühlten Frischluft. Der Ladelufttemperatursensor ist am Ladeluftrohr zwischen Ladeluftkühler und Drosselklappe montiert. Über den veränderlichen Sensorwiderstand erkennt das DDE-Steuergerät die Ladelufttemperatur. In der folgenden Tabelle ist die Widerstandskennlinie des Ladelufttemperatursensors ersichtlich: Ladelufttemperatur Widerstand -20 C 21,8 kohm 0 C 7,35 kohm 20 C 2,8 kohm 40 C 1,2 kohm 60 C 560,1 Ohm 80 C 282,9 Ohm 100 C 152,9 Ohm DDE-Steuergerät Für die Ansteuerung wurde die DDE weiterentwickelt. Das DDE-Steuergerät steuert auch die oben genannten Aktoren für die zweistufige Aufladung an. Systemfunktion Für die Auslegung eines Turboladers muss immer ein Kompromiss zwischen gutem Ansprechverhalten und hoher Endleistung eingegangen werden. Mit den bei BMW verwendeten Turboladern mit variabler Turbinengeometrie wird dieser Nachteil der einstufigen Turboaufladung reduziert, kann jedoch nicht vollständig beseitigt werden. Bei der Stufenaufladung arbeiten die beiden Turbolader so zusammen, dass ein optimales Betriebsverhalten erreicht wird. Beim N57TOP wird das Ansprechverhalten nochmals verbessert durch den zusätzlichen Einsatz der variablen Turbinengeometrie bei der Hochdruckstufe. - Funktion bei niedriger Last und Drehzahl: Die Leitungen, die den kleinen Verdichter und die kleine Turbine umgehen, sind verschlossen. Das Abgas treibt zuerst die kleine Turbine, dann die große Turbine an. Auf der Frischluftseite verdichtet zuerst der große Verdichter die Frischluft, dann der kleine Verdichter. Mithilfe der variablen Turbinengeometrie wird der Ladedruck eingeregelt. - Funktion bei mittlerer Last und Drehzahl: Mit steigender Drehzahl nimmt die Bedeutung des großen Turboladers zu. Mit der Turbinen-Regelklappe wird der Abgasstrom auf beide Turbinen verteilt. Durch die Verstellung der

15 /8 Turbinen-Regelklappe und der Turbinengeometrie wird der Ladedruck geregelt. - Funktion bei hoher Last und Drehzahl: Die kleine Turbine und der kleine Verdichter werden durch das vollständige Öffnen der Verdichter-Bypassklappe und der Turbinen-Regelklappe umgangen. Dadurch kann der große Turbolader große Luftmassen fördern, ohne dass der kleine Turbolader die Luft behindert. Die Verdichtungsarbeit leistet ausschließlich der große Verdichter. Aufbau des Unterdrucksystems Anschlüsse des Unterdrucksystems 1 Unterdruckversorgung für Druckwandler Turbinen-Regelklappe 3 Unterdruckversorgung für Druckwandler Wastegate-Ventil 5 Schlauch zur Unterdruckdose Verdichter-Bypassklappe 7 Unterdruckversorgung für Umschaltventil Verdichter- Bypassklappe 2 Schlauch zur Unterdruckdose Turbinen- Regelklappe 4 Schlauch zur Unterdruckdose Wastegate-Ventil 6 Umschaltventil Verdichter-Bypassklappe 8 Druckwandler Wastegate-Ventil 9 Druckwandler Turbinen-Regelklappe 10 Schlauch von Unterdruckversorgung

16 /8 Unterdruckverteiler 1 Umschaltventil Motorlager 2 Unterdruckversorgungsleitung für Turbinen- Regelklappe, Wastegate-Ventil und Verdichter- Bypassklappe 3 Unterdruckversorgung Umschaltventil AGR-Kühler- Bypassventil 5 Unterdruckversorgung Umschaltventil Motorlager 4 Reserve, verschlossen 6 Unterdruckleitung zum Unterdruckspeicher Sammler für Ansaugluft mit integriertem Unterdruckspeicher

