содержание .. 1 2 ..

Volkswagen двигатель 2,0 л 132 кВт TSI. Устройство и принцип работы - часть 1

Введение

Разработка двигателя 2,0 л 132 кВт TSI

После популярной в последние годы тенденции в моторостроении к уменьшению рабочего объёма

(даунсайзинг) начинается следующий этап — дальнейшая оптимизация двигателей. Это означает,

что при разработке двигателя особое внимание уделяется оптимальному согласованию таких параметров,

как рабочий объём, мощность, крутящий момент и расход топлива.

Клиент эксплуатирует свой автомобиль главным образом в диапазоне частичных нагрузок. Так что двигатель

был усовершенствован именно в этом диапазоне нагрузки. В результате получается экономичность,

как у агрегата с меньшим рабочим объёмом.

При более высоких нагрузках используются преимущества большого рабочего объёма. Таким образом

обеспечиваются оптимальные характеристики эффективности и мощности во всём диапазоне частоты

вращения двигателя.

s554_095

Учитывайте, что к данному двигателю имеется много новых специальных инструментов!

огромный архив документации по автомобилям Volkswagen, Skoda, Seat, Audi

Технические особенности

Механическая часть двигателя

Система управления двигателя

Многие механические детали идентичны деталям

Система управления двигателя имеет следующие

двигателя 2,0 л 162 кВт TSI из программы

особенности:

Volkswagen. Благодаря оптимизированному

: переключение хода впускных клапанов;

процессу сгорания были изменены следующие

: давление впрыска повышено до 250 бар;

детали и узлы:

: расходомер воздуха G70 между турбо:

: впускной канал;

нагнетателем и корпусом воздушного фильтра;

: камера сгорания с впускными и выпускными

: блок управления двигателя с четырёхъядерным

клапанами;

процессором;

: форсунки;

: регулирование фаз газораспределения

: поршни.

впускных и выпускных клапанов;

: двойная система впрыска с форсунками TSI и SRE

(непосредственный впрыск и впрыск во впускной

коллектор);

: инновационная система терморегулирования

с блоком поворотных золотников

(исполнительный механизм системы

терморегулирования двигателя N493);

: отключаемые форсунки охлаждения поршней;

: заслонки впускного коллектора.

Технические характеристики

Внешняя скоростная характеристика

Н·м

кВт

Буквенное

460

200

CZPA

обозначение двигателя

Тип

4:цилиндровый рядный

420

180

Рабочий объём

1984 см3

380

160

Диаметр цилиндров

82,5 мм

Ход поршня

92,8 мм

340

140

Число клапанов

300

120

на цилиндр

Степень сжатия

11,6 : 1

260

100

Макс. мощность

132 кВт

при 3940-6000 об/мин

220

Макс. крутящий момент

320 Н·м

180

при 1500-3940 об/мин

Система управления

Bosch MG1

140

двигателя

Топливо

с октановым числом RON:95

100

Нейтрализация ОГ

трёхкомпонентный

каталитический

нейтрализатор,

2000

4000

6000

об/мин

широкополосный лямбда:зонд

s554_096

перед турбонагнетателем

и триггерный — после

нейтрализатора

Экологический класс

Евро:6

Механическая часть двигателя

Технические изменения

Ниже приводится обзор основных изменений у двигателя 2,0 л 132 кВт TSI.

Деталь/узел

Изменение

Блок цилиндров

: Отвод картерных газов по балансирному валу

со стороны впуска через пластмассовую втулку

с отверстиями.

: Необходимость очень точной установки форсунок

охлаждения поршней из:за изменения системы

вентиляции картера (см. руководство по ремонту).

s554_032

Головка блока цилиндров

: Переключение хода впускных клапанов.

: Спрямление впускных каналов.

: Изменения камер сгорания.

: Смещение клапанов и форсунок дальше в камеру

сгорания.

s554_024

Поршень

: Трёхэлементное маслосъёмное кольцо.

