содержание .. 1 2 ..
Volkswagen дизели EA288 экологического класса Евро 6. Устройство и принцип работы - часть 1
Введение
Экологический класс Евро 6
Как в Европе, так и в остальном мире с целью
снижению выбросов твёрдых (сажевых) частиц. Такое
уменьшения выбросов вредных веществ при
снижение было обеспечено как за счёт ряда мер
дорожном движении в последние годы были приняты
по организации сгорания внутри двигателя, так
новые законы и нормы, определяющие
и благодаря использованию сажевых фильтров. При
экологические классы автомобильных двигателей.
переходе от экологического класса Евро 5 к Евро 6
При этом общее развитие требований по
ключевым моментом стало снижение содержания
токсичности ОГ от экологического класса Евро 1,
в ОГ оксидов азота. Предельно допустимые
вступившего в силу в 1992 году, к действующему с
концентрации оксидов азота по сравнению с Евро 5
сентября 2014 года экологическому классу Евро 6
были снижены более чем на 50 %. Достичь этого
характеризуется существенным снижением
удалось благодаря ряду технических модификаций
предельно допустимых концентраций отдельных
механизмов двигателя, системы управления
компонентов ОГ. При переходе от экологического
двигателя и системы нейтрализации ОГ.
класса Евро 4 к Евро 5 главное внимание уделялось
Экологические классы
Евро 1
Евро 2
Евро 3
Евро 4
Евро 5
Евро 6
S526_043
Условные обозначения
CO
Монооксид углерода
PM
Масса сажевых частиц
HC + NOx Углеводороды и оксиды азота
PN
Количество сажевых частиц
вместе
NOx
Оксиды азота
4
Технические меры для достижения соответствия экологическому
классу Евро 6
Для снижения уровня выбросов оксидов азота и, таким образом, соблюдения требований экологического
класса Евро 6 в дизельных двигателях семейства EA288 используются следующие технические решения:
Система рециркуляции ОГ
высокого давления
Регулирование фаз газораспределения
Система рециркуляции ОГ
низкого давления
Топливная система
с давлением впрыска
до 2000 бар
Модуль нейтрализации ОГ с накопительным
Управление сгоранием топлива в зависимости
нейтрализатором NOx
от давления в цилиндре
S526_035
Подробное описание устройства и принципа действия дизельных двигателей семейства EA288 можно
найти в программе самообучения 514 «Новое семейство дизельных двигателей EA288».
5
Введение
Технические характеристики
Двигатель 1,6
л 66 кВт TDI
Внешняя скоростная характеристика
Двигатель 1,6 л 66 кВт TDI
Буквенное обозначение
CRKA
Тип
4-цилиндровый, рядный
275
90
Рабочий объём
1598 см3
Диаметр цилиндра
79,5 мм
250
80
Ход поршня
80,5 мм
Кол-во клапанов
4
225
70
на цилиндр
Степень сжатия
16,2 : 1
200
60
Макс. мощность
66 кВт при
2750-4600 об/мин
Макс. крутящий момент
230 Н·м
175
50
при 1400-2600 об/мин
Электронная система
Bosch EDC 17
150
40
управления двигателя
Топливо
Дизельное, EN 590
125
30
Нейтрализация ОГ
Двухконтурная система
рециркуляции ОГ,
окислительный нейтрализатор,
100
20
накопительный нейтрализатор
1000
2000
3000
4000
5000
NOx, сажевый фильтр
Число оборотов, об/мин
Экологический класс
Евро 6
S526_054
Двигатель 1,6
л 81 кВт TDI
Внешняя скоростная характеристика
Двигатель 1,6 л 81 кВт TDI
Буквенное обозначение
CRKB
Тип
4-цилиндровый, рядный
275
90
Рабочий объём
1598 см3
Диаметр цилиндра
79,5 мм
250
80
Ход поршня
80,5 мм
Кол-во клапанов
4
на цилиндр
225
70
Степень сжатия
16,2 : 1
Макс. мощность
81 кВт при
200
60
3200-4000 об/мин
Макс. крутящий момент
250 Н·м
175
50
при 1500-3000 об/мин
Электронная система
Bosch EDC 17
управления двигателя
150
40
Топливо
Дизельное, EN 590
Нейтрализация ОГ
Двухконтурная система
125
30
рециркуляции ОГ,
окислительный нейтрализатор,