17 /8 1 Unterdruckspeicher 2 Unterdruckleitung zum Unterdruckspeicher

18 /5 FUB-FUB-FB A11 Unterducksystem N57D30T1 Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Einleitung Der N57D30T1 hat verschiedene Steller, die pneumatisch mit Unterdruck betätigt werden. Hinweis: Die in den Abbildungen gezeigten Farben der Unterdruckschläuche müssen nicht mit den Farben der in den Fahrzeugen verbauten Unterdruckschläuche übereinstimmen. Die Farben in den Abbildungen wurden so gewählt um den Verbau der Unterdruckschläuche optimal darzustellen. Unterdruckversorgung Für die Versorgung der pneumatischen Steller wird Unterdruck von der Unterdruckleitung zwischen Unterdruckpumpe und Bremskraftverstärker entnommen. Damit die Unterdruckversorgung jederzeit sichergestellt ist, befindet sich ein Unterdruckspeicher im System. Der Unterdruckspeicher ist hinten im Sammler für Ansaugluft integriert. Unterdruckversorgung. 1 Unterdruckspeicher 2 Umschaltventil für Motorlager 3 Anschluss Unterdruckversorgung an Unterdruckspeicher 4 Unterdruckschlauch zum Motorlager

19 /5 5 Anschlüsse der Unterdruckversorgung 6 Unterdruckleitung zwischen Unterdruckpumpe und Bremskraftverstärker Unterdruckversorgung der Umschaltventile und Druckwandler für die pneumatischen Steller. 1 Umschaltventil für Bypassklappe Niederdruckverdichter 3 Unterdruckschlauch der Unterdruckversorgung 2 Umschaltventil für Verdichter- Bypassklappe 4 Druckwandler für Wastegate-Ventil 5 Druckwandler für Turbinen-Regelklappe Anbindung der pneumatischen Steller

20 /5 1 Umschaltventil für Bypassklappe Niederdruckverdichter 3 Unterdruckschlauch zur Turbinen- Regelklappe 2 Umschaltventil für Verdichter- Bypassklappe 4 Druckwandler für Turbinen-Regelklappe 5 Unterdruckschlauch zum Wastegate-Ventil 6 Druckwandler für Wastegate-Ventil 7 Unterdruckschlauch zur Verdichter- Bypassklappe 8 Unterdruckschlauch zur Bypassklappe Niederdruckverdichter Übersicht pneumatische Steller

21 /5 1 Verdichter-Bypassklappe 2 Bypassklappe Niederdruckverdichter 3 Unterdruckdose für Bypassklappe AGR- Kühler 4 Unterdruckdose für Bypassklappe Niederdruckverdichter 5 Unterdruckdose für Wastegate-Ventil 6 Unterdruckdose für Turbinen-Regelklappe 7 Unterdruckdose für Verdichter- Bypassklappe

22 /5 1 Unterduckdose für Bypassklappe AGR- Kühler 3 Unterdruckdose für Bypassklappe AGR- Kühler 2 AGR-Kühler 4 Unterdruckschlauch der Unterdruckversorgung

23 /3 FUB-FUB-FB-GZ-Y6039-F01 Druckwandler Wastegate-Ventil Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Druckwandler Wastegate-Ventil Für die Turboaufladung sind 2 Abgasturbolader parallel geschaltet Die 2 Abgasturbolader sorgen für ein schnelles Ansprechen schon bei niedrigen Drehzahlen. Die Ladedruckregelung wird über mechanische Wastegate-Ventile durchgeführt. Über das Wastegate-Ventil wird ein Teil der Abgase an der Turbine vorbeigeführt. Funktionsbeschreibung Der Ladedruck wird von der Motorsteuerung über ein Wastegate-Ventil geregelt. Das Wastegate-Ventil wird pneumatisch von einer Membrandose verstellt. Ein elektropneumatischer Druckwandler beaufschlagt die Membrandose mit Unterdruck. Die Motorsteuerung steuert den Druckwandler durch ein pulsweitenmoduliertes Signal an. Dadurch stellt sich ein entsprechender Unterdruck am Druckwandler ein, der den Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils bestimmt. 1 Abgasturbolader Zylinderbank 1 2 Steckverbindung 2-polig 3 Druckwandler Wastegate-Ventil 4 Unterdruckdose 5 Unterdruckspeicher Aufbau und innere Verschaltung Der Druckwandler ist über eine 2-polige Steckverbindung angeschlossen. Der Druckwandler ist ein Proportionalventil. Über Klemme 15N wird der Druckwandler mit Spannung versorgt. Die Ansteuerung durch die Motorsteuerung erfolgt pulsweitenmoduliert.

