Skoda - Двигатель TSI 1.2л 77 кВт с турбонаддувом

Service Training

Программа самообучения 443
Двигатель TSI 1,2 л 77 кВт стурбонаддувом
Устройство и принцип действия

Этот двигатель TSI 1,2л 77кВт заменяет двигатель 1,6 л 75 кВт с системой впрыска во впускной коллектор. По сравнению с ним, новый двигатель позволяет достичь более высоких динамических характеристик при существенном снижении расхода топлива, а значит, и меньшем выбросе CO2. Уровень выброса CO2 стал важным фактором, на который обращает внимание клиент, принимая решение о покупке автомобиля.
Концерн Volkswagen последовательно реализует стратегию развития технологии TSI, и новым двигателем TSI 1,2 л продолжает развивать успех этого семейства двигателей. При модернизации небольших по рабочему объёму, но мощных двигателей этого модельного ряда основной упор делался на последовательную оптимизацию мощностных характеристик и облегчение конструкции.
Двигатель с новым алюминиевым блоком цилиндров и заново переработанным процессом сгорания топлива в линейке двигателей Volkswagen сочетает в себе быструю реакцию на нажатие педали акселератора, низкий расход топлива и снижение затрат для клиентов.

На следующих страницах Вашему вниманию будут представлены устройство и принцип работы новейшего двигателя TSI 1,2л 77кВт с турбонаддувом.
Дополнительную информацию о механической части и системе управления двигателя Вы найдете в программе самообучения 405 «Двигатель TSI 1,4л-90кВт с турбонаддувом».
i-
Программа самообучения информирует об устройстве и принципе действия новых разработок!
Программа самообучения не актуализируется.
Для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту необходимо использовать предназначенную для этого сервисную литературу.
Внимание Примечание
Оглавление
Введение...................................................4
Двигатель TSI 1,2 л 77 кВт с турбонаддувом..........................4

Механическая часть двигателя...............................6
Двигатель........................................................6
Корпус привода ГРМ из двух частей.................................6
Блок цилиндров ..................................................7
Газораспределительный и кривошипно-шатунный механизмы ..........8
Головка блока цилиндров с двумя клапанами на цилиндр .............10
Простой наддув с помощью турбонагнетателя .......................14
Система вентиляции картера......................................16
Система смазки .................................................17
Система охлаждения.............................................18

Система управления двигателя .............................22
Обзор элементов системы управления..............................22
Блок управления двигателя........................................24
Исполнительные элементы ........................................29
Функциональная схема...........................................30

Обслуживание............................................32
Специальные инструменты........................................32
Проверьте свои знания.....................................34

Введение

Двигатель TSI 1,2л-77 кВт с турбонаддувом
Основой для создания этого двигателя стал TSI 1,4 л
90 кВт с турбонаддувом.
При разработке двигателя TSI 1,2 л 77кВт
в первую очередь преследовались три цели:
- снижение массы по сравнению с TSI 1,4 л 90 кВт,
- уменьшение внутренних потерь на трение,
- разработка нового процесса вихревого сгорания топлива.

Технические особенности
• Заново разработанный алюминиевый блок цилиндров с инновационными гильзами цилиндров из серого чугуна.
• ГБЦ с двумя клапанами на цилиндр, ГРМ с наклонным расположением клапанов
и роликовыми толкателями с приводом цепью, угол седла клапанов 12°, полусферическая камера сгорания.
• Стальной коленчатый вал с уменьшенными до 42 мм диаметрами шатунных и коренных подшипников.
• Облегченная поршневая группа с низким трением, с пакетом поршневых колец
с уменьшенным трением.
• Контур циркуляции масла с уменьшенным расходом масла и масляным насосом
с оптимизированным КПД.
• Отключаемый насос системы охлаждения.
• Разъёмный, удобный для обслуживания корпус привода ГРМ облегченной конструкции,
с крышками из пластика и магниевого сплава.
• Модуль турбонагнетателя с электрическим направляющим аппаратом.
• Интегрированная в блок цилиндров и ГБЦ система вентиляции картера с системой сепарации масла.
• Катушка зажигания.

Технические характеристики
Внешняя скоростная характеристика
Максимальный крутящий момент составляет 175 Н-м. Он остается постоянным в диапазоне 1550-4100 об/мин. Таким образом, крутящий момент при частоте вращения 1550 об/мин примерно на 45% выше, чем у предыдущего двигателя.
Максимальную мощность — 77 кВт — двигатель развивает при 5000 об/мин.

