Volkswagen: Двигатели 2,5л TDI в Crafter. Устройство, принцип действия

Управление двигателя

Регулировка давления наддува

Система регулировки давления наддува регулирует
объем воздуха, сжимаемого турбонагнетателем.

Турбонагнетатель повышает давление во впускном
тракте двигателя, таким образом, за один цикл в
цилиндр поступает большее количество воздуха.
Соответственно, для сгорания большего количества
топлива предоставляется больше кислорода. Таким
образом, при прежних характеристиках рабочего
объема и частоты вращения достигаются лучшие
показатели мощности.

Повышение мощности достигается также за счет
использования радиатора наддувочного воздуха.
Поступающий через воздушный фильтр воздух для
сгорания сильно нагревается на пути к двигателю,
особенно в турбонагнетателе. Происходит
снижение плотности воздуха и, таким образом,
количества кислорода, имеющегося для процесса
горения. В радиаторе наддувочного воздуха воздух
вновь охлаждается. Благодаря чему плотность
воздуха вновь повышается. Затем воздух подается в
камеру сгорания.

Легенда
1 - Вакуумная система
2 - Блок управления двигателя J623
3 - Всасываемый воздух
4 - Интеркулер
5 - Электромагнитный клапан ограничения

давления наддува N75

6 - Компрессор турбонагнетателя
7 - Пневматический исполнительный элемент
8 - Турбонагнетатель с системой регулировки
положения направляющих лопаток
9 - Датчик давления наддува G31/Датчик
температуры всасываемого воздуха G42

S371_230

Датчик давления наддува G31/датчик температуры всасываемого
воздуха G42

Последствия при пропадании сигнала

При пропадании сигнала запасной функции не
предусмотрено.
Происходит отключение ограничения давления
наддува и резко снижается мощность двигателя.

Датчик температуры всасываемого
воздуха G42

Использование сигнала

При помощи сигнала датчика давления наддува
определяется текущее давление воздуха во
впускном коллекторе.
Этот сигнал необходим блоку управления двигателя
для регулировки давления наддува.

Использование сигнала

Блок управления двигателя использует сигнал
датчика температуры всасываемого воздуха для
регулировки давления наддува. Так как температура
влияет на плотность воздуха, то блок управления
двигателя использует сигнал как корректирующую
величину.

Датчик давления наддува G31 и датчик температуры
всасываемого воздуха G42 соединены в один узел и
расположены во впускном коллекторе.

Датчик давления наддува G31

S371_300

Управление двигателя

Электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75

Электромагнитный клапан ограничения давления
наддува является электропневматическим клапаном.
Он расположен в моторном отсеке сверху над
правым лонжероном. Электромагнитный клапан
управляет разрежением, необходимым для
регулировки направляющих лопаток при помощи
пневматического исполнительного элемента.

Последствия при выходе клапана из строя

При выходе клапана из строя разрежение не будет
поступать на пневматический исполнительный
элемент. Пружина в пневматическом
исполнительном элементе перемещает систему тяг
механики регулировки таким образом, что
направляющие лопатки турбонагнетателя
приводятся в положение с отвесным углом установки
(аварийное положение). При невысокой частоте
вращения и низком давлении ОГ давление наддува
тоже низкое. Мощность двигателя снижена.

Турбонагнетатель

В двигателе TDI 2,5 л в Crafter давление наддува
производится регулируемым турбонагнетателем.
Он оснащен регулируемыми направляющими
лопатками, при помощи которых можно
корректировать подачу ОГ на турбинное колесо.
Преимуществом данного варианта является
достижение оптимального давления наддува по
всему диапазону частоты вращения и, таким
образом, хорошего сгорания. Использование
регулируемых направляющих лопаток обеспечивает
в нижнем диапазоне частоты вращения высокий
крутящий момент и хорошие условия пуска, в
верхнем диапазоне частоты вращения - низкое
потребление топлива и низкий уровень эмиссии ОГ.
Регулировка положения направляющих лопаток
осуществляется при помощи системы тяг,
работающей от разрежения.

Принцип функционирования
регулируемого турбонагнетателя описан
в программе самообучения SSP 190
„Регулируемый турбонагнетатель“.

