Audi двигатель TDI 2,0L 125 кВт с системой впрыска насос форсунка

Service Training

Двигатель Audi TDI 2,0 л/125 кВт
с системой впрыска насос-форсунка
Программа самообучения 412
В этом выпуске рассказывается об устройстве и принципе работы двигателя TDI 2,0 л 125 кВт с четырьмя клапанами на цилиндр, основное внимание при этом уделено отличиям от варианта мощностью 103 кВт.

412_009
Ссылка
Информация о двигателе TDI 2,0л 103кВт с четырьмя клапанами на цилиндр содер­жится в программе самообучения 316 „Дви­гатель TDI 2,0л".
Оглавление

Введение
Двигатель TDI 2,0 л/125 кВт с системой впрыска насос-форсунка...........4
Механика двигателя

Кривошипно-шатунный механизм.......................................6
Система газораспределения..........................................8
Головка блока цилиндров............................................9
Впускной коллектор................................................ 14
Система выпуска ОГ
Рециркуляция ОГ .................................................. 16
Турбонагнетатель с обратной связью..................................21
Сажевый фильтр ..................................................23

Обзор системы.....................................................24
Датчики...........................................................26
Исполнительные элементы...........................................30

Специальные инструменты...........................................38
В программе самообучения описываются основные положения новых конструкций и принципов их действия, новых компонентов автомобиля или новых технологий.
Программа самообучения не является руководством по ремонту!
Приведённые сведения служат только для облегчения понимания и основываются на
состоянии ПО, действующего на момент создания данной программы самообучения.
Для технического обслуживания и проведения ремонта обязательно использовать актуальную техническую документацию.


Введение
Двигатель TDI 2,0 л/125 кВт с системой впрыска насос-форсунка
В основе двигателя TDI 2,0 л 125 кВт лежит двига­тель TDI 2,0 л мощностью 103 кВт. Мощность двига­теля TDI в 125 кВт выводит его в безусловные лидеры рынка среди 2-х литровых дизельных двига­телей.
Достичь прироста мощности при одновременном снижении расхода топлива и эмиссии вредных веществ удалось благодаря последовательному развитию уже оправдавшей себя технологии.

^11 +
412_002
2,0 л TDI
Технические характеристики
- новый модуль насос-форсунка с пьезоклапаном и давлением впрыска до 2200 бар
- модуль балансирных валов*
- поршни без выборок под клапаны
- керамические или стальные свечи накаливания в зависимости от буквенного обозначения двигателя
- эллиптическая звёздочка (CTC) зубчатого ремня на коленвале
- улучшенный маслоотделитель
- турбонагнетатель с обратной связью
- необслуживаемый сажевый фильтр
*   при продольной установке

■i
412_001

Технические характеристики
Буквенное обозначение двигателя
Тип
рядный четырехцилиндровый дизельный двигатель с турбонагнетателем VTG, DOHC, непосредственный впрыск топлива с турбонаддувом
Рабочий объём в см3
Мощность в кВт (л.с.)
125 (170) при 4200 об/мин
Крутящий момент в Нм
350 Нм при частоте вращения от 1750 до 2500 об/мин
Диаметр цилиндра в мм
Ход поршня в мм
Степень сжатия
Расстояние между цилиндрами в мм
Порядок работы цилиндров
1 - 3 - 4 - 2
Управление двигателя
Bosch EDC 16
Очистка выхлопных газов
окислительный катализатор с покрытием, встроен­ный в сажевый фильтр, регулируемая рециркуляция ОГ с подключаемым охладителем
Норма токсичности ОГ
Механика двигателя
Кривошипно-шатунный механизм
Коленчатый вал
Из-за увеличения мощности до 125 кВт коленчатый вал подвергается повышенным нагрузкам. Поэтому в двигатель устанавливается усиленный кованный коленчатый вал.
Вместо обычных восьми противовесов на коленча­том вале имеется лишь четыре, благодаря чему достигнуто снижение его веса.
Новая конструкция вала обеспечивает также и сни­жение максимальной нагрузки на владыши подшип­ников коленчатого вала.
Кроме этого снижается и шумовая эмиссия, которая может возникать из-за собственных движений и колебаний двигателя.

