Volkswagen: Двигатели 2,0л TDI для T5 2010. Устройство, принцип действия

Введение

Общее описание и технические характеристики
двигателей 2,0 л TDI

Дизельные двигатели рабочим объёмом 2,0 л с турбонагнетателем с изменяемой геометрией (VTG)
предлагаются в исполнениях 62 кВт, 75 кВт и 103 кВт.

Двигатели 2,0л TDI с турбонагнетателем с изменяемой
геометрией (VTG)

Общие особенности конструкции

●

система впрыска Common Rail

●

сажевый фильтр (Евро5)

●

система рециркуляции ОГ Евро 5 с каналами в
ГБЦ

●

впускной коллектор из пластмассы

●

турбонагнетатель с изменяемой геометрией
турбины (VTG)

Технические характеристики

Буквенное обозначение двигателя

CAAA

CAAB

CAAC, CCHA

Конструктивное исполнение

4 цилиндра, рядное

Рабочий объём

1968см

Диаметр цилиндра

81мм

Ход поршня

95,5мм

Колво клапанов на цилиндр

Степень сжатия

16,5 : 1

Макс. мощность

62кВт при 3500 об/мин

75кВт при 3500 об/мин

103кВт при 3500 об/мин

Макс. крутящий момент

220

Н·м

при

12502500 об/мин

250

Н·м

при

15002500 об/мин

340

Н·м

при

17502500 об/мин

Система управления двигателя

EDC 17CP 20

Турбонагнетатель

с изменяемой геометрией (VTG)

Рециркуляция ОГ

есть

Соответствие нормам токсичности ОГ

Евро5 с сажевым фильтром
Евро4 без сажевого фильтра
Евро3 без сажевого фильтра

S455_004

Исполнение с мощностью 62кВт

Двигатель развивает свой максимальный крутящий
момент 220Н·м уже при 1250 об/мин и сохраняет
его в широком диапазоне оборотов вплоть до 2500
об/мин.

Максимальная мощность 62 кВт достигается
при 3500 об/мин.

Исполнение с мощностью 75кВт

Двигатель также начинает развивать максимальный
крутящий момент 250Н·м уже в нижней части
диапазона оборотов — с 1500 и до 2500 об/мин.

Максимальная мощность 75кВт, как и у исполнения
с мощностью 62кВт, достигается при 3500 об/мин.

Исполнение с мощностью 103кВт

Свой максимальный крутящий момент 340Н·м этот
двигатель начинает развивать с 1750 об/мин.

Кривая мощности имеет максимум 103кВт при
оборотах 3500 об/мин.

Особенность

●

Двигатель с буквенным обозначением CCHA
оснащается блоком балансирных валов.

350

300

250

200

150

100

[Н·м]

200

175

150

125

100

[кВт]

10002000 30004000 5000

об/мин

225

400

450

350

300

250

200

150

100

[Н·м]

200

175

150

125

100

[кВт]

10002000 30004000 5000

об/мин

225

400

450

350

300

250

200

150

100

[Н·м]

200

175

150

125

100

[кВт]

10002000 30004000 5000

об/мин

225

400

450

Мощность, кВт
Крутящий момент, Н·м

S455_027

S455_028

S455_029

Введение

Двигатель 2,0л TDI с двумя турбонагнетателями (с двойным

турбонаддувом)

Особенности конструкции

●

Модуль выпускного коллектора с двумя
турбонагнетателями (с двойным турбонаддувом)

●

Модуль масляного фильтра со встроенным
радиатором рециркуляции ОГ

●

Блок цилиндров с дополнительными каналами
системы охлаждения

●

Поршни с охлаждаемой канавкой кольца

Максимальный крутящий момент 400Н·м этот
двигатель начинает развивать с 1500 об/мин
и сохраняет его при увеличении числа оборотов на
750 об/мин.

Максимальная мощность 132кВт достигается
при 4000 об/мин.

Технические характеристики

Буквенное обозначение
двигателя

CFCA

Конструктивное исполнение

4 цилиндра, рядное

Рабочий объём

1968см

Диаметр цилиндра

81мм

Ход поршня

95,5мм

Колво клапанов на цилиндр

Степень сжатия

16,5 : 1

Макс. мощность

132кВт
при 4000 об/мин

Макс. крутящий момент

400Нм при
15002250 об/мин

Система управления двигателя EDC 17CP 20

Турбонагнетатель

2 турбонагнетателя
(с

двойным

турбонаддувом)