S371_122

S371_306

Рециркуляция ОГ

Количество рециркулируемых ОГ регулируется на
основании характеристики блока управления
двигателя при помощи клапана рециркуляции ОГ.
Количество рециркулируемых ОГ зависит в
основном от частоты вращения двигателя,
количества впрыскиваемого топлива, объема
всасываемого воздуха, температуры всасываемого
воздуха и давления воздуха.
В магистрали ОГ перед сажевым фильтром
расположен широкополосный лямбда-зонд. При
помощи лямбда-зонда можно контролировать долю
кислорода в ОГ в более широком диапазоне.

Рециркуляция ОГ используется с целью снижения
уровня эмиссии оксидов азота.
В ходе рециркуляции ОГ часть отработанных газов
снова отводится в зону сгорания смеси.

При этом уменьшается доля кислорода в топливно-
воздушной смеси, что приводит к замедлению
процесса сгорания. Благодаря этому снижается
пиковая температура сгорания смеси и уменьшается
уровень эмиссии оксидов азота.

Сигнал лямбда-зонда в системе рециркуляции ОГ
используется в качестве корректирующей величины
для регулировки количества рециркулируемых ОГ.
Если доля кислорода в ОГ отличается от заданного
параметра характеристики рециркуляции ОГ, то
блок управления двигателя посылает сигнал
управления на клапан рециркуляции ОГ N18 и,
соответственно, изменяет количество
рециркулируемых ОГ.
Радиатор рециркуляции ОГ отвечает за
дополнительное снижение температуры сгорания
путем охлаждения рециркулируемых ОГ и за
возможность рециркуляции большего количества
ОГ.

Легенда
1 - Всасываемый воздух
2 - Заслонка впускного коллектора

С датчиком положения заслонки впускного
коллектора и двигателем заслонки впускного
коллектора V157

3 - Клапана рециркуляции ОГ

с потенциометром рециркуляции ОГ G212
и клапаном рециркуляции ОГ N18

4 - Блок управления двигателя J623
5 - Подводящая магистраль ОГ
6 - Датчик температуры ОЖ G62
7 - Лямбда-зонд G39
8 - Выпускной коллектор
9 - Турбонагнетатель
10 - Радиатор ОГ
11 - Переключающий клапан радиатора рециркуляции

ОГ N345

S371_232

Управление двигателя

Клапан рециркуляции ОГ

В двигателе TDI 2,5 л в Crafter используется клапан
рециркуляции ОГ с электроприводом. Он состоит из
клапана рециркуляции ОГ N18 и потенциометра
рециркуляции ОГ G212 и расположен в
направлении потока на впуске впускного
коллектора. Клапан рециркуляции ОГ с
электроприводом обеспечивает бесступенчатую, и
поэтому, точную регулировку рециркулируемых ОГ.

Конструкция

Клапан рециркуляции ОГ N18 представляет собой
тарельчатый клапан с электроприводом.
Электродвигатель осуществляет бесступенчатую
регулировку. При этом вращательное движение
электродвигателя преобразуется эксцентриком и
кулисой в возвратно-поступательное движение. Ход
тарелки клапана регулирует количество
рециркулируемых ОГ.

S371_040

Последствия при выходе клапана из строя

При выходе клапана рециркуляции ОГ N18 из строя
тарелка клапана закрывается пружиной клапана.
Рециркуляция ОГ не осуществляется.

Потенциометр рециркуляции ОГ G212

Электрический контакт

Кулиса

Пружина клапана

Тарелка клапана

Впуск системы

рециркуляции ОГ

Эксцентрик

Электродвигатель

Клапан рециркуляции ОГ закрыт

Клапан рециркуляции ОГ открыт

S371_242

S371_244

Клапан рециркуляции ОГ N18

S371_246

Потенциометр системы рециркуляции ОГ фиксирует
положение тарелки клапана рециркуляции ОГ. Ход
тарелки клапана регулирует подачу
рециркулируемых ОГ во впускной коллектор.

Конструкция

Датчик встроен в пластмассовую крышку клапана
рециркуляции ОГ. Он состоит из датчика Холла и
постоянного магнита, который приводится в
движение при помощи кулисы тарелки клапана.
Движение магнита бесконтактно считывается
датчиком Холла. На основании изменений
напряженности поля можно вычислить ход открытия
тарелки клапана.

Последствия при выходе датчика из строя

При выходе датчика из строя отключается
рециркуляция ОГ. Привод клапана рециркуляции ОГ
выключается при отсутствии тока и тарелка клапана
закрывается пружиной.

Потенциометр системы рециркуляции ОГ G212

Использование сигнала

На основе полученного сигнала блок управления
двигателя распознает текущее положение тарелки
клапана. Таким образом происходит регулировка
количества рециркулируемых ОГ и содержание
оксидов азота в ОГ.