[Н-м] 205 185 165 145 125 105
85 65 45 25
1000 2000 3000 4000 5000 6000 [об/мин]
—        Мощность, кВт S443_073
™     Крутящий момент, Н-м

Буквенное обозначение двигателя
Конструктивное исполнение
4-цилиндровый рядный двигатель
Рабочий объём
Диаметр цилиндра
Ход поршня
Количество клапанов на цилиндр
Степень сжатия
Максимальная мощность
77кВт при 5000 об/мин
Максимальный крутящий момент
175 Н-м при 1550-4100 об/мин
Система управления двигателя
Continental Simos 10
Неэтилированный бензин с октановым числом 95
Нейтрализация ОГ
Трехконтурный катализатор с лямбда-регулированием
Соответствие нормам токсичности ОГ
Механическая часть двигателя

Двигатель

Благодаря конструктивным мерам массу двигателя
TSI 1,2 л 77кВт, по сравнению с двигателем TSI 1,4 л
90 кВт, удалость снизить на 24,5кг.
Но достижению целей модернизации способствует
также уменьшение трения и новый процесс сгорания
Массы в сравнении

Корпус привода ГРМ из двух частей
Корпус привода ГРМ состоит из двух частей. Верхняя крышка выполнена из пластика и может сниматься отдельно.
Нижняя крышка изготовлена из магниевого сплава литьём под давлением. Она крепится специальными болтами из алюминиевого сплава. Снять её можно, не снимая головку блока цилиндров.
Верхняя крышка корпуса привода ГРМ

Следует учитывать, что для монтажа нижней крышки корпуса привода ГРМ можно применять только специальные алюминиевые болты.
Алюминиевые болты без покрытия
Нижняя крышка корпуса привода ГРМ
Блок цилиндров
Блок цилиндров изготовлен литьём под давлением из алюминия. Благодаря этому его масса, по сравнению с блоком цилиндров из серого чугуна с пластинчатым графитом, применяемого, к примеру, в двигателе TSI 1,4 л 90кВт, меньше на 14,5кг.
Как и у двигателя TSI 1,4 л 90 кВт, блок цилиндров имеет конструкцию с «мокрыми гильзами» open-deck. Это означает, что перемычки между гильзами цилиндров отсутствуют.
Такая конструкция имеет два преимущества:
- исключается образование в данной области пузырьков воздуха, которые, особенно в двухконтурной системе охлаждения, могут привести к проблемам удаления воздуха и охлаждения;
- при сборке ГБЦ и блока цилиндров, благодаря «развязке» блока гильз и блока цилиндров деформация цилиндров меньше, и она более равномерная, чем в конструкции типа closed deck с перемычками. Это снижает расход масла, поскольку поршневые кольца могут лучше компенсировать эту уменьшенную деформацию.
Наружная стенка Гильза ^
I .      ^^^^    " S443_004
\ Блок цилиндров
\    '-     Фасонная канавка '
'-      Гильза с профилированной наружной поверхностью
Гильзы цилиндров из серого чугуна
Литые гильзы цилиндров из серого чугуна имеют профилированную поверхность (обращенную к блоку цилиндров) из фасонных канавок. Это обеспечивает прочное неразборное соединение (скрепление) между блоком цилиндром и гильзами цилиндров.
Это приводит к меньшей деформации блока цилиндров. Дополнительно предупреждается неравномерное распределение тепла, имеющее место у гильз цилиндров из серого чугуна без фасонных канавок в результате образования зазоров.
Механическая часть двигателя


Газораспределительный
и кривошипно-шатунный механизмы
В конструкции газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов был реализован ряд мер с целью снижения трения и уменьшения массы, а также для повышения жесткости коленчатого вала.
Газораспределительный механизм
Схема ГРМ изменена с четырех клапанов на цилиндр на два клапана на цилиндр.
Опоры распредвала уменьшены для большего снижения трения и уменьшения массы.
Благодаря схеме газораспределения с двумя клапанами на цилиндр планки натяжителей и успокоителей удалось выполнить с большими радиусами, обеспечивающими низкое трение.
Распредвал в исполнении для ГРМ с двумя клапанами на цилиндр

Звёздочка распредвала
Планка успокоителя
Зубчатая цепь привода
Гидравлический натяжитель цепи
Планка натяжителя
Звёздочка коленвала
Распредвал приводится необслуживаемой цепью. Цепь натягивает гидравлический натяжитель цепи. Он прижимает планку натяжителя, расположенную под звёздочкой распредвала, к цепи. Расположенная напротив планки натяжителя планка успокоителя гасит сильные колебания цепи.