Коленчатый вал
Поршни
Благодаря отсутствию выборок под клапаны на днище поршня удалось уменьшить огневой пояс между днищем поршня и маслосъёмным кольцом и улучшить протекание процесса завихрения в цилин­дре. Под завихрением здесь понимается круговое движение потока относительно вертикальной оси цилиндра. Завихрение оказывает существенное влияние на качество смеси.
Избавиться от выборок под клапаны удалось за счёт применения более плоских тарелок клапанов и изменённых сёдел клапанов.

412_078
Модуль балансирных валов
При продольной установке двигателя TDI 2,0л 125 кВт в него устанавливается модуль балансир-ных валов, который расположен непосредственно под коленчатым валом в масляном поддоне. Модуль балансирных валов приводится от коленча­того вала через зубчатые колёса. Масляный насос Duocentric интегрирован в модуль балансирных валов.

Конструкция
Модуль балансирных валов состоит из литого чугун­ного корпуса, двух вращающихся в противополож­ных направлениях валов, привода из косозубых зубчатых колёс, а также встроенного масляного насоса Duocentric.
Вращение коленчатого вала передаётся на проме­жуточное зубчатое колесо на наружной стороне корпуса. Оно приводит балансирный вал I. От этого балансирного вала вращение передаётся через пару зубчатых колёс внутри корпуса на балансирный вал II и масляный насос Duocentric.
Привод зубчатыми колёсами устроен таким обра­зом, что балансирные валы вращаются с удвоенной частотой вращения коленчатого вала.
Боковой зазор в зубчатом зацеплении регулируется с помощью слоя, напылённого на промежуточное зубчатое колесо. Этот слой в процессе обкатки дви­гателя снашивается и обеспечивает определённый боковой зазор между зубьями.
Указание
Промежуточное зубчатое колесо всегда подлежит замене при ослаблении крепле­ний промежуточного зубчатого колеса или приводного колеса балансирного вала I.
Механика двигателя
Система
газораспределения
Привод механизма газораспределения осуществля­ется зубчатым ремнём. В состав привода входят приводная шестерня коленчатого вала, шестерни двух распределительных валов, насоса ОЖ, два обводных и один натяжной ролик.

Шестерня распредвала

В качестве приводного колеса механизма газорас­пределения применена эллиптическая шестерня зубчатого ремня (CTC-шестерня). CTC -это сокраще­ние от Crankshaft Torsionals Cancellation. Название означает, что тяговые усилия и крутильные колеба­ния распределительного вала уменьшаются.
Сторона шестерни, имеющая меньший диаметр, облегчает снятие усилий с механизма газораспреде­ления во время горения смеси. Благодаря этому снижаются тяговые усилия в механизме газораспре­деления и смягчаются крутильные колебания. Это позволило отказаться от демпфера распредели­тельного вала.

Охлаждение головки блока цилиндров
Водяная рубашка головки блока цилиндров полно­стью переработана для обеспечения лучшего отвода тепла. По-новому выполнены кольцевые каналы, расположенные вокруг отверстий форсунок впрыска топлива. Охлаждающая жидкость подво­дится к кольцевым каналам по подающим каналам, проходящим между клапанами. Это позволило тер­мически разгрузить области вокруг форсунок и выпускных каналов, которые из-за увеличения мощ­ности до 125 кВт подвергаются повышенным тепло­вым нагрузкам.
Клапаны, модули насос-форсунка и свечи накаливания расположены так же, как и в двига­теле TDI мощностью 103 кВт.