Датчик Холла

Постоянный
магнит

Кулиса

Принцип функционирования датчика Холла в потенциометре системы рециркуляции ОГ описан на
странице 52 настоящей программы самообучения.

Управление двигателя

Радиатор рециркуляции ОГ

Радиатор системы рециркуляции ОГ охлаждает
рециркулируемые ОГ. Благодаря этому происходит
дополнительное снижение температуры сгорания и
обеспечивается возможность рециркуляции
большего количества ОГ.

В вариантах двигателя, соответствующих нормам
токсичности EU4, используется отключаемый
радиатор системы рециркуляции ОГ. Благодаря
этому двигатель и сажевый фильтр быстрее
достигают требуемой рабочей температуры.
Охлаждение ОГ осуществляется только после
достижения рабочей температуры.

Конструкция

Каналы охлаждения

Байпасный канал

Разъем ОЖ

Кулиса
переключения

S371_218

Оребренная трубка

S371_216

S371_238

S371_240

Охлаждение ОГ активировано

Заслонка закрывает байпасный

канал, каналы охлаждения открыты.

Охлаждение ОГ не активировано

Заслонка закрывает каналы охлаждения,

байпасный канал открыт.

Пневматический
исполнительный
элемент

Функция

При превышении температуры ОЖ 35 °C
включается радиатор ОГ, заслонка при этом
закрывает байпасный канал. При этом блок
управления двигателя посылает управление на
переключающий клапан радиатора системы
рециркуляции ОГ N345.
Поток рециркулируемых ОГ идет теперь по каналам
охлаждения.

Подача охлажденных ОГ, особенно при высоких
температурах сгорания, способствует снижению
уровня оксидов азота в камере сгорания.

При температуре ОЖ ниже 34°C охлаждение ОГ
отключено. Заслонка закрывает каналы
охлаждения, байпасный канал открыт.
ОГ поступают без охлаждения во впускной
коллектор.

Подача неохлажденных ОГ обеспечивает при
холодном запуске двигателя достижение рабочей
температуры двигателя и катализатора за более
короткий промежуток времени.
Поэтому радиатор остается выключенным вплоть до
выполнения условий включения.

Управление двигателя

Переключающий клапан радиатора системы рециркуляции ОГ N345

Переключающий клапан радиатора системы
рециркуляции ОГ является электропневматическим
клапаном. Он расположен в моторном отсеке над
правым лонжероном и отвечает за подачу в
пневматический исполнительный элемент радиатора
системы рециркуляции ОГ разрежения,
необходимого для включения.

Последствия при выходе клапана из строя

При выходе из строя переключающего клапана
байпасная заслонка больше не приводится
пневматическим исполнительным элементом
радиатора системы рециркуляции ОГ. Байпасная
заслонка радиатора ОГ остается открытой, значит,
система охлаждения ОГ активирована. Таким
образом, замедляется достижение рабочей
температуры.

S371_302

Заслонка впускного коллектора

S371_038

Заслонка впускного коллектора выполняет следующие функции:

- В определенных ситуациях заслонка впускного коллектора создает разницу между давлением во впускном

коллекторе и давлением ОГ. Разница в давлениях обеспечивает действенную рециркуляцию ОГ.

- В режиме регенерации сажевого фильтра заслонка впускного коллектора регулирует количество

всасываемого воздуха.

- При выключении двигателя заслонка закрывается. Благодаря этому всасывается и сжимается меньшее

количество воздуха, что приводит к плавному выключению двигателя.

По направлению потока перед клапаном
рециркуляции ОГ установлена заслонка впускного
коллектора с электроприводом. Регулировка
заслонки впускного коллектора происходит плавно
и может быть адаптирована к нагрузке и частоте
вращения двигателя.

S371_298

Двигатель заслонки впускного коллектора V157

Электродвигатель

Редуктор

S371_296

Последствия при выходе заслонки из строя

При выходе заслонки из строя невозможна
корректная регулировка уровня рециркуляции ОГ.
Не осуществляется активная регенерация сажевого
фильтра.

Двигатель заслонки впускного коллектора V157
является электродвигателем, который при помощи
редуктора приводит в действие заслонку впускного
коллектора

Заслонка впускного
коллектора

Датчик положения заслонки впускного коллектора

Постоянный магнит

Магниторезистивный
датчик

Датчик встроен в привод заслонки впускного
коллектора. Он фиксирует текущее положение
заслонки впускного коллектора.

