содержание .. 1 2 ..
Volkswagen двигатель FSI 3,2 л и 3,6 л. Устройство и принцип работы - часть 1
Введение
S360_203
Новые двигатели FSI V6 объёмом 3,2 л и 3,6 л,
Увеличение рабочего объёма двигателя до
а также двигатель FSI V6 3,6 л являются самыми
3,2 л или 3,6 л в сочетании с переходом на
последними представителями двигателей серии
технологию FSI приводит к значительному
VR. На европейский Volkswagen Passat впер-
увеличению мощности и крутящего момента по
вые устанавливается 3,2-литровый двигатель,
сравнению с предшествующими моделями.
одновременно с этим североамериканский
Таким образом, максимальная мощность 3,6-
Volkswagen Passat оснащается 3,6-литровым
литрового двигателя FSI V6 составляет 220 кВт,
двигателем.
а максимальный крутящий момент 350 Нм. Все
В Европе двигатель FSI V6 3,6 л устанавливает-
три компактных агрегата при движении обла-
ся на Audi Q7 и Volkswagen Touareg.
дают повышенным потенциалом мощности и
динамическим крутящим моментом.
4
Особые признаки новых двигателей V6:
сохранение внешних габаритов
непосредственный впрыск бензина FSI
4 клапана на цилиндр с роликовыми рычагами
система внутренней рециркуляции ОГ
пластиковый впускной коллектор с изменя-
емой геометрией в виде единой детали на
двигателе FSI V6 3,2 л, Motor,
в виде двух деталей - на двигателях FSI V6
3,6 л и R36 V6 3,6 л
картер коленвала уменьшенной массы из
серого чугуна
цепной привод, расположенный со стороны
коробки передач со встроенным приводом
ТНВД и вакуумного насоса
бесступенчатая регулировка распредвалов
впускных и выпускных клапанов
Использование технологии непосредственно-
го впрыска FSI позволяет выдерживать нормы
токсичности ОГ EU4 и LEV2 и одновременно
экономить топливо даже без использования
системы вторичного воздуха.
S360_254
5
Введение
Технические характеристики двигателя
FSI V6 3,2 л
Кривая мощности и крутящего момента
Нм
кВт
Тип
6-цилиндровый VR-дви-
гатель
400
200
Рабочий объём
3168 см3
360
180
Диаметр цилиндра
86,0 мм
Ход поршня
90,9 мм
320
160
Угол развала цилиндров
10,6°
280
140
Количество клапанов на
4
цилиндр
240
120
Степень сжатия
12 : 1
Максимальная мощность
184 кВт при 6250 об/мин
200
100
Максимальный крутящий
330 Нм при 2750 - 3750
160
80
момент
об/мин
Управление двигателя
Motronic MED 9.1
120
60
Топливо
АИ 98 (АИ 95 при незна-
чительном уменьшении
80
40
мощности)
Нейтрализация ОГ
Трёхступенчатый катали-
40
20
затор с лямбда-регулиро-
ванием
1000
2000 3000 4000
5000
6000
Норма токсичности ОГ
EU4
об/мин
Мощность [кВт]
Крутящий момент [Нм]
S360_116
Технические характеристики двигателя
FSI V6 3,6 л (Touareg)
Кривая мощности и крутящего момента
Нм
кВт
Тип
6-цилиндровый VR-дви-
гатель
400
200
Рабочий объём
3597 см3
360
180
Диаметр цилиндра
89 мм
Ход поршня
96,4 мм
320
160
Угол развала цилиндров
10,6°
280
140
Количество клапанов на
4
цилиндр
240
120
Степень сжатия
12 : 1
Максимальная мощность
206 кВт при 6200 об/мин
200
100
Максимальный крутящий
360
160
80
момент
Нм при 2500 - 5000
об/мин
120
60
Управление двигателя
Motronic MED 9.1
Топливо
АИ 98 (АИ 95 при незна-
80
40
чительном уменьшении
мощности)
40
20
Нейтрализация ОГ
Трёхступенчатый катали-
затор с лямбда-регулиро-
1000
2000 3000 4000
5000
6000
ванием
об/мин
Норма токсичности ОГ
EU4, LEV2
Мощность [кВт]
Крутящий момент [Нм]
S360_115
