Volkswagen двигатель трёхцилиндровый 1,0 л TSI. Устройство и принцип работы

Введение

Трёхцилиндровый двигатель 1,0 л TSI

Трёхцилиндровый двигатель 1,0 л TSI — ещё один представитель серии двигателей EA211. Механическая часть

обоих представленных здесь вариантов двигателя Polo разной мощности во многом одинакова. 

Различие состоит только в том, что вариант мощностью 81 кВт имеет заполненные натрием выпускные клапаны

и более жаростойкий стальной литой корпус турбонагнетателя.

Технические особенности

• Непосредственный впрыск бензина.

• Турбонагнетатель с электрическим регулятором

давления наддува.

• Привод ГРМ посредством зубчатого ремня.

• ГБЦ со встроенным выпускным коллектором.

• Корпус термостатов со встроенным насосом

системы охлаждения.

• Привод насоса системы охлаждения с помощью

зубчатого ремня от распредвала выпускных

клапанов.

• Регулятор фаз газораспределения впускных

клапанов (50° поворота КВ).

• Регулятор фаз газораспределения выпускных

клапанов (40° поворота КВ).

• Шиберный масляный насос с бесступенчатым

S539_008

регулированием давления масла.

Технические характеристики (Polo)

Внешняя скоростная характеристика

(Polo)

Буквенное обозначение

CHZB

CHZC

[Н·м]

[кВт]

Тип

Трёхцилиндровый, рядный

Рабочий объём

999 см3

220

Диаметр цилиндра

74,5 мм

Ход поршня

76,4 мм

200

Кол<во клапанов

на цилиндр

180

Степень сжатия

10,5:1

Макс. мощность

70 кВт при

81 кВт при

160

5000-5500

об/мин

140

Макс. крутящий момент

160 Н·м при

200 Н·м при

1500-3500

2000-3500

120

об/мин

Система управления

Bosch Motronic ME 17.5.21

100

двигателя

Топливо

Неэтилир. бензин Премиум

Евро<95 (неэтилир. Регуляр

Евро<92 с незначительным

снижением мощности)

1000

3000

5000

[об/мин]

Нейтрализация ОГ

Трёхкомпонентный

каталитический

S539_005

нейтрализатор, по одному

CHZB, 70 кВт

триггерному лямбда<зонду

перед нейтрализатором

CHZC, 81 кВт

и после нейтрализатора

Экологический класс

Евро 6

Обзор модульной конструкции

Как и прежние представители серии EA211, этот двигатель тоже имеет модульную конструкцию.

Общие признаки всех двигателей серии EA211:

• Одинаковое расположение двигателя.

• Крепление компрессора климатической установки и генератора без дополнительного кронштейна

непосредственно на масляном поддоне, на блоке цилиндров или на корпусе масляного насоса.

• 4 клапана на цилиндр.

• Алюминиевый блок цилиндров.

• ГБЦ со встроенным выпускным коллектором.

• Привод ГРМ посредством зубчатого ремня.

Модульная конструкция трёхцилиндрового двигателя 1,0 л TSI

Нейтрализатор

Корпус распредвалов

с турбонагнетателем

Корпус термостатов

со встроенным насосом

системы охлаждения

Зубчатая ремённая

Головка блока

передача

цилиндров

Блок цилиндров

Впускной

коллектор

с интеркулером

S539_025

Привод навесных агрегатов

Масляный поддон

Кривошипно<шатунный

механизм

Механическая часть двигателя

Особенности механической части двигателя

В таблице представлен обзор особенностей механических компонентов.

Компонент

Особенности

Система впуска

Впускной тракт проходит от воздушного фильтра через

турбонагнетатель, блок дроссельной заслонки GX3

Датчик давления

Воздушный

и впускной коллектор до впускных клапанов. Система

наддува GX26

фильтр

имеет максимально компактную конструкцию,

чтобы реакция турбонагнетателя обеспечивалась

уже при низкой частоте вращения двигателя.

В системе впуска установлены 2 датчика давления

с датчиками температуры воздуха на впуске.

Они находятся перед блоком дроссельной заслонки

и на впускном коллекторе после интеркулера.