Канал подачи ОЖ
Сёдла клапанов в ГБЦ
Чтобы можно было отказаться от выборок под кла­паны в днище поршня, сёдла клапанов глубже утоп­лены в головку блока цилиндров по сравнению с ГБЦ для поршней с выборками под клапаны. Вместе с использованием более плоских тарелок клапанов это позволило снизить объём, в котором образу­ются вредные вещества.
Клапан со Клапан с
стандартным седлом утопленным седлом

412_080
Механика двигателя
Прокладка ГБЦ
Новая форма прокладки головки блока цилиндров снижает деформацию головки блока и изменение формы цилиндров. Благодаря этому улучшается уплотнение камер сгорания.
Прокладка ГБЦ имеет 5-слойную конструкцию и обладает двумя отличительными признаками:
- уплотнитель камеры сгорания;
- опорные вставки.
Усилия затяжки
Опорные вставки

Опорные Уплотнитель камеры сгорания
вставки
Профилированный по высоте уплотнитель камеры сгорания
Понятие „уплотнитель камеры сгорания" обозна­чает уплотнительную кромку по краю отверстия цилиндра. Он выполнен с различной толщиной вдоль кромки камеры сгорания. Благодаря этой особой форме распределение уси­лий прижима вокруг камеры сгорания при затяжке болтов головки блока цилиндров происходит более равномерно. Это снижает неравномерность сжатия прокладки ГБЦ и искривление формы отверстий цилиндров.
Причиной улучшения уплотнения головки блока цилиндров является различное расстояние от бол­тов ГБЦ до отверстий цилиндров. То есть участки уплотнителя камеры сгорания, расположенные близко к болту ГБЦ, подвергаются высоким уси­лиям прижима. Другие участки, расположенные на большем расстоянии, испытывают пониженные уси­лия прижима.
Эти различия выравниваются благодаря увеличен­ной высоте уплотнителя камеры сгорания на участ­ках с малым усилием прижима и более плоским уплотнителем на участках с высоким усилием прижима.
Восприятие высоких усилий затяжки
Восприятие пониженных усилий затяжки

Различная высота уплотнителя камеры сгорания
Схематичное представление

Пластины с различной высотой профиля
Разрез прокладки головки блока цилиндров^/
412_034
Опорные вставки
Опорные вставки прокладки ГБЦ находятся в зоне обоих крайних цилиндров соответственно. В этих зонах они отвечают за более равномерное распределение усилий затяжки, воспринимаемых от крайних болтов ГБЦ. Благодаря этому снижается изгиб ГБЦ и деформация внешних цилиндров.
Опорные вставки


Разрез прокладки головки блока цилиндров
412_040
Внешние болты ГБЦ из-за небольшой поверхности прилегания головки блока цилиндров в области внешних цилиндров создают большое усилие затяжки. Это ведёт к повышению усилия прижима прокладки ГБЦ и, таким образом, к изгибу головки блока цилиндров. Такой изгиб, в свою очередь, при­водит к деформации внешних цилиндров.
Опорные вставки воспринимают высокое усилие прижима прокладки ГБЦ, снижая таким образом степень изгиба ГБЦ. Благодаря этому улучшению было достигнуто также оптимальное распределе­ние усилий прижима внешних уплотнителей камеры сгорания. Дополнительно снижается и совокупное перемещение головки блока цилиндров во время работы двигателя.
без опорных вставок
Усилия затяжки

Головка блока цилиндров
| 412_037
Большое усилие прижима по краям головки блока цилиндров ведет к её изгибу
с опорными вставками
Усилия затяжки

412_038
Восприятие нагрузки на кромке благодаря стабильной структуре прокладки гБц
Механика двигателя
Крышка ГБЦ
Она изготовлена из пластика и включает в себя маслоотделители картерных газов системы венти­ляции картера. Маслоотделитель интегрирован в крышку, он неразборный и несъёмный.
Маслоотделитель разделён на три зоны:
- грубый маслоотделитель;
- тонкий маслоотделитель;
- ресивер для паров.
Благодаря такой ступенчатой конструкции маслоот­делителя удалось существенно снизить выброс масла через систему вентиляции картера.
Сток масла
Грубая фильтрация

Тонкая фильтрация
Ресивер разрежения
Штуцер впускного коллектора
Клапан регулировки давления
Вид крышки ГБЦ изнутри
Клапан регулировки давления установлен между грубым и тонким маслоотделителем и ограничивает разрежение в картере коленчатого вала. Слишком высокое разрежение может привести к поврежде­нию уплотнений двигателя.
Клапан состоит из мембраны и пружины сжатия. При низком разрежении в канале всасывания кла­пан открывается под действием усилия пружины сжатия.
При высоком уровне разрежения в канале всасыва­ния клапан регулировки давления закрывается и прерывает соединение между грубым и тонким мас­лоотделителями.