Рециркуляция ОГ

есть

Соответствие нормам
токсичности ОГ

Евро5 с сажевым
фильтром
Евро4 без сажевого
фильтра
Евро3 без сажевого
фильтра

Внешние скоростные характеристики
двигателя

350

300

250

200

150

100

[Нм]

200

175

150

125

100

[кВт]

1000 2000

3000 4000

5000 об/мин

Мощность, кВт
Крутящий момент, Н·м

225

400

450

S455_003

S455_030

Наиболее важные особенности:

Новый модуль двойного турбонаддува

Двигатель 2,0л TDI 132кВт оснащён двумя
турбонагнетателями, одним низкого и одним
высокого давления, объединёнными в т.н. модуль
битурбо. Такая комбинация позволяет обеспечить
необходимое давление наддува во всём диапазоне
работы двигателя.
Управление давлением наддува осуществляется
с помощью заслонок двух перепускных каналов ОГ
в турбинной части турбонагнетателей и одного
перепускного канала в насосной части.

Новый модуль масляного радиатора
со встроенным радиатором системы
рециркуляции ОГ

Помимо масляного радиатора и масляного фильтра
в состав нового модуля масляного радиатора входят
также радиатор системы рециркуляции ОГ и клапан
системы рециркуляции ОГ.

Новый термостат с шаровым клапаном

Новый термостат с шаровым клапаном,
конструктивно представляющий собой 4/2ходовой
клапан, позволяет повысить расход ОЖ.

Более подробную информацию по механической части двигателей и их системам управления
см. в программе самообучения SSP 223 «Двигатель 1,2л и 1,4л TDI» и SSP 403 «Двигатель 2,0л TDI
с системой впрыска CommonRail».

S455_005

S455_109

S455_010

Двигатель 2,0л TDI

Блок цилиндров

Блок цилиндров двигателей 2,0л TDI
изготавливается из серого чугуна с пластинчатым
графитом.
Двигатель 103кВт с буквенным обозначением
CCHA оснащается блоком балансирных валов.
Этот двигатель устанавливается на исполнения
Multivan Comfortline/Highline и California
Comfortline.
В дальнейшем он будет устанавливаться во всех
автомобилях с 7ступенчатой коробкой передач
DSG, предназначенных для перевозки пассажиров.
Это относится к исполнениям Kombi, Multivan
Startline, California Beach и всем исполнениям
Caravelle.

Поршни

Для охлаждения поршня в нём имеется кольцевой
канал, в который поступает масло из системы
смазки двигателя. Расположенные под каждым
поршнем форсунки впрыскивают масло
в специальное приёмное отверстие в поршне.
От этого отверстия масло поступает в кольцевой
канал и охлаждает поршень.

Такое охлаждение приводит к более равномерному
распределению тепла в поршне. Тем самым
уменьшаются внутренние напряжения в поршне
и его износ.

подача
масла

кольцевой
канал для
охлаждения
поршня

масляная форсунка

приёмное отверстие

S455_018

S455_053

S455_097

Масляный насос

В двигателях 2,0л TDI без блока балансирных валов
(буквенные обозначения CAAA, CAAB, CAAC)
масляный насос типа Duocentric крепится снизу
к блоку цилиндров на болтах.
Привод осуществляется от коленвала зубчатым
ремнём.

Блок балансирных валов

В двигателе исполнения 103кВт CCHA, а также
в двигателе 2,0л с двумя турбонагнетателями,
устанавливается блок балансирных валов. В этом
случае масляный насос, также типа Duocentric,
встраивается в корпус блока балансирных валов.

Блок балансирных
валов на нижней части
блока цилиндров,
масляный поддон снят.

S455_001

S455_098

S455_017

Оба балансирных вала в верхней
раме корпуса.

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

Двигатель 2,0л TDI

шестерня коленвала

противовес вала 1

противовес вала 2

промежуточная шестерня

привод вала 1

привод вала 2

противовес вала 1

противовес вала 2

промежуточная шестерня

масляные каналы для смазки рабочих поверхностей
подшипников

корпус модуля балансирных валов

Дополнительную информацию по модулю
балансирных валов см. в программе
самообучения SSP 223 «Двигатели TDI
1,2 л и 1,4 л».

Принцип действия

Привод балансирных валов и масляного насоса
осуществляется через косозубую промежуточную
шестерню на один из балансирных валов.
Промежуточная шестерня находится в зацеплении
с шестернёй коленвала. Передаточное отношение
зубчатой передачи выбрано таким, что
балансирные валы вращаются вдвое быстрее
коленвала.
Оба балансирных вала соединены между собой
зубчатой парой в центральной части корпуса.
Противовесы на обоих валах располагаются
зеркально по отношению друг к другу, при этом
валы вращаются навстречу друг другу. Тем самым
колебания, возникающие при вращении
балансирных валов, накладываются на колебания,
вызываемые движением поршней и вращением
коленвала, практически полностью погашая друг
друга.