Датчик

впускного

коллектор

а GX9

Блок дроссельной заслонки GX3

S539_011

Зубчатая ремённая передача

Привод распределительных валов осуществляется

Триовальные

зубчатым ремнём. Натягивается он с помощью

зубчатые

автоматического натяжного ролика, буртики которого

шкивы

при этом играют роль направляющих ремня.

распредвалов

Направляющий ролик на тянущей ветви ремня

и триовальные зубчатые шкивы распредвалов

обеспечивают плавный ход зубчатого ремня.

Натяжной

ролик

Зубчатый

Направляющий

ремень

ролик

S539_014

Корпус распредвалов

Корпус распредвалов изготовлен из алюминиевого сплава

методом литья под давлением и образует вместе с двумя

Датчики Холла G40, G300

Клапаны регуляторов фаз

распредвалами единый модуль. Это означает, что снятие

газораспределения 

четырёхопорных распредвалов невозможно.

N205, N318

Для уменьшения потерь на трение в передних опорах

обоих распредвалов, воспринимающих наибольшую

нагрузку от зубчатого ремня, используются радиальные

шарикоподшипники.

Кроме того, в корпусе распредвалов установлены клапаны

N205 и N318 регуляторов фаз газораспределения

впускных и выпускных клапанов, а также датчики Холла

G40 и G300.

Корпус распредвалов

S539_013

Компонент

Особенности

Алюминиевый блок цилиндров

Блок цилиндров изготовлен из алюминиевого сплава

литьём под давлением и выполнен с открытой рубашкой

Гильза цилиндра

охлаждения (Open<Deck).

Рубашка охлаждения уменьшенной толщины и отдельно

залитые чугунные гильзы с шероховатой поверхностью,

обращённой к блоку цилиндров, обеспечивают высокую

жёсткость конструкции.

Чтобы уменьшить деформацию цилиндров, гильзы

подвергаются хонингованию в специальном

приспособлении. Это позволяет снизить предварительное

напряжение поршневых колец и тем самым уменьшить

трение. Кроме того, благодаря уменьшенной деформации

Литая гильза цилиндра

цилиндров снижается расход масла.

из серого чугуна

с шероховатой

поверхностью

S539_012

Охлаждение наддувочного воздуха

Интеркулер — составная часть отдельной системы

охлаждения наддувочного воздуха.

Сильно нагревающийся при нагнетании наддувочный

Интеркулер

воздух, проходя через интеркулер, отдаёт ему

и охлаждающей жидкости большую часть своего тепла.

Впускной коллектор

S539_010

Контур низкого давления топливной системы

без возвратного трубопровода состоит из блока

Модуль подачи топлива GX1

управления топливного насоса J538, топливного бака

с модулем подачи топлива GX1, адсорбера

с электромагнитным клапаном 1 N80 и топливопроводов.

Электрический топливный насос управляется сигналом

с широтно<импульсной модуляцией (ШИМ<сигналом)

от блока управления топливного насоса и подаёт топливо

в насос высокого давления. В нормальном режиме

давление топлива составляет от 2 до 5 бар. При холодном

и горячем запусках двигателя давление в зависимости

от температуры двигателя кратковременно повышается

до 5-6 бар.

Блок управления 

топливного насоса J538

S539_015

Механическая часть двигателя

Кривошипно:шатунный механизм

Конструкция кривошипно<шатунного механизма обеспечивает уменьшение движущихся масс и меньшее

трение. Кованые шатуны и алюминиевые поршни оптимизированы по весу настолько, что удалось отказаться

от балансирного вала. Вместе с применением коленвала с малым диаметром шеек — коренных диаметром

45 мм и шатунных диаметром 47,1 мм — это позволило дополнительно уменьшить массу двигателя и трение

в силовом агрегате.

Технические особенности

Поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны

• Поршни выполнены с плоским днищем. Это обеспечивает снижение массы и равномерное распределение

тепла по днищу поршня.

• Благодаря увеличенному зазору между поршнем и стенкой цилиндра уменьшено трение.

• Поршневые пальцы благодаря специальному углеродному покрытию обладают очень высокой

износостойкостью. Кроме того, поверхности скольжения верхних головок шатунов отполированы

так называемым методом накатывания. Обе эти меры позволили отказаться от применения втулки

в верхних головках шатунов.