Кривошипно-шатунный механизм
Диаметры коренных и шатунных шеек уменьшены до 42 мм.
Для повышения жесткости коленвала ширина коренных и шатунных подшипников была уменьшена.
В подверженных изгибу местах коленвала его щеки выполнены более широкими.
Поршневые кольца имеют меньшее трение.

Поршневые кольца

Звёздочка масляного насоса
Коленчатый вал
Щека коленчатого вала
Коренной подшипник
Привод масляного насоса тоже осуществляется необслуживаемой зубчатой цепью.
Механическая часть двигателя


Головка блока цилиндров с двумя клапанами на цилиндр
Переход от конструкции ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр к конструкции с двумя клапанами на цилиндр снижает трение и уменьшает массу. Однако этого требует другого расположения впускных клапанов и свечей зажигания. Благодаря опыту, приобретенному в области непосредственного впрыска в двигателях семейства TSI, удалось определить для этого двигателя требования относительно смесеобразования, завихрения воздушного потока в цилиндре и скорости горения, и реализовать их в процессе сгорания топлива с использованием ГРМ с двумя клапанами на цилиндр с жестко заданными фазами газораспределения.
Головка блока цилиндров имеет следующие технические особенности:
-   клапаны наклонены на угол 12° от вертикальной -   диаметр тарелок впускных клапанов 35,5 мм,
оси двигателя; выпускных — 30 мм;
-   длинноходная конструкция с ходом поршня -   выпускные клапаны с натриевым наполнителем.
75,6 мм и диаметром 71 мм улучшает поступление смеси в цилиндры в такте впуска ивыпуска;
Форсунки установлены на стороне впускных клапанов, а свечи зажигания — на стороне выпускных.
Вертикальная ось двигателя
Сторона впуска

Угол развала клапанов
Сторона выпуска
Диаметр впускного клапана: 35,5мм '■.      |     / Диаметр выпускного клапана: 30мм
Вихревой впускной канал Вихревой впускной канал
Впускной канал        (для создания вихря в цилиндре)
Так как теперь в ГРМ два клапана на цилиндр, то для качественного смесеобразования был разработан новый процесс вихревого сгорания топлива. При этом впускной канал выполнен так, что воздух поступает в цилиндр с вращательным движением (завихрением). Вместе с т. н. маскированием это создает выраженное вихревое движение поступающего воздуха во всей камере сгорания между полостью камеры сгорания в поршне и головке блока цилиндров. В результате обеспечивается эффективное смесеобразование и распределение смеси в камере сгорания, малая

задержка самовоспламенения, высокая скорость
Завихрение
горения, а также высокая детонационная стойкость. поступающего воздуха
Впускные клапаны
Сёдла впускных клапанов имеют специальное конструктивное исполнение (маскирование клапанов). Благодаря ему воздух при малых ходах клапана может поступать в цилиндр только в определённом месте. При этом он направляется к стенке цилиндра так, что возникает более мощное завихрение и поток приобретает большую скорость. Это способствует образованию гомогенной топливовоздушной смеси в камере сгорания.
Характер потока без маскирования
Впускной Поступающий воздух

Седло клапана Камера сгорания
Характер потока с маскированием


Маскирование клапана
Маскирование усиливает завихрение воздуха
Механическая часть двигателя
Фазы газораспределения
При выборе фаз газораспределения преследовались следующие цели:

высокая равномерность работы двигателя на холостом ходу,
хороший разгон с полной нагрузкой при низких оборотах двигателя,
незначительные насосные потери.