Конструкция

Датчик расположен на плате переключателей под
пластмассовой крышкой модуля заслонки впускного
коллектора. Это магниторезистивный датчик,
который фиксирует положение постоянного магнита
на оси регулирующей заслонки.

Использование сигнала

На основании сигнала блок управления двигателя
распознает текущее положение заслонки впускного
коллектора.
Данная информация необходима для регулировки
рециркуляции ОГ и регенерации сажевого фильтра.

Последствия при выходе датчика из строя

При выходе датчика из строя выключается
рециркуляция ОГ и не осуществляется активная
регенерация сажевого фильтра. В памяти
неисправностей происходит запись об ошибке
соответствующего двигателя заслонки впускного
коллектора V157.

Принцип функционирования магниторезистивных датчиков описан в программе самообучения SSP 368
„Двигатель TDI 2,0 л-125 кВт с 4-клапанной техникой“.

Управление двигателя

Система предварительного разогрева

Двигатель TDI 2,5 л в Crafter оснащен системой
предварительного разогрева для быстрого запуска
дизеля. Эта система обеспечивает быстрый запуск
как у бензиновых двигателей (без продолжительного
предпускового разогрева) практически при любых
климатических условиях.

S371_388

Обзор системы

Q13

Свеча накаливания 4

G28 Датчик частоты вращения

двигателя

G62 Датчик температуры ОЖ

J623 Блок управления двигателя

J519 Блок управления

бортовой сети

J179 Блок управления свечей

зажигания

Q12

Свеча накаливания 3

Q11

Свеча накаливания 2

Q10

Свеча накаливания 1

K29 Контрольная лампа,

сигнализирующая о
прогреве камеры сгорания
свечами накаливания

J285 Блок управления

комбинации приборов

Преимущества системы предварительного
разогрева

- при температурах до минус 24°C запуск как у

бензиновых двигателей

- очень короткое время нагревания:

в течение 2 секунд температура на свече
накаливания доходит до 1000°C.

- регулировка температур предварительного

разогрева и остаточного накаливания

- возможность самодиагностики
- часть встроенной системы диагностики (EOBD).

Q14

Свеча накаливания 5

Блок управления свечей накаливания расположен в
моторном отсеке слева под блоком управления
двигателя.
Он получает с блока управления двигателя
информацию по функции накаливания. Блок
управления двигателя определяет, таким образом,
момент и продолжительность накаливания,
периодичность управляющего воздействия и
скважность импульса.

Функции

●

включение свечей накаливания при помощи
сигнала с широтно-импульсной модуляцией
(ШИМ-сигнал)

●

встроенная система отключения при превышении
температуры/напряжения

●

контроль отдельных свечей зажигания
- распознавание тока перегрузки и короткого

замыкания в контуре накаливания

- отключение контура накаливания при

наличии тока перегрузки

- диагностика электроники свечей

накаливания

- распознавание разрыва в контуре при

выходе из строя свечи накаливания

= сигнал управления с блока управления двигателя
= диагностический сигнал на блок управления двигателя
= масса
= питающее напряжение

J757

= реле электропитания компонентов двигателя

J623

= блок управления двигателя

J179

= блок управления свечей накаливания

Q10-Q14= свеча накаливания

S371_166

Блок управления свечей накаливания J179

S371_170

J757

J623

J179

Q10 Q11 Q12 Q13 Q14

Управление двигателя

Керамические свечи накаливания

Система предварительного разогрева оснащена
свечами накаливания с керамическими
нагревательными элементами. Керамические свечи
накаливания по сравнению с металлическими
обладают следующими преимуществами:

●

улучшенные пусковые характеристики холодного
двигателя благодаря более высоким
температурам накаливания

●

лучшие параметры эмиссии благодаря более
высоким температурам накаливания

●

больший срок эксплуатации

Конструкция

Керамическая свеча накаливания состоит из
корпуса свечи, соединительного контакта и
нагревательного штифта из керамических
материалов. Нагревательный штифт состоит из
изолирующей защитной керамики. Нагревательная
керамика выполняет функции регулирующей и
нагревательной спирали в металлических свечах
накаливания. Номинальное напряжение
керамических свечей накаливания составляет 7
Вольт.

Керамические свечи накаливания
чувствительны к удару и изгибу.
Соблюдать указания руководства по
ремонту.

Ни в коем случае не проверять
функционирование свечей накаливания
при помощи 12 Вольт, так как это
приводит к повреждению свечи.