24 /3 1 Druckwandler Wastegate-Ventil Pinbelegung Pin Kl. 15N PWM Erklärung Klemme 15, Spannungsversorgung Ansteuerung Druckwandler pulsweitenmoduliert Kennlinie und Sollwerte Die Ansteuerung des Druckwandlers wird pulsweitenmoduliert durchgeführt. Das Tastverhältnis liegt zwischen 15 und 65 % (je nach Motorbetrieb). Der Versorgungsunterdruck beträgt 700 mbar.abhängig vom Tastverhältnis kann der Unterdruck stufenlos variiert werden. Kennlinie gültig für 950 mbar

25 /3 1 Unterdruckansteuerung 2 Kennlinie maximal 3 Kennlinie minimal 4 Tastverhältnis Folgende Sollwerte für den Druckwandler Wastegate-Ventil beachten: Größe Spannungsbereich Wert 10,8 bis 16 V Tastverhältnis (je nach Motorbetrieb) 15 bis 65 % Frequenz Regelspannung Ansprechzeit Unterdruckaufbau Widerstand bei 20 C 300 Hz 200 ms 9,8 bis 11,2 Ω Temperaturbereich -40 C bis 140 C Diagnosehinweise Ausfall des Bauteils Bei Ausfall des Druckwandlers Wastegate-Ventil ist folgendes Verhalten zu erwarten: Fehlerspeichereintrag im Motorsteuergerät Notlauf mit Ersatzwert Allgemeine Hinweise Wenn die Ansteuerung durch Pulsweitenmodulation ausfällt, wird der Druckwandler mit einem festen Tastverhältnis im Notlauf angesteuert. Druckfehler, Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten.

26 /4 FTD-ANL-SBT _S1 M47TU/M57TU Systemübersicht Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R SBT-Anlage M47TU/M57 Systemübersicht M47TU/M57TU Systemübersicht M47TU Systemübersicht DDE mit Kraftstoffversorgung (E46, Schaltgetriebe)

27 /4 1 Hochdruckpumpe 2 Kraftstofftemperaturfühler 3 Mengenregelventil 4 Raildrucksensor 5 Rail 6 Raildruckregelventil 7 Verteiler für die Unterdruckversorgung (Ansteuerung der Drallklappen und der Kühlerjalousie) 9 elektropneumatischer Druckwandler für das Abgasrückführungsventil 8 Unterdruckspeicher 10 Nockenwellengeber 11 Injektor 12 Ladedruckfühler 13 Ladelufttemperatursensor 14 Ladeluftkühler 15 Luftmassenmesser mit integriertem Ansauglufttemperatursensor 16 Ladedrucksteller am Abgasturbolader (VNT = variable nozzle turbine = variable Turbinengeometrie) 17 Abgasrückführungskühler 18 Lambdasonde 19 Mittelschalldämpfer 20 Digitale Diesel Elektronik (DDE) 21 Fahrpedalmodul 22 Kraftstoffbehälter mit Saugstrahlpumpe 23 Kraftstoffpumpe 24 Drossel für die Rücklaufleitung 25 Bimetallventil 26 Kurbelwellengeber 27 Kraftstoff-Vorförderpumpe 28 Kühlmitteltemperatursensor 29 Kraftstofffilter M57TU Systemübersicht DDE ohne Kraftstoffversorgung (für E60, E61)

28 /4 1 Luftfilter 2 Motor M57 TU 3 Luftmassenmesser 4 Ladedrucksteller am Abgasturbolader (VNT = variable nozzle turbine = variable Turbinengeometrie) 5 Abgastemperatursensor vor Katalysator 6 Lambdasonde 7 Oxidationskatalysator 8 Abgasgegendrucksensor 9 Abgastemperatursensor vor Dieselpartikelfilter 10 Dieselpartikelfilter

29 /4 11 Nachschalldämpfer 12 Digitale Diesel Elektronik (DDE) 13 Abgasrückführungskühler 14 Drosselklappe 15 Abgasrückführungsventil 16 Ladedruckfühler 17 Ladeluftkühler 18 Ansauglufttemperatursensor