412_084

Грубая фильтрация
Грубый маслоотделитель состоит из маслоотража-тельной пластины.
Относительно большие капли масла, которые выно­сятся из картера коленчатого вала потоком газа, отделяются маслоотражательной пластиной и соби­раются на дне грубого маслоотделителя. Через небольшие отверстия в пластиковой крышке масло может по каплям стекать в головку блока цилиндров.

412_011
Тонкая фильтрация
Тонкая фильтрация производится с помощью цик­лонного маслоотделителя с клапаном регулировки давления.
Циклонный маслоотделитель также называют центробежным маслоотделителем. Принцип его действия основан на том, что смесь газа и масла с помощью соответствующего направляющего аппа­рата приводится во вращательное движение. Благодаря центробежной силе частицы масла, кото­рые тяжелее газа, отбрасываются к внешней части потока. Они оседают на стенке корпуса циклонного маслоотделителя и, собираясь в капли, через выпускное отверстие стекают в головку блока цилиндров. С помощью циклонного маслоотдели­теля удаётся выделить из потока газа даже очень маленькие капли масла.
Чтобы избежать появления мешающих возмущений потока при вводе газа во впускной коллектор, цик­лонный маслоотделитель соединён с ресивером для паров.
В нем кинетическая энергия газа снижается. Кроме того, здесь происходит окончательная отфильтровка остатков масла.

412_027

Механика двигателя
Всасывающий патрубок
На двигатель TDI 125 кВт устанавливается алюми­ниевый впускной коллектор с вихревыми заслон­ками. Закрывание вихревых заслонок приводит к существенному снижению эмиссии окиси углерода (CO) и углеводородов (HC).
Основной ресивер

Кулиса
переключения
Конструкция
Внутри впускного коллектора проходит стальной переключающий вал, который приводится вакуум­ным исполнительным элементом через кулису пере­ключения.
Подача разрежения на вакуумный исполнительный элемент производится через электромагнитный клапан, клапан заслонки впускного коллектора N316. Требуемое разрежение вырабатывается тан-демным насосом.
Особенностью конструкции впускного коллектора является то, что впускной канал каждого цилиндра разделён на канал наполнения и вихревой канал, но вал переключения перекрывает вихревыми заслон­ками лишь канал наполнения. При закрытой вихревой заслонке всасывание про­изводится только через вихревой канал. Это приво­дит к возрастанию скорости потока в этом канале.
Вихревые заслонки могут принимать лишь два поло­жения: „открыто" или „закрыто". Без разрежения на исполнительном механизме вихревые заслонки находятся в положении „открыто" (аварийное поло­жение).
Функционирование
Вихревые заслонки в положении „закрыто"
Благодаря повышению скорости потока в вихревом канале при закрытой вихревой заслонке, а также конструкции и расположению вихревого канала, при малом объёме потока всасываемого воздуха сте­пень его завихрения в цилиндре улучшается. Этот желаемый эффект усиливает вращение входящего в цилиндр воздушного заряда. Это вращение заряда воздуха и увеличение скоро­сти потока особенно необходимы в нижнем диапа­зоне частот вращения коленчатого вала и при пониженном крутящем моменте двигателя, чтобы обеспечить лучшее смесеобразование. За счёт этого достигается снижение расхода топлива и уменьшение эмиссии вредных веществ.
Вихревые заслонки удерживаются в закрытом положении в диапазоне частот вращения от 950 об/мин до 2200 об/мин, в зависимости от крутя­щего момента двигателя. При пуске двигателя и в режиме принудительного холостого хода вихревые заслонки всегда открыты.
Выпускные клапаны