накопительный нейтрализатор
100
20
NOx, сажевый фильтр
1000
2000
3000
4000
5000
Экологический класс
Евро 6
Число оборотов, об/мин
S526_030
6
Двигатель 2,0
л 110 кВт TDI
Внешняя скоростная характеристика
Двигатель 2,0 л 110 кВт TDI
Буквенное обозначение
CRLB
Тип
4-цилиндровый, рядный
340
110
Рабочий объём
1968 см3
Диаметр цилиндра
81,0 мм
300
100
Ход поршня
95,5 мм
Кол-во клапанов
4
260
90
на цилиндр
Степень сжатия
16,2 : 1
220
80
Макс. мощность
110 кВт при
3500-4000 об/мин
Макс. крутящий момент
340 Н·м
180
70
при 1750-3000 об/мин
Электронная система
Bosch EDC 17
140
60
управления двигателя
Топливо
Дизельное, EN 590
100
50
Нейтрализация ОГ
Двухконтурная
система рециркуляции ОГ,
окислительный нейтрализатор,
60
40
накопительный нейтрализатор
1000
2000
3000
4000
5000
NOx, сажевый фильтр
Число оборотов, об/мин
Экологический класс
Евро 6
S526_031
Двигатель 2,0
л 135 кВт TDI
Внешняя скоростная характеристика
Двигатель 2,0 л 135 кВт TDI
Буквенное обозначение
CUNA
Тип
4-цилиндровый, рядный
410
135
Рабочий объём
1968 см3
Диаметр цилиндра
81,0 мм
380
120
Ход поршня
95,5 мм
Кол-во клапанов
4
350
105
на цилиндр
Степень сжатия
15,8 : 1
320
90
Макс. мощность
135 кВт при
3500-4000 об/мин
Макс. крутящий момент
380 Н·м
290
75
при 1750-3250 об/мин
Электронная система
Bosch EDC 17
260
60
управления двигателя
Топливо
Дизельное, EN 590
230
45
Нейтрализация ОГ
Двухконтурная
система рециркуляции ОГ,
окислительный нейтрализатор,
200
30
накопительный нейтрализатор
1000
2000
3000
4000
5000
NOx, сажевый фильтр
Число оборотов, об/мин
Экологический класс
Евро 6
S526_032
7
Механическая часть двигателя
Регулирование фаз газораспределения
В корпус распредвалов двигателей EA288 Евро 6
Регулирование фаз газораспределения
встраивается механизм регулирования фаз
обеспечивает следующие преимущества:
газораспределения (поворота распредвала).
Он даёт возможность бесступенчато изменять фазы
• Увеличивается завихрение поступающего
работы клапанов регулируемого распредвала
в камеру сгорания воздуха, что гарантирует
в диапазоне от 0° до 50° поворота коленвала
хорошее смесеобразование.
в сторону «поздно».
• Уменьшается компрессия в цилиндре.
Из-за снижающейся вследствие этого
температуры в такте сжатия сокращается
образование оксидов азота при сгорании.
Устройство
Масляный ресивер
Датчик Холла G40
Поворачивающийся
относительно шкива
привода распредвал
Регулятор фаз
газораспределения
Не поворачивающийся относительно
S526_044
шкива привода распредвал
8
Расположение клапанов
Как и на двигателях EA288 Евро 5, пакет клапанов
Первый выпускной клапан цилиндра 2
каждого из цилиндров на виде сверху повёрнут
на один клапан относительно продольной оси
двигателя. Механизм регулирования фаз
Всасываемый воздух
газораспределения действует только на распредвал,
находящийся со стороны системы впуска. Вследствие
такого расположения клапанов в ГБЦ, распредвал
Первый впускной
воздействует на один впускной и один выпускной
клапан
клапан в каждом цилиндре.
Цилиндр 1
ОГ
Второй выпускной клапан
Второй впускной клапан
цилиндра 2
цилиндра 2
Вариабельность фаз
S526_055
газораспределения
Положение:
Условные обозначения
Регулируемый распредвал
Нерегулируемый распредвал
Впуск: регулируемое открывание
НМТ
ВМТ
НМТ
Впуск: регулируемое открывание
Положение:
Впуск: регулируемое закрывание
НМТ
ВМТ
НМТ
S526_014
• Угловое положение распредвала может
регулирования. Кулачки выпускных клапанов
бесступенчато изменяться относительно
такого распредвала установлены со смещением и
коленвала в пределах от 0° до 50° в направлении
имеют более крутой профиль. Это необходимо
«поздно».