6
Технические характеристики двигателя
R36 V6 3,6 л
Кривая мощности и крутящего момента
Нм
кВт
Тип
6-цилиндровый VR-дви-
гатель
400
200
Рабочий объём
3597 см3
360
180
Диаметр цилиндра
89 мм
Ход поршня
96,4 мм
320
160
Угол развала цилиндров
10,6°
280
140
Количество клапанов на
4
цилиндр
240
120
Степень сжатия
11,4 : 1
Максимальная мощность
220 кВт при 6600 об/мин
200
100
Максимальный крутящий
350 Нм при 2400 - 5000
160
80
момент
об/мин
Управление двигателя
Motronic MED 9.1
120
60
Топливо
АИ 98 (АИ 95 при незна-
чительном уменьшении
80
40
мощности)
Нейтрализация ОГ
Трёхступенчатый катали-
40
20
затор с лямбда-регулиро-
ванием
1000
2000 3000 4000
5000
6000
Норма токсичности ОГ
EU4, LEV2
об/мин
Мощность [кВт]
Крутящий момент [Нм]
S360_400
7
Механика двигателя
Кривошипно-шатунный механизм
Блок цилиндров
S360_004
Блок цилиндров был существенно изменён
Другие нововведения по сравнению с двига-
в сравнении с двигателем 3,2 л со впрыском
телем 3,2 л со впрыском топлива во впускной
топлива во впускной коллектор.
коллектор:
Целью переоснащения было увеличение рабо-
чего объёма двигателя до 3,6 л без изменения
- масляный насос установлен в блок цилинд-
наружных габаритов. Это было достигнуто
ров
путём изменения угла развала и смещения
- больший диаметр обратного масляного
цилиндров.
канала от блока цилиндров к масляному
На двигатели FSI V6 3,2 л и 3,6 л и двигатель
поддону
FSI R36 V6 3,6 л установлены новые блоки
- улучшена жёсткость блока цилиндров при
цилиндров. Блок отлит из пластинчатого серого
одновременном уменьшении веса
чугуна.
- в блоке цилиндров объём охлаждающей
жидкости был сокращён на 0,7 литра, за
счёт чего она нагревается быстрее.
8
Угол развала
цилиндров
10,6°
Продольная ось
цилиндра
S360_003
Центральная ось коленвала
22 мм
Смещение цилиндров
Угол развала цилиндров
Перекрытие цилиндров
Угол развала блока цилиндров составляет
За счёт уменьшения угла развала цилиндров
10,6°.
продольная ось цилиндра внизу смещается
За счёт изменения угла развала цилиндров с
относительно коленвала наружу.
15° на 10,6° появилась возможность достичь
Смещение - это расстояние между продольной
необходимой толщины стенок цилиндров без
осью цилиндра и центральной осью коленвала.
изменения монтажных размеров двигателя.
Смещение цилиндров увеличилось с 12,5 мм
до 22 мм по сравнению с двигателем со впрыс-
ком топлива во впускной коллектор.
9
Механика двигателя
Слой покрытия для ус-
корения приработки
Выемка в днище поршня
S360_001
Коленвал
Шатуны
Отлитый из серого чугуна коленвал имеет 7
Шатуны изготовлены методом распила, а не
опор, как и в двигателе 3,2 л со впрыском топ-
конструктивного излома.
лива во впускной коллектор.
Головка шатуна выполнена в форме трапеции.
Шатунные подшипники имеют молибденовое
покрытие.
В результате улучшается приработка и повы-
Поршни
шается устойчивость к нагрузкам.
Поршни имеют выемку в днище и изготовле-
ны из алюминиевого сплава. Для улучшения
приработки они имеют графитовое покрытие
юбки.
В ряде цилиндров 1 и ряде цилиндров 2 порш-
ни различаются. В поршнях по-разному рас-
положены гнёзда клапанов и полости камеры
сгорания.
Благодаря соответствующему положению и
определённой форме выемок в днище поршней
впрыскиваемая струя топлива закручивается и
смешивается со всасываемым воздухом.