: Днище поршня, адаптированное к глубже

посаженным клапанам.

Примечание

Новый специальный инструмент для установки

поршня.

s554_022

Масляный насос

: Шестерня привода масляного насоса с 22 зубьями

вместо 24 зубьев для большего передаточного

числа.

: Более быстрое нарастание давления масла.

s554_085

Деталь/узел

Изменение

Цепной привод

: Более длинная направляющая против

перескакивания звеньев цепи через зубья

звёздочек.

: Звёздочка коленвала, состоящая из трёх

звёздочек:

• привода масляного насоса;

• привода балансирных валов;

• привода распредвалов.

: Некруглая звёздочка привода распредвалов

для снижения усилия в цепи привода ГРМ.

s554_029, _062, _063

Топливная система

: Повышение давления впрыска до 250 бар, за счёт

этого более мелкое распыление топлива в камере

сгорания.

s554_021

Система управления двигателя

: Bosch MG1 с четырёхъядерным процессором.

s554_020

Маслосъёмный колпачок

: Маслосъёмные колпачки выпускных клапанов

с двумя рабочими кромками для лучшего

уплотнения.

s554_086

Механическая часть двигателя

Система вентиляции картера

Переключение хода впускных клапанов

В результате вращения балансирного вала большая

потребовало изменений в системе вентиляции

часть масла отделяется от картерных газов

картера. Картерные газы из картера двигателя

(под действием центробежной силы) и стекает

в зоне цилиндров 1 и 2 через балансирный вал

обратно в масляный поддон. То есть балансирный

со стороны впуска попадают к модулю

вал выполняет функцию маслоотделителя грубой

маслоотделителя тонкой очистки в головке блока

очистки.

цилиндров. Для этого вокруг балансирного вала

вставлена пластмассовая втулка с отверстиями,

так что картерные газы могут проходить через них.

Поток картерных газов

Цилиндры 1 и 2

к модулю маслоотделителя

тонкой очистки

Балансир:

ный вал

Картерные газы

из картера

двигателя

s554_097

Пластмассовая втулка с отверстиями

Головка блока цилиндров

Изменения головки блока цилиндров были необходимы для реализации оптимизированного процесса

сгорания. При этом также удалось повысить плавность работы двигателя и уменьшить его склонность

к детонации.

Головка блока цилиндров двигателя имеет следующие изменения:

: переключение хода впускных клапанов;

: впускные каналы более прямолинейные, чтобы

: повышение степени сжатия с 9,6 до 11,6 за счёт:

оптимизировать движение воздушного заряда;

• опускания свода камеры сгорания на 9 мм;

: маслосъёмные колпачки выпускных клапанов

• изменения днища поршня;

с двумя рабочими кромками.

: форсунки ближе к камерам сгорания;

Переключение хода

впускных клапанов

Впускные каналы

Форсунки

цилиндров 1-4

N30-N33

(форсунки FSI)

s554_098

Механическая часть двигателя

Форма камеры сгорания

Камера сгорания образуется полостью в головке

Камера сгорания

блока цилиндров и вихревой выемкой в днище

поршня. 

Полость в головке блока цилиндров выполнена

с увеличенной зоной вытеснения, что требует

применения впускных клапанов меньшего

диаметра.

Увеличенная зона вытеснения обеспечивает лучшее

перемешивание топлива и воздуха в цилиндре.

В соответствии с этим была изменена форма

выточек под клапаны и вихревые выемки на днище

s554_099

поршня.

Полость камеры сгорания в ГБЦ

Форма камеры сгорания в днище поршня

Впускной клапан

Выпускной клапан

Вихревая выемка

Зона вытеснения

Зона

вытеснения

Отверстие

для фор:

сунки

Впускной

Выпускной

Адаптированные выточки под клапаны

клапан

Свеча

клапан

зажигания

Трёхэлементное маслосъёмное кольцо

На каждом поршне есть трёхэлементное маслосъёмное кольцо. Оно состоит из двух стальных кольцевых

дисков и одного осевого расширителя.