Для сравнения

По сравнению с металлическими свечами накаливания керамические свечи при одинаковой потребности в
напряжении обеспечивают гораздо более высокие температуры накала.

Металлические свечи накаливания

Керамические свечи накаливания

Легенда

S371_012

Напряжение [В]
Температура накала [°C]

S371_013

Соединительный контакт

Корпус свечи накаливания

Защитный

керамический слой

Нагревательный

керамический элемент

S371_234

[В]

[°C]

[с]

[В]

[°C]

[с]

Функция

Разогрев

Управление керамическими свечами накаливания осуществляется с блока управления двигателя через блок
управления свечей накаливания J179 при помощи смещенного по фазе сигнала с широтно-импульсной
модуляцией (ШИМ). При этом регулировка напряжения на отдельных свечах накаливания осуществляется
частотой ШИМ-импульса. Для быстрого запуска при температуре наружного воздуха ниже 25°C для разогрева
требуется максимальное напряжение 11,5 Вольт. Этим обеспечивается нагрев свечи накаливания до
температуры свыше 1000°C в течение короткого промежутка времени (макс. 2 секунды). Благодаря чему
снижается время предпускового разогрева двигателя.

Остаточное накаливание

Благодаря постоянному снижению управляющей частоты ШИМ-сигнала напряжение остаточного накаливания
в зависимости от рабочей точки настраивается на номинальное напряжение в 7 Вольт. При остаточном
накаливании керамическая свеча накаливания достигает максимальной температуры в 1350°C. Остаточное
накаливание осуществляется после запуска двигателя в течение макс. 5 минут до температуры ОЖ 25°C.
Благодаря высокой температуре накала снижается уровень эмиссии углеводорода и шум сгорания в фазе
прогрева двигателя на холостом ходу.

Промежуточное накаливание

Для регенерации сажевого фильтра свечи накаливания получают с блока управления двигателя сигнал
управления на промежуточное накаливание. Благодаря промежуточному накаливанию улучшаются условия
сгорания в процессе регенерации.
По причине незначительного старения керамики процесс промежуточного накаливания при регенерации
сажевого фильтра не оказывает особого влияния на керамические свечи накаливания.

Чтобы во время фаз накаливания снизить нагрузку
на бортовую сеть, управление свечами
осуществляется со смещением по фазе. Каждый
падающий фронт сигнала посылает управление на
следующую свечу накаливания. Свечи накаливания
цилиндров 2 и 5 получают управление всегда
одновременно.

S371_320

Свеча накаливания

Цилиндр 1

Цилиндр 2

Цилиндр 3

Цилиндр 5

Цилиндр 4

Время [s]

Смещенное по фазе управление свечами накаливания

Управление двигателя

Датчик давления во впускном коллекторе G71

Датчик давления во впускном коллекторе G71
установлен во впускном тракте за воздушным
фильтром. Он определяет текущее давление
воздуха во впускном коллекторе после воздушного
фильтра.

S371_036

Использование сигнала

Сигнал используется блоком управления двигателя в
качестве корректирующего значения для
регулировки количества впрыскиваемого топлива.
С повышением высоты атмосферное давление
снижается. Таким образом снижается также
наполнение цилиндров воздухом для сгорания. При
малом атмосферном давлении снижается
количество впрыскиваемого топлива, что
предотвращает появление черного выхлопа при
работе двигателя на большой высоте над уровнем
моря.
Сигнал также используется в качестве
корректирующего значения для регулировки
давления наддува.

S371_034

Последствия при выходе сигнала из строя

При выходе сигнала из строя блок управления
двигателя использует запасной параметр.
На больших высотах может появляться черный выхлоп.

Элемент датчика состоит из мембраны, на которой
расположены тензорезисторы. Опорный вакуум
заключен в герметичной полости. Вакуум
используется в качестве относительной величины
измерения для растяжения мембран.
В зависимости от изменения давления во впускном
коллекторе, изменяется изгиб мембран и, таким
образом, длина тензорезисторов.

Функционирование

Благодаря этому изменяется значение
сопротивления тензорезисторов и, соответственно,
измеряемое напряжение.
На основе текущего значения сопротивления
электроника обработки данных производит расчет
сигнала напряжения и пересылает его на блок
управления двигателя.

Конструкция

Опорный вакуум

Электроника обработки

данных

Электрический контакт

Тензорезистор

Мембрана

S371_254

Volkswagen: Двигатели 2,5л TDI в Crafter. Устройство, принцип действия - часть 3