13° после НМТ
Till '   I   I   I   i   I   I  I  1   I   I  [  1   I  I  I   '   I  I  [   I   [  I  I   I   М  I   I   I  I  1   [  1   '   1   1   [ I
-220°    -180"      -140°      -100°       -60°       -20°   0° 20°        60° 80°       140°       180° 220°
* Фазы газораспределения соотносятся при открытии клапана на 1 мм.       Угол п°ворота коленвала,
Выпускной клапан
Меры, предпринятые для достижения Впускной ююпсм -
поставленных целей
- Для равномерной работы двигателя на холостом ходу и во время двойного впрыска при разогреве катализатора требуется малый угол перекрытия клапанов. Это позволяет исключить повторное всасывание выпущенных ОГ
и ухудшение смесеобразования.
- Чтобы предупредить всасывание выпущенных ОГ находящимся в такте впуска цилиндром, выпускные клапаны открываются в диапазоне 180° угла поворота коленвала. Благодаря этому выпускные клапаны находящегося в такте выпуска цилиндра своевременно закрываются,
и количество остаточных газов в находящемся в такте впуска цилиндре дополнительно снижается.
- Для хорошего ускорения при полной нагрузке на низких оборотах двигателя впускные клапаны открываются в диапазоне примерно 175°. Благодаря этому впускной клапан оказывается закрыт прежде, чем свежая смесь начнет снова вытесняться из цилиндра поднимающимся поршнем.
- Чтобы обеспечить поступление в в цилиндр максимально возможного количества свежей смеси, ход клапанов, по сравнению с двигателем TSI 1,4л 90кВт, увеличен с 9 мм до 9,5 мм.
Форсунки
Форсунки тоже оказывают на смесеобразование важное влияние.
К примеру, чем меньше размер капель впрыскиваемого топлива, тем быстрее оно смешивается с поступающим воздухом.
Давление впрыска лежит в пределах от 40 до 125 бар.

На смесеобразование оказывают влияние следующие факторы:
количество и направление струй впрыскиваемого топлива,
давление впрыска,
время впрыска,
размер капель топлива.
Форсунка с 6 отверстиями

Блок цилиндров
Шесть струй каждой отдельной форсунки ориентированы таким образом, что образуется оптимальное пространственное распределение топлива.
Благодаря этому обеспечивается быстрое
и эффективное перемешивание топлива
с поступающим из вихревого канала воздухом.
Механическая часть двигателя
Простой наддув с помощью турбонагнетателя

Тракт наддувочного воздуха
Поскольку динамические характеристики двигателя в случае турбонаддува в наибольшей степени зависят
от скорости включения турбонагнетателя в эффективный режим наддува, объем впускного коллектора был уменьшен. Вследствие этого турбонагнетателю приходится сжимать меньший объём воздуха, и требуемое давление наддува достигается быстрее.
Как и у двигателя TSI 1,4 л 90 кВт, в этом двигателе применяется жидкостная система охлаждения наддувочного воздуха. При этом наддувочный воздух охлаждается во впускном тракте интеркулером, через который протекает охлаждающая жидкость.
Турбонагнетатель с направляющим аппаратом турбонагнетателя V465 и датчиком положения направляющего аппарата G581
Датчик давлениянаддува G31 с датчиком температуры воздухана впуске G299

Датчик давления во впускном коллекторе G71 с датчиком температуры воздуха на впуске G42
Впускной коллектор с интеркулером
Отличия от двигателя TSI 1,4 л 90кВт
Давление наддува регулируется электрическим направляющим аппаратом. Электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75, вакуумный привод и перепускной клапан турбонагнетателя N249 больше не используются.
Благодаря меньшей инерционности электрического направляющего аппарата перепускной клапан в режиме принудительного холостого хода открывается быстрее, и таким образом помпаж нагнетателя уменьшается.

Модуль турбонагнетателя с электрическим направляющим аппаратом
Требования к турбонагнетателю этого двигателя особенно высоки, поскольку он должен обеспечить характерные для двигателей TSI динамические характеристики, такие как ранняя реакция и высокий крутящий момент при низких оборотах двигателя.
Для обеспечения требуемых характеристик, помимо уменьшения объёма впускного коллектора, в отношении турбонагнетателя были предприняты следующие конструктивные меры:
- угол атаки набегающего потока ОГ на турбинное колесо был выбран таким образом, что момент инерции турбинного колеса преодолевается с максимальной лёгкостью, и вследствие этого турбинное колесо быстрее достигает высокой частоты вращения.
- перепускной клапан регулируется электрическим направляющим аппаратом турбонагнетателя, который имеет очень быструю характеристику срабатывания и высокое усилие привода.


Механическая часть двигателя
Система вентиляции картера

Штуцер системы вентиляции картера
Система подачи воздуха в картер обеспечивает продувку картера и уменьшает образование конденсата в масле. Воздух подается через шланг от воздушного фильтра к картеру расредвала.
Обратный клапан обеспечивает постоянную подачу воздуха и предупреждает прямое отсасывание нефильтрованных картерных газов. Кроме того, обратный клапан сконструирован таким образом, что открывается при возникновении в картере двигателя избыточного давления. Благодаря этому повреждение уплотнений вследствие избыточного давления исключается.