для предотвращения столкновения выпускных
• Профиль и расположение кулачков выпускных
клапанов с поршнями в ВМТ при смещении
клапанов регулируемого распредвала
регулирования в сторону «поздно».
адаптированы с учётом диапазона
9
Механическая часть двигателя
Регулятор фаз газораспределения
По конструкции регулятор фаз газораспределения
Смещение углового положения распредвала
соответствует пластинчатой гидромашине с объёмным
относительно коленвала осуществляется за счёт
регулированием. Масло к этой гидроуправляемой
регулирования давления масла в рабочих камерах.
муфте распредвала поступает от двухступенчатого
Эти камеры находятся между ротором и статором.
масляного насоса, расположенного в масляном
поддоне, через масляный канал в ГБЦ.
Регулятор фаз газораспределения состоит из следующих компонентов:
1 - клапан 1 регулятора фаз газораспределения N205
Для изменения углового положения распредвала
с помощью клапана 1 регулятора фаз
газораспределения N205 открываются или
закрываются масляные каналы в сервоклапане.
Клапан 1 регулятора фаз газораспределения N205
управляется посредством ШИМ-сигнала от блока
управления двигателя.
3
2 - масляный ресивер
4
Масляный ресивер нужен для того, чтобы обеспечить
достаточный поток масла для быстрого действия
гидроуправляемой муфты поворота распредвала даже
в режиме работы двигателя, когда давление масла
невелико.
3 - сетчатый масляный фильтр
Сетчатый масляный фильтр защищает детали
регулятора фаз газораспределения от загрязнений,
2
которые могут содержаться в масле.
4 - обратный клапан
1
Обратный клапан предотвращает опорожнение
масляного ресивера через каналы системы смазки
двигателя при низком давлении масла.
Принцип действия регулятора фаз газораспределения на бензиновых двигателях с использованием
гидроуправляемых муфт поворота распредвалов рассмотрен в программе самообучения 246
«Регулирование фаз газораспределения».
10
5 - сервоклапан
В сервоклапане находятся каналы для
регулирования потока масла к рабочим камерам,
находящимся между ротором и статором
гидроуправляемой муфты поворота распредвала.
6 - ротор
Ротор соединён с регулируемым распредвалом
посредством сервоклапана, который также
выполняет функцию центрального винта.
7 - статор
Статор жёстко связан с зубчатым колесом
цилиндрической зубчатой пары, передающей
вращение от одного распредвала к другому.
6
10
8 - возвратная пружина
7
При выключении двигателя гидроуправляемая муфта
5
поворота распредвала под действием возвратной
пружины поворачивается в положение «рано» для
того, чтобы стопорный палец мог заблокировать
8
муфту.
9 - стопорный палец
9
После пуска двигателя гидроуправляемая муфта
поворота распредвала остаётся механически
заблокированной подпружиненным стопорным
S526_056
пальцем в положении «рано» до тех пор, пока
давление масла не достигнет прим. 0,5 бар. Так
предотвращается изменение углового положения
распредвала при пуске двигателя и связанные с этим
нежелательные шумы.
10 - алмазная шайба
Алмазная шайба обеспечивает хорошие
фрикционные свойства и тем самым надёжную
передачу крутящего момента между регулятором
фаз газораспределения и распредвалом.
11
Механическая часть двигателя
Принцип действия
Пуск двигателя
После пуска двигателя гидроуправляемая муфта
Для регулирования фаз газораспределения блок
поворота распредвала остаётся заблокированной
управления двигателя подаёт ШИМ-сигнал на
стопорным пальцем в положении «рано» до тех пор,
клапан 1 регулятора фаз газораспределения N205.
пока не будет обеспечено требуемое давление
В результате сервоклапан перемещается в среднее
масла. Как только необходимое давление масла
положение и остаётся в нём, пока режим работы
будет создано, подпружиненный стопорный палец
двигателя не потребует изменения углового
разблокирует муфту и можно будет изменять угловое
положения распредвала в направлении «рано» или
положение распредвала. Регулируя соотношение
«поздно».
давления масла в рабочих камерах между ротором и
статором, распредвал можно бесступенчато
поворачивать в диапазоне от 0° до 50° угла
поворота коленвала.