Канал наполнения (закрыт)
Камера сгорания
Всасывае­мый воздух
412_069
Впускные клапаны
Вихревой канал
Вихревые заслонки в положении „открыто"
Канал
наполнения (открыт)
В диапазоне высоких частот вращения и большого крутящего момента двигателя вихревые заслонки открыты, чтобы достичь высокой степени наполне­ния цилиндра. В этом случае воздух входит в цилиндр через оба канала всасывания. Требуемая для нормального смесеобразования степень завих­рения при высоких частотах вращения достигается благодаря высокой скорости потока.
Управление клапана заслонки впускного коллек­тора N316 осуществляет блок управления двига­теля в соответствии с характеристикой.

Всасывае­мый воздух
412_070
Вихревой канал

Система выпуска ОГ
Рециркуляция ОГ
Двигатель TDI мощностью 125 кВт оборудован пере­работанной системой рециркуляции ОГ. Необходи­мость адаптации системы рециркуляции ОГ была обусловлена добавлением сажевого фильтра, новым положением турбонагнетателя над впускным коллектором и увеличением мощности двигателя.

Легенда
A     всасываемый воздух
B     заслонка впускного коллектора с дат­чиком положения заслонки и двигате­лем заслонки впускного коллектора V157
C клапан рециркуляции ОГ N18 с потен­циометром системы рециркуляции ОГ G212
D     клапан заслонки впускного коллек­тора N316
E     блок управления двигателя J623
Рподвод ОГ
G     впускной коллектор
H     датчик температуры ОЖ G62
I      выпускной коллектор
J     охладитель ОГ
K     переключающий клапан охладителя системы рециркуляции ОГ N345
412_077
Конструкция и принцип функционирования
Отработавшие газы отбираются на стороне выпуска из выпускного коллектора и через переключающий клапан подаются к охладителю ОГ. Оттуда они вво­дятся в клапан рециркуляции ОГ по трубке. Если смотреть по направлению потока, то клапан рецир­куляции ОГ находится после заслонки впускного коллектора с электроприводом.
Задача
Целью рециркуляции ОГ является уменьшение эмиссии окислов азота. Рециркуляция ОГ снижает уровень окислов азота по следующим причинам:
- введение рециркулируемых отработавших газов снижает количество кислорода, расходуемого на сгорание смеси;
- благодаря введённым рециркулируемым ОГ сни­жается скорость горения и связанный с ней рост температуры в камере сгорания.
Охладитель ОГ
Из-за повышенной мощности двигателя TDI 125 кВт он имеет больший охладитель ОГ. Охладитель ОГ установлен под турбонагнетателем на картере двигателя с помощью резьбовых креплений.
Турбонагнетатель
Выпускной коллектор

412_013
Охладитель ОГ
Конструкция
Отток ОЖ
Каналы охлаждения Трубчатый кожух

Кулиса
переключения
412_041
Приток ОЖ
Байпасный канал
Конструкция
Новый охладитель ОЖ, в отличие от предыдущей модели, размещён в гладком трубчатом корпусе. Трубчатый корпус внутри разделён на две части. В верхней части выполнены тонкие каналы для охлаж­дения ОГ, которые омываются охлаждающей жид­костью.
В нижней части находится одна более толстая трубка, которая выполняет роль байпасного канала, перепускающего ОГ мимо охладителя, и проход через которую может быть открыт или закрыт с помощью заслонки.
Заслонка приводится вакуумным исполнительным механизмом с переключающей кулисой. При отсут­ствии разрежения заслонка перекрывает байпас-ный канал.
Разрежение к вакуумному исполнительному меха­низму подводится через электрический клапан (переключающий клапан системы рециркуляции ОГ N345).