Устройство

Блок балансирных валов состоит из корпуса,
выполненного из двух частей (обе отлиты из серого
чугуна), двух балансирных валов, косозубой
зубчатой передачи и встроенного масляного насоса
типа Duocentric.

Назначение

Блок балансирных валов является инерционным
гасителем колебаний. Он нейтрализует вибрации,
возникающие в силовом агрегате, во всём
диапазоне оборотов и способствует существенному
улучшению равномерности работы двигателя. Тем
самым повышается комфорт водителя и пассажиров.

S455_021

S455_042

масляный насос Duocentric

Головка блока цилиндров

В двигателях семейства 2,0л TDI используется
алюминиевая головка блока цилиндров с
поперечным потоком ОЖ. Она разработана для
использования с системой впрыска Common Rail и
имеет два верхних распределительных вала.
Распредвалы впускных и впускных клапанов
соединены зубчатой передачей с цилиндрической
шестернёй с компенсатором зазора между зубьями
шестерён. Поскольку в двигателе используется ГРМ
с 4 клапанами на цилиндр, на распределительных
валах имеется по два кулачка для каждого
цилиндра. Подвесные клапаны установлены
параллельно.

Привод клапанов осуществляется с помощью
роликового рычага. Для компенсации зазоров
используется гидравлический толкатель. Форсунки
системы Common Rail крепятся в ГБЦ с помощью
прижимных пластин.

Новинкой в головке блока цилиндров двигателей
2,0 л TDI является встроенный канал системы
рециркуляции ОГ. Преимуществом такого решения
является то, что перед тем, как попасть во впускной
тракт, отработавшие газы проходят тракт через ГБЦ
и дополнительно охлаждаются. Это способствует
снижению выбросов оксидов азота (NO

распредвал выпускных клапанов

распредвал впускных
клапанов

компенсатор зазора между
зубьями шестёрен

канал рециркуляции ОГ

S455_023

Двигатель 2,0л TDI

Рециркуляция ОГ

Для уменьшения выбросов оксидов азота двигатели
2,0л TDI оснащаются системой рециркуляции ОГ.
Подача в камеру сгорания отработавших газов
снижает температуру горения рабочей смеси и, тем
самым, уменьшает образование оксидов азота
(NO

Новым в данной системе является то, что
отработавшие газы проходят по каналу в головке
блока цилиндров. Помимо отсутствия
необходимости в дополнительных магистралях,
прохождение отработавших газов через ГБЦ
дополнительно охлаждает их, увеличивая тем
самым охлаждающее воздействие рециркуляции
ОГ на камеру сгорания.

Радиатор системы
рециркуляции ОГ

Подключаемый радиатор системы рециркуляции ОГ
выполнен в одном блоке с клапаном рециркуляции
ОГ с электроприводом.

Назначение

Радиатор служит для охлаждения рециркулируемых
ОГ с целью дополнительного уменьшения
температуры сгорания рабочей смеси. Кроме того,
охлаждённые ОГ обладают большей плотностью,
что даёт возможность подать больший объём в
камеру сгорания.

Устройство

Конструктивно радиатор выполнен как трубчатый
теплообменник. Перепускная заслонка,
приводимая с помощью вакуумного элемента,
позволяет при необходимости отключить радиатор
и подавать отработавшие газы во впускной тракт
без охлаждения.

радиатор системы

рециркуляции ОГ

рычаг привода перепускной

заслонки рециркуляции ОГ

вакуумный привод

впускной коллектор

радиатор системы

рециркуляции ОГ

Для охлаждения отработавшие газы
пропускаются через ГБЦ.

привод

клапана рециркуляции ОГ

трубчатый теплообменник

заслонка перепускного канала

штуцер системы
охлаждения

S455_062

S455_050

S455_043

Система вентиляции картера

Во всех двигателях 2,0л TDI, представляемых в этой программе самообучения, система вентиляции картера
встроена в клапанную крышку.

Назначение

Система вентиляции картера служит для очистки картерных газов от содержащейся в них взвеси масла и
направления практически полностью очищенных газов вновь во впускной тракт. При этом газы проходят
последовательно грубую и тонкую очистку.

Устройство

В клапанной крышке ГБЦ размещены все компоненты системы очистки картерных газов от масла.
Она включает в себя:

успокоительную камеру

центробежные маслоотделители

выходную успокоительную камеру

клапан регулирования давления

Помимо этого, в клапанной крышке расположен
также и вакуумный ресивер.