10
Головка блока цилиндров
Форсунки 1, 3, 5
S360_006
Форсунки 2, 4, 6
S360_330
Место установки
вакуумного насоса
Место установки ТНВД
S360_007
Головка блока цилиндров изготовлена из спла-
Отверстия для форсунок цилиндров 1, 3 и 5
ва алюминия, кремния и меди и одинакова для
находятся над фланцем впускного коллектора.
обоих двигателей. Из-за технологии непос-
Форсунки цилиндров 2, 4 и 6 устанавливаются
редственного впрыска топлива головка блока
под фланцем впускного коллектора.
цилиндров имеет новую конструкцию.
ГБЦ имеет удлинённую форму для установки
Благодаря подобному расположению форсун-
цепного привода и для надёжного крепления
ки цилиндров 1, 3 и 5 проходят через впускной
ТНВД.
канал ГБЦ.
Форсунки обоих рядов цилиндров расположе-
Для того чтобы сгладить неравномерность вли-
ны со стороны впускных клапанов ГБЦ.
яния форсунок на поток во впускном канале,
расстояние между клапанами для всех цилин-
дров было увеличено с 34,5 до 36,5 мм. Таким
образом, минимизируется влияние форсунок
на отклонение потока при продувке цилин
дров.
Учитывать, что из-за двух различных монтажных положений требуются разные по длине
форсунки.
11
Механика двигателя
Регулировка фаз газораспределения
Бесступенчатый регулятор фаз газораспределения впускных клапанов
Бесступенчатый регулятор фаз газораспределения выпускных клапанов
S360_012
N318 клапан 1 регулировки фаз газораспределения на выпуске
N205 клапан 1 регулировки фаз газораспределения на впуске
За счёт регулировки фаз газораспределения
Максимальная регулировка распредвалов:
в зависимости от нагрузки двигателя повыша-
ется его мощность и крутящий момент, а также
- распредвал впускных клапанов: угол пово-
экономно расходуется топливо и уменьшается
рота коленвала 52°
токсичность ОГ.
- распредвал выпускных клапанов: угол пово-
Регулировка фаз газораспределения осущест-
рота коленвала 42°.
вляется двумя бесступенчатыми регуляторами.
Оба распредвала можно бесступенчато пере-
Оба регулятора фаз газораспределения
ключать на более раннее или более позднее
регулируются двумя клапанами под действием
открывание клапанов.
давления масла двигателя.
Для регулировки распредвалов блок управле-
ния двигателя управляет электромагнитными
Регулировка обоих распредвалов позволяет
клапанами:
достичь максимального перекрытия фаз в 42°
- N205 клапаном 1 регулировки фаз газорас-
по углу поворота коленвала. Благодаря пере-
пределения на впуске
крытию фаз осуществляется внутренняя рецир-
- N318 клапаном 1 регулировки фаз газорас-
куляция ОГ.
пределения на выпуске.
12
Внутренняя рециркуляция ОГ
Разрежение впускного коллектора
Впускной клапан открывается
Выпускной клапан
Впускной клапан
Выпускной клапан закрывается
ВМТ
Перекрытие фаз
Такт 4
Такт 1
НМТ
Такт 2
Такт 3
S360_124
Внутренняя рециркуляция ОГ препятствует
Принцип действия
образованию оксидов азота NOx.
На такте выпуска одновременно открыты впуск
Как и при внешней рециркуляции ОГ, сокра-
ные и выпускные клапаны. За счёт высокого
щение образования NOx основано на том, что
разряжения во впускном коллекторе часть от-
при добавлении отработанных газов темпера-
работанных газов всасывается из камеры сго-
тура сгорания снижается.
рания обратно во впускной канал и в момент
При смешении отработанных газов с парами
последующего впуска вновь попадает в камеру
топлива возникает незначительный недостаток
сгорания для повторного сгорания.
кислорода. Поэтому температура сгорания не
так высока, как при избытке кислорода.
Преимущества внутренней рециркуляции ОГ:
Оксиды азота в больших количествах образу-
ются только при достаточно высокой темпера-
- экономия топлива за счёт сокращённой ра-
туре.
боты по газообмену
Благодаря снижению температуры сгорания в
- увеличение диапазона частичных нагрузок
двигателе и недостатку кислорода сокращает-
при помощи рециркуляции ОГ,
ся образование NO
- улучшение плавности хода
x.