Система выпуска ОГ
Функционирование
При температуре ОЖ ниже 34 °C охлаждение ОГ Охлаждение ОГ не активировано
отключено. Заслонка закрывает каналы охлажде-
ния, байпасный канал открыт. ОГ поступают во впускной коллектор без охлаждения.
При холодном запуске двигателя подача неохлаж­дённых ОГ обеспечивает более быстрое достиже­ние рабочей температуры двигателя и катализа­тора. Поэтому охладитель остаётся закрытым до выполнения условий включения.

Заслонка закрывает каналы охлаждения, байпасный канал открыт
Начиная с температуры ОЖ 35 °C заслонка закры- Охлаждение ОГ активировано
вает байпасный канал, подключая охладитель ОГ.
При этом блок управления двигателя посылает сиг­нал управления на переключающий клапан охлади­теля системы рециркуляции ОГ N345. Поток рециркулируемых ОГ идёт теперь по каналам охлаждения.
Благодаря введению охлаждённых ОГ достигается снижение уровня эмиссии оксидов азота, особенно при высоких температурах горения смеси.

Заслонка закрывает байпасный канал, канал охлаждения открыт
Клапан рециркуляции ОГ
В двигателе TDI 125 кВт устанавливается новый клапан рециркуляции ОГ.
Он находится непосредственно на входе во впускной коллектор и приводится электрическим способом.
Подвод ОГ

412_030
Конструкция
На клапане рециркуляции ОГ имеется боковой фла­нец, который подключён к магистрали подвода ОГ из охладителя.
Приводимая электродвигателем тарелка клапана (клапан рециркуляции ОГ N18) открывает или закрывает соединение с магистралью подвода ОГ. Ход тарелки клапана регулируется бесступенчато с помощью винтового редуктора. Этим регулируется количество вводимых ОГ. Положение тарелки кла­пана распознаётся встроенным бесконтактным дат­чиком (потенциометр системы рециркуляции ОГ G212). Возвратная пружина обеспечивает закрытое положение тарелки при выходе из строя клапана рециркуляции ОГ.
Корпус
Тарелка клапана

Функционирование
Блок управления двигателя согласно характерис­тике управляет приводом тарелки клапана и таким способом в зависимости от режима работы двига­теля определяет, какое количество ОГ подаётся во впускной коллектор с изменяемой геометрией. Объём подаваемых ОГ определяется на основании сигнала расходомера воздуха.
Фланец магистрали подвода ОГ
Ссылка
Информация о потенциометре системы рециркуляции ОГ G212 изложена на стра-/^_|_ \   нице 27 этой программы самообучения.
Система выпуска ОГ
Заслонка впускного коллектора
Двигатель TDI мощностью 125 кВт оснащён заслон­кой впускного коллектора с электроприводом. Если смотреть по направлению потока, то она установ­лена перед клапаном рециркуляции ОГ. Задача заслонки впускного коллектора заключа­ется в поддержании подачи ОГ во впускной канал за счёт создания разрежения в зоне за регулирую­щей заслонкой.
Её положение регулируется бесступенчато, что поз­воляет провести адаптацию под любую нагрузку и частоту вращения.
При остановке двигателя регулирующая заслонка закрывается, чтобы обеспечить остановку двига­теля без рывков.
Подвод ОГ

412_031
Конструкция
Заслонка впускного коллектора состоит из корпуса, регулировочной заслонки и привода со встроенным бесконтактным датчиком для распознавания положения заслонки.
Привод включает в себя электродвигатель (элект­родвигатель заслонки впускного коллектора V157) с тормозящим приводом. Возвратная пружина обес­печивает установку регулировочной заслонки в положение „открыто" при отключении напряжения питания (аварийное положение). В этом положении она не влияет на поток воздуха.
Корпус

Вал заслонки с возвратной пружиной
Функционирование
Управляющее постоянное напряжение на электро­двигатель заслонки впускного коллектора подаётся непосредственно с блока управления двигателя. Встроенный датчик (датчик положения заслонки впускного коллектора) передаёт в блок управления двигателя информацию о фактическом положении заслонки.
Регулировочная заслонка
Привод
<<< Предыдущая страница  1     Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я