30 /4 FUB-FUB-FB A11 Fehler am Unterducksystem Fgst-Nr.: DX14600 Fahrzeug: 5'/F11/TOUR/535d/N57/AUT/EUR/LL/2013/04 Systemversion: Datenversion: R Einleitung In diesem Dokument werden die Komponenten des Unterdrucksystems und häufig vorkommende Fehlerursachen am Unterdrucksystem beschrieben. Unterdruckschläuche Die Unterdruckschläuche sorgen für den Transport des Unterdrucks zu den Druckwandlern/Umschaltventilen und zu den Stellern. Dichtigkeit und Durchgang der Unterdruckschläuche sind maßgeblich für die Funktion des Systems verantwortlich. Die Unterdruckschläuche müssen auf folgende Fehler geprüft werden: Knickstellen Wenn die Unterdruckschläuche in zu engen Radien oder über Kanten verlegt werden, kann es zu Knickstellen kommen. Gequetschte Unterdruckschläuche Die Unterdruckschläuche können durch anliegende Bauteile gequetscht werden (z. B. Akustikabdeckung). Risse Speziell an den Enden der Unterdruckschläuche können Risse entstehen, die zu Undichtigkeiten führen. Hinweis: Risse können durch das Schlauchgewebe verdeckt sein! Eingerissener Schlauch. Umschaltventile, Druckwandler Die Umschaltventile und Druckwandler schalten den gewünschten Unterdruck auf den jeweiligen Steller. Die Umschaltventile und Druckwandler werden vom DDE-Steuergerät angesteuert. Bei Ansteuerung schaltet ein Magnetventil den Unterdruck von der Unterdruckversorgung auf den jeweiligen Steller. Umschaltventile und Druckwandler unterscheiden sich in der Funktion wie folgt:

31 /4 Umschaltventil: Schaltet den Unterdruck entweder ganz aus oder ein. Es gibt keine Abstufungen zwischen Umgebungsdruck und maximalem Unterdruck. Wenn ein Umschaltventil nicht angesteuert wird, ist es zur Unterdruckversorgungsseite hin dicht. Druckwandler: Kann stufenlos jeden Unterdruck zwischen Umgebungsdruck und maximalem Unterdruck einstellen. Wenn ein Druckwandler nicht angesteuert wird, ist er zur Unterdruckversorgungsseite hin nicht dicht. Über einen Druckwandler verliert das Unterdrucksystem etwa 10 mbar pro Sekunde. Umschaltventil 1 Unterdruckausgang zur Unterdruckdose 2 Anschluss an Unterdruckversorgung Druckwandler 1 Unterdruckausgang zur Unterdruckdose 2 Anschluss an Unterdruckversorgung

32 /4 Die Umschaltventile und Druckwandler müssen auf folgende Fehler geprüft werden: Elektrischer Defekt Die Spule des Magnetventils und die Verbindungen zum Stecker können Unterbrechungen oder Kurzschlüsse aufweisen. Klemmendes Magnetventil Das Magnetventil kann schwergängig werden und dadurch zeitweise klemmen. Das Diagnostizieren eines klemmenden Magnetventils ist problematisch, da das Klemmen oft sporadisch auftritt. Die Information, bei welchen Bedingungen ein Steller nicht funktioniert, muss dabei berücksichtigt werden. Defekte Unterdruckanschlüsse Die Anschlüsse für die Unterdruckschläuche können gebrochen oder verschmort sein. Verschmorter Anschluss. Unterdruckdosen Die Unterdruckdosen werden von den Umschaltventilen und Druckwandlern mit Unterdruck beaufschlagt. In den Unterdruckdosen befinden sich Membranen, die durch den Unterdruck bewegt werden. Die an den Membranen befestigten Gestänge sind mit den jeweiligen Stellern verbunden und betätigen diese. Die Unterdruckdosen müssen auf folgende Fehler geprüft werden: Keine Kraftübertragung zwischen Membran und Gestänge: Gestänge leicht aus einer Unterdruckdose herausziehen. Wenn sich das Gestänge ohne Widerstand herausziehen lässt, ist die Unterdruckdose defekt. Membran ist undicht Mit Unterdruckpumpe 500 mbar Unterdruck an eine Unterdruckdose anlegen. Wenn die Unterdruckdose den Unterdruck nicht hält, ist die Unterdruckdose defekt. Unterdruckspeicher Der Unterdruckspeicher sorgt während des Betriebs für einen bestimmten Vorrat an Unterdruck. Der Unterdruckspeicher muss auf folgende Fehler geprüft werden: Dichtigkeit: Unterdruckspeicher durch Anlegen von Unterdruck auf Dichtigkeit prüfen. Undichte Anschlüsse Die O-Ringe der Anschlüsse können defekt sein und dadurch Undichtigkeit verursachen.

33 /4 Defekter O-Ring am Anschluss des Unterdruckspeichers. 1 Anschlussstück 2 Gerissener O-Ring