- возможность рециркуляции ОГ при холод-
ном двигателе
13
Механика двигателя
Вентиляция картера коленвала
Эта система предотвращает попадание обо-
гащённых углеводородами паров (картерных
газов) из картера коленвала в атмосферу. Сис-
тема вентиляции картера коленвала состоит из
вентиляционных каналов в блоке цилиндров и
ГБЦ, циклонного маслоотделителя и вентиля-
ционного и нагревательного элемента картера
коленвала.
Принцип действия
Картерные газы в картере коленвала всасыва-
S360_332
Циклонный
Вентиляционный и
ются под воздействием разрежения впускного
маслоотделитель
нагревательный элемент
картера коленвала
коллектора через:
- вентиляционные каналы в блоке цилиндров,
- вентиляционные каналы в ГБЦ,
- циклонный маслоотделитель
- вентиляционный и нагревательный элемент
картера коленвала,
а затем направляются снова во впускной кол-
лектор.
S360_253
Вентиляционные каналы в блоке цилин-
дров и ГБЦ
Циклонный маслоотделитель
Клапан регулировки давления
Циклонный маслоотделитель
Циклонный маслоотделитель установлен в
крышку ГБЦ. Его задача состоит в том, чтобы
отделять масло из картерных газов и вновь воз-
вращать его в систему смазки.
Клапан регулировки давления ограничивает
разрежение во впускном коллекторе прибл. с
700 мбар до 40 мбар.
Он предотвращает образование в картере
S360_058
коленвала разряжения, равного разряжению
во всасывающем коллекторе, что препятствует
Отверстие для выхода масла
Ко впускному коллектору
всасыванию моторного масла и повреждению
уплотнений.
14
Принцип действия
Циклонный маслоотделитель отделяет масло,
содержащееся во всасываемых парах. Он
работает по принципу отделения под воздей
ствием центробежной силы.
Благодаря тому, что маслоотделитель имеет
конструкцию циклонного типа, всасываемые
Циклонный масло-
Редукционный
Всасывающий
пары приходят во вращение. За счёт центро-
клапан
патрубок
отделитель
бежной силы масло попадает на маслоотде-
Отверстие для выхода масла
S360_025
лительную стенку и собирается на ней в более
крупные капли.
Одновременно с процессом стекания масла в
ГБЦ порции газа попадают во впускной кол-
Вход
лектор по гибкой трубке.
Выход газа ко впуск-
ному коллектору
Порции газа
Частицы масла
S360_059
Отверстие для выхода масла
в картер коленвала
При неисправности клапана регулировки давления на систему вентиляции картера ко-
ленвала воздействует разрежение впускного коллектора и внутреннее давление картера
коленвала. По этой причине большое количество масла высасывается из картера коленва-
ла, что может вывести двигатель из строя.
Вентиляционный и нагревательный элемент
Гибкая трубка
картера коленвала
Нагревательный элемент установлен в гибкую
трубку, идущую от циклонного маслоотде-
лителя ко впускному коллектору, и соединён
S360_026
болтами со впускным коллектором. Он предот
Нагревательный элемент
вращает замерзание поступающих картерных
газов при слишком холодном всасываемом
воздухе.
15
Механика двигателя
Впускной коллектор
В двигателе FSI V6 3,2 л установлен пластиковый впускной коллектор с изменяемой геометрией в
виде одной детали. В двигателях FSI V6 3,6 л и FSI R36 V6 3,6 л установлен пластиковый впускной
коллектор с изменяемой геометрией в виде двух деталей. Для Touareg предусмотрен впускной кол-
лектор с изменяемой геометрией.
Конструкция
Вал переключения с заслонками
Короткая резонаторная трубка
Вентиляция картера коленвала
Мощностной ресивер
Основной ресивер
Длинная резонаторная трубка
S360_021
Модуль дроссель-
ной заслонки
Конструкция
Элементы впускного коллектора с изменяемой
Резонаторные трубки имеют разную длину,
геометрией двигателя FSI V6 3,2 л:
так как для достижения большого крутящего
момента требуется длинная трубка, а для полу-
- основной ресивер,
чения высокой мощности необходима короткая
- две разные по длине трубки на каждый ци-
резонаторная трубка.
линдр,
Вал переключения открывает и закрывает со-
- вал переключения,
единение к мощностному ресиверу.