• Шатун и шатунная крышка изготовлены методом разлома и подходят только друг к другу. В области,

подверженной меньшим нагрузкам, верхняя головка шатуна имеет трапециевидную форму. Благодаря

этому дополнительно снижена масса и уменьшено трение.

• Первая коренная шейка коленвала для повышения износостойкости в режиме старт<стоп имеет полимерное

покрытие.

Алюминиевые

поршни

с выточками

под клапаны

Верхняя головка

шатуна

трапециевидной

формы

Кованый

стальной коленвал

Коренная шейка

Противовесы

Зубчатый шкив

коленвала

Полая шатунная

с торцовыми

шейка

зубьями

Шатун

Отверстие

S539_023

Коленчатый вал

Благодаря конструкции стального четырёхопорного коленвала с 4 противовесами уменьшаются внутренние

напряжения в коленвале и, тем самым, нагрузка на коренные подшипники. Чтобы ещё больше снизить массу,

в шатунных шейках коленвала высверлены полости.

Меры по снижению вибрации

Благоприятный общий низкий уровень вибраций двигателя определяется уже его базовыми конструктивными

особенностями, такими как блок цилиндров повышенной жёсткости, облегчённый кривошипно<шатунный

механизм и поперечное расположение двигателя в автомобиле.

Для дополнительного снижения уровня вибраций трёхцилиндрового двигателя демпфер крутильных колебаний

(за счёт специальных утолщений) и маховик (за счёт специальных отверстий) имеют определённый дисбаланс.

То есть этот дисбаланс адаптирован к конкретной модели автомобиля.

Демпфер крутильных колебаний

Маховик

ВМТ

Метка ВМТ

цилиндра 1

Направление

Направление действия сил

действия сил

дисбаланса

S539_043

S539_036

Силы дисбаланса обеих деталей в монтажном положении направлены приблизительно друг против друга.

Вместе с оптимизированными опорами двигателя это повышает плавность его работы, и в салон передаётся

меньше вибраций.

Маховик

Метка ВМТ

цилиндра 1

Демпфер крутильных

колебаний

S539_037

За счёт неравномерного расположения

Демпфер крутильных колебаний

одного из крепёжных отверстий маховик

подходит к зубчатому шкиву коленвала

подходит к коленвалу только в одном

в любом положении. Соблюдайте

положении.

указания в ELSA Pro.

Механическая часть двигателя

Головка блока цилиндров

Алюминиевая ГБЦ за счёт встроенного выпускного коллектора обеспечивает быстрое использование энергии

ОГ и способствует быстрому прогреву двигателя. При усовершенствовании алюминиевой ГБЦ особое

внимание уделялось улучшению смесеобразования.

Технические особенности

• По 4 клапана на цилиндр с роликовыми

• Встроенный выпускной коллектор.

рычагами и гидрокомпенсаторами.

• Расчёт на альтернативные виды топлива.

• Поперечный проток ОЖ.

Сторона впуска

Головка блока

цилиндров

Охлаждающая

жидкость

Канал выпуска ОГ

с соединительным

Встроенный выпускной

фланцем для

коллектор

турбонагнетателя

Сторона выпуска

S539_020

Смесеобразование

Впускной канал

Выпускной канал

Форма впускного канала обеспечивает высокую

скорость потока без уменьшения расхода.

Быстрая подача воздуха в цилиндр с вертикальным

завихрением обеспечивает очень хорошее

смесеобразование.

Контур высокого давления топливной системы

Контур высокого давления топливной системы устроен в основном так же, как у двигателей TSI серии EA211.

Однако впервые топливо впрыскивается под давлением до 250 бар. Вместе с улучшенной формой распыления

форсунок получается очень хорошее смесеобразование во всех режимах нагрузки и при любой частоте

вращения. Благодаря этому снижаются расход топлива и токсичность ОГ, и меньше топлива попадает

в моторное масло.

Технические особенности

• Насос высокого давления с регулятором

• Датчик давления топлива G247.

давления топлива N276.

• Многократный впрыск (до 3 впрысков за цикл

• Давление впрыска от 120 до 250 бар.