Грубая очистка газов происходит в успокоительной
камере. Уже в ней из газов осаждаются более
крупные капли масла, собранное масло стекает
обратно в ГБЦ.

Тонкая очистка картерных газов происходит
в центробежных маслоотделителях.
Отделённое в них масло стекает в полость для
сбора масла и из неё в ГБЦ. В этой камере из газов
также отделяется ещё некоторое количество масла,
но главное её назначение состоит в том, чтобы
предотвратить попадание нарушающих поток
турбулентностей во впускной тракт двигателя.

Подробное описание устройства и принципов работы маслоотделителей системы вентиляции
картера см. в программе самообучения SSP 403 «Двигатель 2,0 л TDI с системой впрыска Common
Rail».

вакуумный ресивер

маслозаливная горловина

выходная успокоительная камера

успокоительная камера

полость для сбора масла

клапан регулирования давления

маслоотделитель центробежного типа

S455_016

Двигатель 2,0л TDI

Модуль выпускного коллектора

На двигатели 2,0 мощностью 62 кВт, 75 кВт и 103 кВт устанавливается модуль выпускного коллектора с одним
турбонагнетателем с изменяемой геометрией турбины (VTG). Ввиду повышенных требований к компактности
конструкции турбонагнетатель установлен «подвешенным». Датчик температуры ОГ также встроен в модуль
выпускного коллектора и у двигателя мощностью 103кВт находится сверху от турбонагнетателя.

Назначение

По модулю выпускного коллектора отработавшие
газы подаются в турбонагнетатель.
В турбонагнетателе поток ОГ раскручивает
турбинное колесо, установленное на одном валу
с насосным колесом. Вращающееся насосное
колесо создаёт в тракте наддувочного воздуха
необходимое давление наддува.

Устройство

Турбонагнетатель имеет функцию изменения
геометрии турбины (VTG). Это означает, что
изменяя угол поворота направляющих лопаток
в турбонагнетателе, можно управлять частотой
вращения турбинного, а тем самым и насосного,
колеса.
Датчик положения направляющего аппарата
турбонагнетателя G581 определяет текущее
положение направляющих лопаток и передаёт эти
данные в блок управления двигателя.

датчик температуры ОГ 1 G235

выпускной коллектор

насосная часть турбонагнетателя

турбинная часть турбонагнетателя

маслопровод смазки оси

турбины

вакуумный привод

датчик положения направляющего
аппарата турбонагнетателя G581

S455_002

Впускной коллектор

На двигателях 2,0л TDI устанавливается впускной
коллектор из пластмассы. На впускном коллекторе
на винтах крепится блок воздушной заслонки
с электроприводом и потенциометром обратной
связи.

Преимущества

меньшая масса

геометрия впускных каналов оптимизирована
для всех диапазонов оборотов двигателя

один и тот же впускной коллектор используется
на всех исполнениях двигателей различной
мощности.

Воздушная заслонка

Воздушная заслонка с электроприводом служит
для решения различных задач:

При выключении двигателя заслонка
закрывается. Тем самым поступление воздуха
прекращается и толчки при выключении
двигателя отсутствуют.

В режиме регенерации сажевого фильтра
воздушная заслонка регулирует воздушный
поток на входе.

Соответствующее управление воздушной
заслонкой поддерживает процесс рециркуляции
ОГ, за счёт создания разницы давлений между
давлением во впускном коллекторе и давлением
ОГ.

воздушная заслонка

крышка корпуса со встроенным

потенциометром обратной

связи

впускной коллектор из

пластмассы

электродвигатель привода
воздушной заслонки V157

открытая воздушная заслонка

S455_054

S455_041

Двигатель 2,0л TDI

Устройство

Электропривод управления воздушной заслонкой
состоит из электродвигателя привода воздушной
заслонки V157 и датчика положения воздушной
заслонки. Оба они установлены в одном корпусе.
Электродвигатель V157 поворачивает воздушную
заслонку с помощью зубчатого привода. Датчик
положения воздушной заслонки встроен в крышку
корпуса, он определяет положение постоянного
магнита, который жёстко связан с приводом
воздушной заслонки и поворачивается вместе с ней.

Последствия выхода воздушной заслонки
из строя.

В случае неисправности привода воздушной
заслонки она удерживается пружиной в открытом
положении. Корректное управление рециркуляцией
ОГ в этом случае невозможно. Активная
регенерация сажевого фильтра при неисправной
воздушной заслонке так же невозможна.