Регулировка в сторону «поздно»
Чтобы повернуть распредвал в сторону «поздно»,
В результате под давлением масла, действующим
блок управления двигателя подаёт на клапан 1
на пластины ротора со стороны рабочих камер «B»,
регулятора фаз газораспределения N205 ШИМ-
ротор и распредвал поворачиваются относительно
сигнал. Вследствие этого сервоклапан занимает
статора. Распредвал поворачивается в направлении
положение, при котором находящееся под
вращения коленвала. За счёт этого впускные
давлением масло начинает поступать по масляному
и выпускные клапаны, активируемые регулируемым
каналу в рабочие камеры «B». Одновременно с этим
распредвалом, открываются и закрываются позже.
сервоклапан открывает канал, по которому масло
может стекать из рабочих камер «A» в масляный
поддон.
1
2
9
3
7
8
6
5
4
S526_003
12
Регулировка в сторону «рано»
Чтобы повернуть распредвал в сторону «рано»,
Одновременно с этим клапан открывает канал стока
сигнал от блока управления двигателя на клапан 1
масла из рабочих камер «B» обратно в масляный
регулятора фаз газораспределения N205
поддон. Давление масла действует теперь
соответствующим образом изменяется. Сервоклапан
на пластины со стороны рабочих камер «A», и ротор
смещается, и масло под давлением начинает
вместе с распредвалом поворачивается
поступать по управляющему каналу в рабочие
в направлении «рано».
камеры «A».
1
2
9
3
7
8
6
5
4
S526_004
Условные обозначения
1
Клапан 1 регулятора фаз газораспределения N205
2
Ротор
3
Статор
4
Рабочая камера A
5
Рабочая камера B
6
Масляный насос
7
Обратный клапан
8
Сетчатый масляный фильтр
9
Масляный ресивер
13
Механическая часть двигателя
Принцип действия масляного ресивера
Для обеспечения достаточно быстрой работы
Чтобы при низком давлении масла можно было
регулятора фаз газораспределения требуется
обеспечить достаточно высокий объёмный расход
высокий объёмный расход масла через рабочие
масла, необходимый для быстрого изменения фаз
камеры гидроуправляемой муфты поворота
газораспределения, в системе предусмотрен
распредвала. На дизельных двигателях семейства
масляный ресивер.
EA288 устанавливается двухступенчатый масляный
насос, который позволяет привести объёмный расход
в соответствие с разными режимами работы
двигателя посредством двух ступеней давления.
Процесс регулирования фаз газораспределения
Когда в процессе регулирования фаз
накопленная в масляном ресивере энергия
газораспределения давление в напорном масляном
поддерживает процесс. Это позволяет обеспечить
канале к рабочим камерам гидроуправляемой
высокие скорости перемещения распредвала
муфты меньше, чем давление в масляном ресивере,
даже при низких давлениях масла.
Масляный ресивер
S526_040
Возрастание давления
Когда гидроуправляемая муфта поворота
распредвала достигает своего крайнего положения,
давление масла в ресивере снова увеличивается.
Накопленное давление в масляном ресивере может
составлять до 1,8 бар.
S526_057
14
Принцип действия регулятора фаз газораспределения
Регулирование фаз газораспределения в дизельных
Из-за использования конструктивно обусловленной
двигателях семейства EA288 позволяет решить две
схемы привода клапанов (каждый распредвал
задачи. Во-первых, более поздний момент открытия
воздействует и на впускные, и на выпускные
впускного клапана обеспечивает увеличение
клапаны) поворот распредвала относительно
завихрения попадающего в камеру сгорания
коленвала приводит к изменению моментов
воздуха. Это улучшает перемешивание топлива
открытия/закрытия также выпускных клапанов. Это
с воздухом.
не будет рассматриваться в объяснениях,
Во-вторых, более поздний момент закрывания
приведённых ниже, поскольку желаемый эффект
впускного клапана уменьшает эффективную
достигается главным образом за счёт изменения
компрессию в цилиндре. В результате снижается
моментов открытия/закрытия впускных клапанов.
температура сжимаемого воздуха, что приводит
Ниже описывается принцип регулирования фаз
к меньшему образованию оксидов азота при
газораспределения для трёх разных фаз:
сгорании топлива.
Фаза 1 — такт впуска
Перестановка в сторону «рано»
Перестановка в сторону «поздно»
S526_005
S526_006
Оба клапана открываются одновременно.
Открыт только впускной клапан, приводимый
Всасываемый воздух попадает в цилиндр через оба
в действие нерегулируемым распредвалом. Весь
клапана.