Подвод воздуха
от воздушного фильтра
Обратный клапан
Система удаления картерных
газов Отвод газов внутри двигателя, через блок
цилиндров, ГБЦ и клапанную крышку
В отличие от двигателя TSI 1,4 л 90 кВт, здесь применяется внутренняя система удаления картерных газов.
К блоку цилиндров привинчен маслоотделитель из пластика. В нем масло отделяется от газов и стекает обратно в масляный поддон. Затем газы поступают из блока цилиндров в ГБЦ. В зависимости от того, где имеется большее разрежение, они направляются непосредственно во впускной коллектор или движутся дальше к клапанной крышке, пока не окажутся перед насосным колесом турбонагнетателя. Внутренний отвод газов предупреждает замерзание системы вентиляции картера.

Обратныйклапан
Ввод газов перед Ввод газов во
насосным колесом впускной коллектор
турбонагнетателя с обратным клапаном
Система смазки
Контур системы смазки
Уменьшенные размеры коренных и шатунных вкладышей, а также схема ГРМ с двумя клапанами на цилиндр и только одним распределительным валом ведут к значительному снижению количества масла, необходимого для смазывания двигателя. Это позволяет установить масляный насос меньшего размера и снизить среднюю производительность, по сравнению с регулируемым масляным насосом, примерно на 50%.
Регулирование давления масла осуществляется клапаном регулирования давления, расположенным за масляным фильтром. Тем самым, вне зависимости от заполнения масляного фильтра, в двигателе всегда поддерживается достаточное давление масла.
Масляный фильтр


Масляный насос системы смазки с мокрым картером
Привод масляного насоса
Масляный насос Duo-Centric присоединен к блоку цилиндров снизу и приводится необслуживаемой зубчатой цепной передачей от коленчатого вала. Для снижения трения он исполнен как масляный насос системы смазки с мокрым картером и приводится с пониженной частотой вращения (передаточное отношение = 0,6).

Звёздочка масляного насоса
Механическая часть двигателя

Система охлаждения

Как и двигатель TSI 1,4 л 90 кВт, этот двигатель имеет до двух точек сопряжения двух независимых систем охлаждения. Одна система, как и прежде, для охлаждения двигателя, вторая система — для охлаждения наддувочного воздуха. Благодаря обоим точкам сопряжения может быть использован общий расширительный бачок ОЖ.
Разница температур между системой охлаждения двигателя и системой охлаждения наддувочного воздуха может составлять до 100°C.
Особенности системы охлаждения двигателя
- отключаемый механический насос системы охлаждения,
- двухконтурная система охлаждения с разной температурой ОЖ в ГБЦ и блоке цилиндров.
Особенности системы охлаждения наддувочного воздуха
- электрический циркуляционный насос ОЖ,
- проточный интеркулер во впускном коллекторе.

Компоненты
a   Расширительный бачок
b   Теплообменник системы отопления
c Циркуляционный
насос ОЖ V50 d   Отключаемый механический
насос системы охлаждения e   Интеркулер во впускном коллекторе гТермостат 1
gТермостат 2
от блока цилиндров h   Масляный радиатор i Турбонагнетатель j    Дополнительный радиатор
системы наддува kРадиатор l    Обратный клапан шДроссель
Система охлаждения двигателя Система охлаждения наддувочного воздуха

Для обеспечения охлаждающей способности контура охлаждения наддувочного воздуха после каждой разгерметизации из него необходимо удалять воздух. Удаление воздуха осуществляется либо с помощью приспособления для заправки системы охлаждения VAS 6096, либо с помощью Ведомой функции «Заправка системы охлаждения и удаление воздуха из системы». Следовать указаниям, содержащимся в ELSA.

Система охлаждения двигателя
В этом двигателе применяется надежная и проверенная двухконтурная система охлаждения. Раздельное управление циркуляцией охлаждающей жидкости в ГБЦ и блоке цилиндров позволяет начинать охлаждение этих узлов в разное время. Управление циркуляцией ОЖ осуществляется с помощью двух термостатов в корпусе распределителя ОЖ.
Один термостат для ГБЦ, другой — для блока цилиндров.
Двухконтурная система охлаждения имеет следующие преимущества:

Блок цилиндров нагревается быстрее, поскольку охлаждающая жидкость до достижения температуры 87°C остается в блоке. Ускоренный прогрев стенок цилиндров снижает выброс углеводородов.
Поскольку охлаждающая жидкость в ГБЦ нагревается быстрее, чем в блоке цилиндров, отдельный контур циркуляции позволяет заблаговременно начать охлаждение камер горения. Благодаря этому камеры лучше наполняются смесью, снижается опасность детонации и в атмосферу выбрасывается меньшее количество оксидов азота.

<<< 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