- мощностной ресивер
- вакуумный ресивер и
- клапан заслонки впускного коллектора
16
Переключающие заслонки
Используются для переключения между режи-
мами максимальной мощности и максимально-
го крутящего момента.
Переключающие заслонки управляются бло-
ком управления двигателя J623 при помощи
клапана заслонки впускного коллектора N316
под воздействием разрежения. При отсутствии
питания клапана заслонки открыты и находятся
в положении максимальной мощности.
S360_022
N316
Переключающие заслонки
Вакуумный ресивер
Вакуумный
ресивер
Во впускном коллекторе установлен вакуумный
ресивер, в котором поддерживается разреже-
ние, необходимое для управления переключаю
S360_061
щими заслонками.
Обратный клапан
Воздух из вакуумного ресивера всасывается
Основной ресивер
в основной ресивер через обратный клапан, в
результате чего в вакуумном ресивере обра-
зуется разрежение. При неисправности об-
ратного клапана переключающие заслонки не
J623
работают.
N316
S360_060
17
Механика двигателя
Принцип работы впускного коллектора с изменяемой геометрией
Впускной коллектор работает по принципу резонаторной трубки и сконструирован таким образом,
что фазы газораспределения, такты всасывания и колебания воздуха согласовываются, что приво-
дит к увеличению давления в цилиндре и, соответственно, к улучшению наполняемости цилиндра.
Положение максимальной мощности впускного
Положение максимального крутящего момента
коллектора с изменяемой геометрией
впускного коллектора с изменяемой геометрией
Мощностной ресивер
Корпус впускного кол-
лектора с изменяемой
геометрией
Подача воздуха
Подача воздуха
из мощностного
из впускного
ресивера
коллектора
Вал переключения
S360_063
Вал переключения
S360_062
Частота вращения двигателя от 0 до прибл.
Частота вращения двигателя прибл. 1200-
1200 об/мин.
4000 об/мин.
Впускной коллектор находится в положении
Клапан заслонки впускного коллектора полу-
максимальной мощности. Отсутствует питание
чает питание от блока управления двигателя.
на клапане заслонки впускного коллектора.
Переключающие заслонки и, соответственно,
Волна разряжения, образующаяся в начале
трубки мощности закрыты. Цилиндры всасы-
процесса всасывания, на конце трубки мощнос-
вают воздух через трубки крутящего момента
ти отражается в мощностном ресивере и спустя
непосредственно из основного ресивера.
небольшой промежуток времени возвращается
во впускной клапан в виде волны сжатия.
Частота вращения двигателя, начиная при-
бл. с 4000 об/мин.
Отсутствует питание на клапане заслонки
впускного коллектора.
За счёт этого заслонки впускного коллектора
снова переключаются в положение максималь-
ной мощности.
Подробную информацию по конструкции и функционированию резонаторных трубок
впускного коллектора можно найти в программе самообучения 212 „Впускные коллекто-
ры с изменяемой геометрией в VR-двигателях”.
18
Впускной коллектор с изменяемой геометрией двигателя FSI V6
3,6 л в виде двух деталей
В то время, как двигатель FSI V6 3,2 л осна-
щается впускным коллектором с изменяемой
геометрией в виде одной детали, начиная с
2007 модельного года в двигателе FSI V6 3,6 л
в Passat и в двигателе R36 устанавливается
пластиковый впускной коллектор в виде двух
деталей. Его геометрия неизменяема, но тем не
менее он соответствует требованиям по мощ-
ности и крутящему моменту в различных диа-
пазонах частоты вращения за счёт изменённой
геометрии каналов.
Поэтому в таком впускном коллекторе отсут
ствуют элементы, установленные в 3,2 л дви-
S360_348
гателе: электрический клапан заслонки впуск-
ного коллектора и вакуумный исполнительный
элемент с кулисой переключения на впускном
коллекторе.
Впускной коллектор состоит из верхней и
нижней частей, соединённых между собой
болтами. За счёт разделения коллектора на
две детали облегчается его установка и доступ
к деталям, расположенным под коллектором.
S360_360
Верхняя часть впускного
коллектора
Нижняя часть впускного
коллектора
19
содержание .. 1 2 ..