поток всасываемого воздуха проходит через один
впускной канал, чем достигается его завихрение.
15
Механическая часть двигателя
Фаза 2 — такт впуска
Перестановка в сторону «рано»
Перестановка в сторону «поздно»
S526_007
S526_008
Оба впускных клапана полностью открыты.
Полностью открыт только впускной клапан,
приводимый в действие нерегулируемым
распредвалом; впускной клапан регулируемого
распредвала откроется полностью позднее. За счёт
этого увеличивается завихрение всасываемой
массы воздуха.
16
Фаза 3 — такт сжатия
Перестановка в сторону «рано»
Перестановка в сторону «поздно»
S526_009
S526_010
Поршень движется вверх и начинает сжимать
Закрыт только впускной клапан, приводимый
поступивший в цилиндр воздух. Оба впускных
в действие нерегулируемым распредвалом;
клапана закрываются одновременно или полностью
впускной клапан регулируемого распредвала всё
закрыты.
ещё открыт. Благодаря этому, часть поступившего
в цилиндр воздуха снова из него выдавливается, за
счёт чего снижается эффективная компрессия
в цилиндре. Вследствие более низкой температуры
в такте сжатия, при сгорании смеси образуется
меньше оксидов азота.
17
Механическая часть двигателя
Управление регулированием фаз газораспределения
Регулированием фаз газораспределения управляет
Для изменения углового положения распредвала
блок управления двигателя в соответствии
блок управления двигателя активирует клапан 1
с параметрическими полями и совместно
регулятора фаз газораспределения N205.
с управлением впускной системой. При управлении
Этот электромагнитный клапан воздействует, в свою
регулированием фаз газораспределения
очередь, на сервоклапан. Моторное масло подаётся
учитываются следующие параметры:
через сервоклапан в гидроуправляемую муфту
• частота вращения двигателя;
поворота распредвала. Ротор гидроуправляемой
• рассчитанный блоком управления двигателя
муфты поворачивается в соответствии с командами
крутящий момент;
блока управления двигателя и изменяет угловое
• температура двигателя;
положение распредвала. Обратная связь
• рассчитанное наполнение цилиндров.
осуществляется с помощью датчика Холла G40,
от которого блок управления двигателя получает
информацию об угле поворота распредвала.
Датчик Холла G40
Поворачивающийся
относительно шкива привода
распредвал
Сервоклапан
Клапан 1
регулятора фаз
газораспределения N205
Блок управления двигателя J623
Масляный насос
Частота вращения двигателя
Крутящий момент
Температура двигателя
S526_046
Наполнение цилиндров
18
Клапан 1 регулятора фаз газораспределения N205
Клапан 1 регулятора фаз газораспределения
распредвала и тем самым управлять направлением
установлен в корпусе регулятора фаз
и величиной поворота распредвала. Клапан
газораспределения. Его назначение состоит в том,
приводится в действие блоком управления двигателя
чтобы подавать под давлением масло через
с помощью ШИМ-сигнала.
сервоклапан в гидроуправляемую муфту поворота
Последствия при выходе из строя
При механической неисправности клапана или неисправности в электрической цепи его включения
регулирование фаз газораспределения не выполняется.
Датчик Холла G40
Датчик Холла G40 установлен в корпусе распредва-
Блок управления двигателя регистрирует положение
лов. С его помощью система управления определяет
коленвала посредством датчика числа оборотов
угол поворота регулируемого распредвала.
двигателя G28. Сравнивая сигналы датчиков Холла
Для этого на регулируемом распредвалу установлен
и числа оборотов двигателя, блок управления
задающий ротор, считываемый датчиком Холла.
двигателя определяет текущее положение
регулируемого распредвала относительно
коленвала.
Последствия при выходе из строя
При отсутствии сигнала датчика Холла G40 регулирование фаз газораспределения не производится.
Датчик температуры охлаждающей
жидкости G62
Датчик температуры ОЖ G62 установлен в ГБЦ.
Сигнал этого датчика используется для определения
С его помощью блок управления двигателя J623
момента начала регулирования фаз
регистрирует текущую температуру двигателя.
газораспределения в зависимости от температуры.
Последствия при выходе из строя
При отсутствии сигнала блок управления двигателя J623 работает с заранее заданным замещающим значением
температуры. Регулирование фаз газораспределения не выполняется.
19
содержание .. 1 2 ..