при пуске двигателя, прогреве нейтрализатора

• Топливная рампа из легированной стали

и полной нагрузке до 3000 об/мин).

с резьбовыми креплениями.

• Форсунки с 5 отверстиями N30-N32.

Топливный насос

Регулятор давления

Трубопровод низкого давления

высокого давления

топлива N276

от топливного бака

Резьбовое соединение

топливной рампы

Топливная рампа

Топливопровод высокого

давления к топливной рампе

S539_024

Форсунки 1-3 N30-N32

Датчик давления топлива G247

Механическая часть двигателя

Турбонагнетатель

Требования к турбонагнетателю — типичные для TSI тягово<динамические характеристики. К ним относятся

ранняя реакция и большой крутящий момент при низкой частоте вращения двигателя. Чтобы достичь

необходимых характеристик, наряду с применением компактного впускного коллектора в конструкцию

турбонагнетателя были внесены следующие изменения:

• Угол атаки набегающего потока на турбинное колесо выбран таким, что момент инерции этого колеса легко

преодолевается. За счёт этого турбинное колесо быстрее достигает высокой частоты вращения.

• Заслонка перепускного клапана управляется электрическим регулятором давления наддува, который имеет

очень быструю реакцию и высокое усилие привода.

Технические особенности

• Давление наддува до 1,6 бар (относительное).

• Электрический регулятор давления наддува с поворотным выходным элементом.

• Жаростойкий стальной литой корпус, рассчитанный на температуру ОГ до 1050 °C

(на двигателях мощностью более 70 кВт).

Подключение

к контуру ОЖ

Регулятор давления

наддува V465

со встроенным

датчиком положения

Заслонка

перепускного клапана

Приводной рычаг

перепускного

клапана

Возврат масла

Подача 

S539_009

масла

Дополнительную информацию о принципе действия регулятора давления наддува V465

см. в программе самообучения 443 «Двигатель TSI 1,2 л 77 кВт с турбонаддувом».

Бесступенчатое регулирование давления масла

Шиберный масляный насос

Для трёхцилиндрового двигателя 1,0 л TSI

Volkswagen впервые применяет бесступенчатое

регулирование давления масла.

Это регулирование осуществляется в зависимости

от нагрузки, частоты вращения и температуры

масла с помощью шиберного масляного насоса.

Он приводится непосредственно от коленвала.

Во время первых 1000 км пробега

шиберный масляный насос подаёт масло

с максимальным давлением 3,3 бар

(относительное давление).

Это компенсирует повышенную

S539_016

тепловую нагрузку на узлы двигателя

при его обкатке.

Шиберный масляный насос

Преимущества бесступенчатого регулирования давления масла

В то время как на четырёхцилиндровых двигателях 1,4 л TSI давление масла переключается между 2 уровнями,

у этого двигателя оно регулируется бесступенчато в диапазоне от 1,3 до 3,3 бар (относительное давление).

За счёт этого мощность привода насоса ещё лучше адаптируется к условиям работы двигателя.

Причём она существенно снижается прежде всего в основных циклах нагрузки, используемых клиентом,

например при езде в городе и по шоссе.

Преимущества в сравнении с двухступенчатым

бар]

регулированием давления масла:

3,5

• Дополнительно уменьшается трение в двигателе.

3,3

• Дополнительно снижается потребление

1,8

мощности масляным насосом, потому что

он подаёт только то количество масла, которое

1,3

требуется.

• Дополнительно замедляется старение масла

Нагрузка [Н·м], частота вращения [об/мин],

в системе смазки, поскольку оно меньше

температура масла [°C]

S539_007

циркулирует.

Условные обозначения

Бесступенчатое регулирование (двигатели 1,0 л TSI)

Двухступенчатое регулирование (двигатели 1,4 л)

Нерегулируемое давление (двигатели 1,0 л и 1,2 л)

Механическая часть двигателя

Датчик давления масла G10

Этот датчик постоянно измеряет давление масла

и с протоколом передачи данных передаёт

результат в блок управления двигателя.

По этим сигналам блок управления двигателя

активирует клапан регулирования давления масла

и изменяет количество подаваемого масла.

Давление масла повышается или снижается.