Верхний

кольцевой диск

Осевой

расширитель

Трёхэлементное маслосъёмное кольцо

Нижний

кольцевой диск

s554_102

При установке маслосъёмных колец необходимо обеспечить правильное положение расширителя.

Это особенно важно в случае поршней, поставляемых с предустановленными кольцами. 

Концы расширителя могут заходить друг на друга. 

Поэтому для лучшей проверки точного расположения элементов на оба конца расширителя

нанесены цветные метки. Концы расширителя не должны перекрываться, так как в противном случае

работа маслосъёмного кольца не обеспечивается. Замки трёхэлементного маслосъёмного кольца

при установке должны располагаться по окружности со смещением на 120° относительно друг

друга.

Система управления двигателя

Общая схема системы

Датчики

Блок дроссельной заслонки GX3:

датчики 1 и 2 угла поворота

электропривода дроссельной заслонки

при электрическом управлении

Контрольная лампа

акселератором (EPC) G187, G188

электропривода

Выключатель стоп:сигналов F

акселератора K132

Датчик положения педали сцепления G476

Модуль педали акселератора GX2:

датчик положения педали акселератора G79

датчик 2 положения педали акселератора G185

Лампа Check

Engine K83

Датчик детонации 1 G61

Датчик низкого давления топлива G410

Датчик Холла G40, датчик Холла 3 G300

Датчик температуры ОЖ G62

Блок управления

комбинации приборов

Датчик температуры охлаждающей

J285

жидкости на выходе радиатора G83

Датчик числа оборотов двигателя G28

Датчик уровня и температуры масла G266

Датчик положения заслонок впускных

каналов (потенциометр) G336

Датчик впускного коллектора GX9:

датчик давления во впускном коллекторе G71

датчик температуры воздуха на впуске G42

Датчик давления топлива G247

Датчик давления наддува G31

Блок управления двигателя

Лямбда:зонд 1 перед нейтрализатором GX10:

J623

лямбда:зонд G39

Лямбда:зонд 1 после нейтрализатора GX7:

лямбда:зонд после нейтрализатора G130

Датчик давления масла F1

Датчик низкого давления масла F378

Датчик давления масла, уровень 3 F447

Расходомер воздуха G70

Модуль подачи топлива GX1:

датчик уровня топлива G

датчик уровня топлива 2 G169

Регулятор давления

наддува V465

Клавиша выбора профиля движения E735

Клавиша системы старт:стоп E693

Датчик нейтрального положения КП G701

Дополнительные входные

сигналы

огромный архив документации по автомобилям Volkswagen, Skoda, Seat, Audi

Исполнительные механизмы

Управляющий клапан форсунок охлаждения

поршней N522

Катушка зажигания 1-4 с выходным каскадом 

Блок Mechatronik КП DSG

N70, N127, N291, N292

J743

Блок дроссельной заслонки GX3: 

блок дроссельной заслонки J338 

электропривод дроссельной 

заслонки G186

Форсунки 2 цилиндров 1-4 N532-535

Блок управления

бортовой сети

J519

Форсунки цилиндров 1-4 N30-33

Запорный клапан системы охлаждения N82

Перепускной воздушный клапан

турбонагнетателя N249

Диагностический

интерфейс 

Клапан заслонок впускных каналов N316

шин данных J533

Циркуляционный насос отопителя V488

Клапан 1 регулятора фаз газораспределения

впускных клапанов N205

Клапан 1 регулятора фаз газораспределения

выпускных клапанов N318

Клапан дозирования топлива N290

Насос системы охлаждения

Клапан регулирования давления масла N428

наддувочного воздуха V188

Исполнительные механизмы 1-8 регулирования

подъёма клапанов N577, N576, N584, N585,

N592, N593, N600, N60

Электромагнитный клапан 1 адсорбера N80

Регулятор давления топлива N276

Исполнительный механизм системы

терморегулирования двигателя N493

Лямбда:зонд 1 перед нейтрализатором GX10:

Регулятор давления наддува V465

нагревательный элемент лямбда:зонда Z19

Лямбда:зонд 1 после нейтрализатора GX7:

нагревательный элемент лямбда:зонда 1

после нейтрализатора Z29

Вентилятор радиатора VX57

Блок управления топливного насоса J538 

Модуль подачи топлива GX1: 

подкачивающий топливный насос G6

Главное реле J271

Дополнительные выходные сигналы

s554_077

Система управления двигателя

Блок управления двигателя J623

Система управления двигателя имеет обозначение

Bosch MG1: Bosch — марка блока управления,

M — двигатель, G — бензиновый, 1 — процессор

первого поколения.

В блоке управления двигателя применяется

32:битный четырёхъядерный процессор 300 МГц. 

Вычислительную работу выполняют два основных

s554_020

процессора. Ещё два ядра контролируют

вычисления основных процессоров. За счёт этого

блок управления имеет высокую вычислительную

мощность и гибкость. 

Эти свойства позволяют реализовать различные

режимы работы, не достигая пределов

производительности блока управления двигателя.

Расходомер воздуха G70

Этот расходомер воздуха с распознаванием

обратного потока измеряет массовый расход

воздуха во впускном канале. 

Он необходим, так как при оптимизированном

цикле Миллера впускной клапан закрывается рано. 

При этом всасываемый воздух устремляется

от закрытого впускного клапана обратно

во впускной канал. 

Этот обратный поток воздуха измеряется

с помощью функции распознавания обратного

потока.

s554_034

4Aтактный процесс сгорания

Основы

4Aтактный цикл Отто

Чтобы повысить КПД бензиновых двигателей

с изначальным 4:тактным циклом Николауса

Августа Отто, в прошлом предлагались разные

решения. 

Впуск

Сжатие Рабочий ход Выпуск

При этом основной идеей всегда было получение

большей мощности от впрыскиваемой

топливовоздушной смеси.

ВМТ

НМТ

ВМТ

НМТ

ВМТ

s554_080

Цикл Миллера

Ральф Миллер оптимизировал процесс сгорания

Отто и запатентовал свой цикл в 1947 году.

При этом впускной клапан закрывается намного

раньше достижения поршнем нижней мёртвой точки

Впуск

Сжатие Рабочий ход Выпуск

(НМТ). Это способствует увеличению рабочего

пространства. При продолжении движения поршня

вниз к НМТ происходят декомпрессия и остывание

воздуха. После перехода НМТ воздух сжимается.

За счёт этого КПД топливовоздушной смеси

повышается.

ВМТ

НМТ

ВМТ

НМТ

ВМТ

Впускной клапан закрывается

s554_082

Система управления двигателя

Оптимизированный цикл Миллера от Volkswagen

В диапазоне частичных нагрузок двигатель 2,0 л TSI с оптимизированным циклом Миллера имеет улучшенные

показатели расхода топлива и токсичности выбросов.

Специальная система на распредвалу впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель производит

переключение между коротким и длинным ходом клапанов. На холостом ходу и в диапазоне частичных

нагрузок используется короткий ход клапанов. При высоких нагрузках происходит переключение на длинный

ход клапанов. Кроме того, с помощью регуляторов фаз газораспределения изменяются фазы впуска и выпуска.

Короткий ход клапанов в оптимизированном цикле

За счёт переключения на короткий ход клапанов

впускной клапан — в сочетании с регулируемым

сдвигом фаз газораспределения в «раннюю»

сторону — закрывается перед НМТ. С этого момента

до достижения НМТ свежая рабочая смесь

подвергается декомпрессии и при этом остывает.