электродвигатель привода воздушной заслонки

корпус

датчик положения воздушной заслонки

постоянный магнит

крышка корпуса

Модуль масляного
фильтра

Модуль масляного фильтра состоит из масляного
радиатора, масляного фильтра и корпуса.
Масляный фильтр выполнен из пластмассы.
Расположение обоих компонентов друг
относительно друга изменено из соображений
оптимальной компоновки различных узлов
двигателя.

масляный фильтр

масляный
радиатор

корпус модуля
со штуцерами
системы
охлаждения

S455_055

S455_056

S455_075

Система охлаждения с термостатом с шаровым
клапаном

Циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается насосом системы охлаждения, который приводится
от привода вспомогательных агрегатов. Циркуляцией ОЖ в контуре системы управляет новый термостат
с шаровым клапаном (4/2ходовой клапан).

На приведённой схеме показан только базовый контур системы охлаждения автомобиля T5 2010.
Конкретное исполнение контура системы охлаждения может отличаться, в зависимости
от комплектации автомобиля.

Условные обозначения
a

расширительный бачок

радиатор рециркуляции ОГ

теплообменник отопителя

датчик температуры ОГ G62

насос охлаждающей жидкости

масляный радиатор

насос 2 циркуляции ОЖ V178

термостат с шаровым клапаном (4/2ходовой клапан)

термостат Y

радиатор системы охлаждения двигателя

S455_026

Двигатель 2,0л TDI

Термостат с шаровым
клапаном

Новый термостат с шаровым клапаном (4/2
ходовой клапан) является частью инновационной
системы управления тепловыми потоками в системе
охлаждения. Он заменяет применявшийся раньше
обычный термостат.
Преимущества термостата с шаровым клапаном:

незначительные усилия привода

компактная конструкция

высокая пропускная способность при
полностью открытой управляющей заслонке

Назначение

Термостат с шаровым клапаном позволяет
управлять циркуляцией потоков ОЖ в зависимости
от потребности, что обеспечивает при холодном
пуске быстрый выход на оптимальную рабочую
температуру и поддержание её при различных
режимах работы двигателя.

Устройство

Главным элементом термостата с шаровым
клапаном является поворотная управляющая
заслонка, которая бесступенчато перераспределяет
потоки охлаждающей жидкости, поступающие
на оба входа термостата. Заслонка перемещается
под воздействием термоэлемента, установленного
в корпусе термостата. В исходное положение
заслонку возвращает пружина, усилие которой
направлено против усилия (расширяющегося)
термоэлемента.

термостат с шаровым клапаном на
двигателе с двумя турбонагнетателями
(с двойным турбонаддувом)

управляю
щая
заслонка

корпус

пружина

рычаг

термоэлемент

S455_049

S455_051

S455_064

Принцип действия

При работающем двигателе различают следующие
положения управляющей заслонки термостата:

положение при работе холодного двигателя

положение при прогреве двигателя

положение рабочей температуры двигателя

Эти положения не фиксированы, заслонка может
бесступенчато принимать любое промежуточное
положение между ними. При изменении
температурного режима управляющая заслонка
изменяет своё положение непосредственно под
воздействием термоэлемента.

●

Работа холодного двигателя

Управляющая заслонка полностью перекрывает
поступление ОЖ от радиатора системы
охлаждения.
Охлаждающая жидкость циркулирует только
по малому контуру. Тем самым двигатель быстро
прогревается до своей оптимальной рабочей
температуры.

●

Прогрев двигателя

С ростом температуры ОЖ термоэлемент начинает
перемещать управляющую заслонку, так что она
частично открывает канал поступления холодной
охлаждающей жидкости от радиатора системы
охлаждения. Это позволяет отводить от двигателя
лишнее тепло, поддерживая его в оптимальном
температурном диапазоне.

●

Рабочая температура

При достижении двигателем рабочей температуры
заслонка полностью открывает канал поступления
ОЖ от радиатора системы охлаждения.
Основной поток охлаждающей жидкости проходит
теперь через радиатор системы охлаждения.

пружина

рычаг

термоэлемент

управляющая

заслонка

от выхода ОЖ на блоке цилиндров
(выход на радиатор)

от радиатора
системы
охлаждения

фланец
блока
цилиндров

управляющая
заслонка
слегка
приоткрыта

управляющая
заслонка
открыта
полностью

Работа
холодного
двигателя

Прогрев
двигателя

Рабочая
температура

незначи
тельный
приток
ОЖ

полный
поток
ОЖ

от
масляного
радиатора

S455_058

S455_059

S455_060

Volkswagen: Двигатели 2,0л TDI для T5 2010. Устройство, принцип действия - часть 1