S539_017

Датчик давления масла G10

Клапан регулирования давления масла N428

активируется блоком управления двигателя

по параметрическому полю с помощью сигнала

с широтно<импульсной модуляцией (ШИМ<сигнала)

между положениями 20 и 80 %. В зависимости

от управляющего действия он плавно открывает

проход определённого сечения к каналу

с поверхностью управления. В зависимости

от количества масла, направляемого

на поверхность управления, давление масла

повышается или снижается.

S539_018

Клапан регулирования давления

масла N428

Устройство шиберного масляного насоса

Шиберный масляный насос имеет эксцентрично расположенное регулирующее кольцо. При повороте этого

кольца пространство между шиберами на стороне всасывания и нагнетания увеличивается или уменьшается.

Тем самым изменяется количество подаваемого масла.

Регулирующий механизм

Регулирующее кольцо поворачивается и изменяет подачу масла при следующих условиях:

• Клапан регулирования давления масла активируется, и масло из контура системы смазки направляется на

поверхность управления. Под действием давления масла регулирующее кольцо поворачивается по часовой

стрелке против усилия пружины. Пространство между шиберами уменьшается, давление масла снижается.

• Клапан регулирования давления масла управляется так, что из контура системы смазки на поверхность

управления попадает меньше масла. Созданное давление масла снижается, и регулирующее кольцо

под действием пружины поворачивается против часовой стрелки. Пространство между шиберами

увеличивается, давление масла повышается.

Угол поворота регулирующего кольца зависит от управляющего воздействия на клапан регулирования

давления масла.

Шибер

Сторона

Из контура системы смазки

нагнетания

Сторона всасывания

к клапану регулирования

давления масла N428

Клапан регулирования

Центр

давления масла N428

поворота

Регулирующее

кольцо

Ограничитель

максимальной

Канал

подачи

к контуру

системы

смазки

Направление

поворота вокруг

центра поворота

Пружина

Условные обозначения

Поверхность

управления

S539_022

Механическая часть двигателя

Принцип действия

Пуск двигателя

При пуске двигателя давление масла должно создаваться как можно быстрее.

• Клапан регулирования давления масла N428

• Полости между шиберами на стороне

активируется блоком управления двигателя

всасывания и нагнетания максимально открыты.

посредством ШИМ<сигнала.

Масляный насос при соответствующей частоте

• Поскольку масло ещё не оказывает давления

вращения двигателя подаёт в контур системы

на поверхность управления, пружина прижимает

смазки максимальное количество масла.

регулирующее кольцо в направлении против

часовой стрелки к ограничителю максимальной

подачи.

Из контура системы смазки

Направление

к клапану регулирования давления

вращения коленвала

масла N428

Сторона

нагнетания

Сторона

всасывания

Центр

поворота

ШИМ<сигнал

Регулирующее

Клапан регулирования

от блока управления

кольцо

давления масла N428

двигателя

Контур системы

смазки

Поверхность

управления

Возврат

масла

в масляный

поддон

В контур системы смазки

Ограничитель максимальной подачи

Пружина

S539_027

Условные обозначения

Разрежение

Канал возврата масла в масляный

Давление масла (до 3,3 бар)

поддон открыт, только когда клапан

регулирования давления масла

не активируется.

Работа двигателя

Во время работы двигателя бесступенчатое регулирование давления масла осуществляется

по параметрическому полю в зависимости от нагрузки, частоты вращения и температуры масла.

При этом клапан регулирования давления масла N428 управляется ШИМ<сигналом и открывает проход

соответствующего сечения для масла из контура системы смазки. Масло попадает на поверхность управления,

поворачивает регулирующее кольцо и соответствующим образом регулирует давление масла.

Уменьшение подачи и давления масла

Клапан регулирования

Поверхность

давления масла N428

управления

• Клапан регулирования давления масла N428

ШИМ<сигнал

от блока

активируется блоком управления двигателя

управления

с помощью ШИМ<сигнала с большим

Регулирующее

двигателя

коэффициентом заполнения. К поверхности

кольцо

управления регулирующего кольца открывается

проход большего сечения.

• Масло воздействует на поверхность управления.