Впуск

Сжатие Рабочий ход Выпуск

Эффект от уменьшения хода клапанов заключается

Переключение хода

ещё и в том, что уменьшается сечение впускного

клапанов

отверстия, вследствие чего повышается скорость

потока воздуха. В результате улучшается

перемешивание топливовоздушной смеси.

ВМТ

НМТ

ВМТ

НМТ

ВМТ

Это поддерживается геометрией камеры сгорания.

s554_083

Впускной клапан закрывается

В итоге это приводит:

: к повышению КПД топливовоздушной смеси;

: к снижению расхода топлива;

: к сокращению выбросов вредных веществ.

Длинный ход клапанов в цикле Отто

При высоких нагрузках происходит переключение

на длинный ход клапанов. Вместе с регулируемым

сдвигом фаз газораспределения в «позднюю»

сторону впускной клапан закрывается после НМТ. 

За счёт этого увеличивается наполнение камеры

сгорания и двигатель может развивать полную

Впуск

Сжатие Рабочий ход Выпуск

мощность.

Переключение

хода клапанов

ВМТ

НМТ

ВМТ

НМТ

ВМТ

s554_084

Впускной клапан закрывается

Режимы работы

Холодный пуск двигателя

• Частота вращения двигателя повышается, фазы газораспределения изменяются, зажигание

устанавливается на «поздно», и выполняется до трёх впрысков. Благодаря этому нейтрализатор

быстрее прогревается до рабочей температуры.

Фаза прогрева

• До температуры охлаждающей жидкости 70 °C послойный впрыск топлива (TSI) осуществляется от одного

до трёх раз. В зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры происходит переключение

в режим распределённого впрыска (MPI).

Пуск прогретого двигателя

• На распредвалу впускных клапанов работают кулачки малого профиля, т. е. используется короткий ход

клапанов.

• При пуске двигателя в зависимости от его температуры впрыск топлива во время такта впуска и/или такта

сжатия осуществляется однократно или многократно.

Работа двигателя при рабочей температуре

• В зависимости от нагрузки — в оптимизированном цикле Миллера или в режиме полной нагрузки.

Система управления двигателя

Работа двигателя в оптимизированном цикле Миллера

• Новый процесс сгорания активен на холостом ходу и в диапазоне частичных нагрузок и благодаря

взаимодействию различных факторов достигает более высокого КПД.

• На распредвалу впускных клапанов работают кулачки малого профиля (короткий ход клапанов).

• До частоты вращения двигателя 2700 об/мин в диапазоне низких и частичных нагрузок впрыск топлива

осуществляется форсунками MPI.

• Положение заслонок впускных каналов зависит от нагрузки и частоты вращения.

• Дроссельная заслонка открывается как можно больше.

Работа двигателя при полной нагрузке

• Распредвал впускных клапанов переключается на кулачки большого профиля, т. е. на длинный ход

клапанов. При этом реализуется фаза впуска в 170° угла поворота коленвала.

• Заслонки впускных каналов в диапазоне полной нагрузки открыты.

• Впрыск топлива осуществляется в зависимости от характеристик, в режиме послойного впрыска (TSI).

• В зависимости от запрашиваемой мощности может осуществляться до трёх впрысков.

При этом как количество впрыскиваемого топлива, так и момент соответствующего впрыска могут

варьироваться.

Влияние выбора профиля движения на работу двигателя

• Если автомобиль оснащён функцией выбора профиля движения, в различных профилях крутящий момент

двигателя изменяется.

Техническое обслуживание

Специальные инструменты

Обозначение

Инструмент

Применение

T40347 

Для установки поршня.

Монтажный инструмент

для поршней

Использовать для монтажа поршня стяжную ленту

категорически запрещается, так как при этом

можно повредить маслосъёмное кольцо!

s554_202

VAG1763/13 

Для проверки компрессии.

Резьбовой адаптер

s554_203

T10567 

Для поворота распредвалов.

s554_204

содержание .. 1 2 ..