• Сила этого воздействия превышает усилие

пружины и отклоняет регулирующее кольцо

по часовой стрелке ближе к оси шиберного

колеса насоса. Подающие полости на стороне

Контур

всасывания и нагнетания становятся меньше,

системы смазки

и в контур системы смазки подаётся меньше

Поверхность

масла.

управления

Пружина

S539_031

Клапан регулирования

Увеличение подачи и давления масла

давления масла N428

Поверхность

управления

ШИМ<сигнал

• Клапан регулирования давления масла N428

от блока

активируется блоком управления двигателя

управления

с помощью ШИМ<сигнала с малым

двигателя

коэффициентом заполнения. Сечение прохода

к поверхности управления регулирующего

кольца уменьшается.

• Давление масла на поверхность управления

снижается.

• Сила воздействия масла становится меньше

усилия пружины, и регулирующее кольцо

Ограничитель

отклоняется против часовой стрелки

Контур

максимальной

системы смазки

к ограничителю максимальной подачи.

подачи

Поверхность

Подающие полости на стороне всасывания

управления

Пружина

и нагнетания становятся больше, и масляный

S539_033

насос подаёт в контур системы смазки большее

количество масла.

Система управления двигателя

Общая схема системы

Трёхцилиндровый двигатель 1,0 л TSI

Датчики

Датчик впускного коллектора GX9

Датчик давления во впускном коллекторе G71

Датчик температуры воздуха на впуске 2 G299

Датчик давления наддува GX26

Датчик давления наддува G31

Датчик температуры воздуха на впуске G42

Датчик числа оборотов двигателя G28

Контрольная лампа

электропривода

акселератора K132

Датчики Холла G40, G300

Блок дроссельной заслонки GX3

Блок дроссельной заслонки J338

Датчики 1 и 2 угла поворота электропривода

дроссельной заслонки G187, G188

Лампа

Check engine

Модуль педали акселератора GX2

K83

Датчик положения педали акселератора G79

Датчик 2 положения педали акселератора G185

Датчик положения педали сцепления G476

Выключатель стоп<сигналов F

Датчик давления топлива G247

Блок управления

комбинации

приборов J285

Датчик детонации 1 G61

Датчик температуры ОЖ G62

Датчик температуры ОЖ

на выходе радиатора G83

Лямбда<зонд 1 перед нейтрализатором GX10

Лямбда<зонд G39

Лямбда<зонд 1 после нейтрализатора GX7

Лямбда<зонд после нейтрализатора G130

Датчик нейтрального положения КП G701

Блок управления

двигателя J623

Датчик давления масла G10

Датчик уровня и температуры масла G266

Дополнительные входные сигналы

S539_006

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

Исполнительные элементы

Главное реле J271

Блок управления топливного насоса J538

Модуль подачи топлива GX1

Подкачивающий топливный насос G6

Форсунки цилиндров 1-3 N30-32

Катушки зажигания 1-3 с выходными каскадами

N70, N127, N291

Блок дроссельной заслонки GX3

Блок дроссельной заслонки J338

Электропривод дроссельной заслонки G186

Шина 

CAN<комфорт

Регулятор давления топлива N276

Электромагнитный клапан 1 адсорбера

БУ бортовой

с активированным углём N80

сети J519

Лямбда<зонд 1 перед нейтрализатором GX10

Нагревательный элемент лямбда<зонда Z19

Лямбда<зонд 1 после нейтрализатора GX7

Нагревательный элемент лямбда<зонда 1

после нейтрализатора Z29

Шина CAN<привод

Клапан 1 регулятора фаз газораспределения

впускных клапанов N205

Клапан 1 регулятора фаз газораспределения

выпускных клапанов N318

Регулятор давления наддува V465

Клапан регулирования давления масла N428

Насос системы охлаждения наддувочного воздуха

V188

Дополнительные выходные сигналы

Компоненты, содержащие в сокращённом обозначении символ X, содержат несколько датчиков,

исполнительных механизмов или выключателей в одном корпусе, например датчик впускного

коллектора GX9 с датчиком давления во впускном коллекторе G71 и датчиком температуры

воздуха на впуске 2 G299.

Volkswagen двигатель трёхцилиндровый 1,0 л TSI. Устройство и принцип работы - часть 1