содержание .. 1 2 3 ..
Volkswagen двигатель 2,0 л 176 кВт TDI-Biturbo семейства EA288. Устройство и принцип работы - часть 2
Механическая часть двигателя
Турбонагнетатель низкого давления
Турбонагнетатель низкого давления расположен
Корпус насосной секции с рубашкой
над турбонагнетателем высокого давления
охлаждения
и включён в тракт выпуска ОГ за ним.
В режиме полной нагрузки двигателя температура
воздуха во впускном тракте может повышаться
Турбинное и насосное колёса турбонагнетателя
до 230 °C.
низкого давления имеют больший диаметр,
Для охлаждения корпуса насосной секции
чем у турбонагнетателя высокого давления.
турбонагнетателя низкого давления в нём
В результате на высоких оборотах, то есть
предусмотрена рубашка охлаждения, через
при интенсивном потоке ОГ, обеспечивается более
которую циркулирует охлаждающая жидкость.
высокое давление наддува, до 3,8 бар
Рубашка в корпусе насосной секции включена
(абсолютное). Частота вращения турбины достигает
в низкотемпературный контур системы охлаждения.
при этом 165 000 об/мин.
Охлаждение корпуса насосной секции
предотвращает чрезмерный нагрев насосного
колеса, который мог бы привести к его
повреждению.
Корпус насосной секции
Рубашка охлаждения
в корпусе насосной секции
Подача и отвод
охлаждающей жидкости
s547_097
Пневматический привод с датчиком положения
Пневматический привод для перепускного
регулятора давления наддува G581
клапана вестгейт
20
Корпус подшипников с рубашкой охлаждения
Увеличение мощности новых двигателей,
Кроме того, после выключения двигателя
сопровождаемое ростом температуры ОГ, приводит
электрический насос ОЖ высокотемпературного
и к возрастанию тепловой нагрузки
контура V476 может оставаться включённым
на турбонагнетатели. Поэтому в новой системе
до 15 минут.
помимо масляного охлаждения подшипников
Продолжение охлаждения обеспечивает отвод
скольжения и охлаждения корпуса насосной секции
тепла из турбонагнетателя низкого давления,
охлаждающей жидкостью предусмотрено также
предотвращая возможное закоксовывание
жидкостное охлаждение и корпуса подшипников.
моторного масла и повреждение подшипников
Охлаждение корпуса подшипников охлаждающей
скольжения.
жидкостью двигателя уменьшает количество тепла,
Рубашка охлаждения корпуса подшипников
воспринимаемого маслом двигателя.
включена в микроконтур системы охлаждения
двигателя.
Корпус насосной секции
Корпус подшипников с рубашкой охлаждения
турбонагнетателя низкого
давления
Корпус турбинной
секции
турбонагнетателя
Подача и отвод
низкого давления
охлаждающей
жидкости
Отвод масла
из турбонагнетателя
низкого давления в блок
цилиндров
s547_109
21
Механическая часть двигателя
Турбонагнетатель высокого давления
Турбонагнетатель высокого давления крепится
Это обеспечивает быструю реакцию двигателя
болтами непосредственно к выпускному коллектору
на увеличение нагрузки и высокий крутящий
и находится под турбонагнетателем низкого давления.
момент в диапазоне низких оборотов двигателя.
Турбонагнетатель высокого давления создаёт
Частота вращения турбины турбонагнетателя
давление наддува при низких оборотах двигателя,
высокого давления может при этом достигать
то есть в двухступенчатом режиме.
240 000 об/мин. Подшипники скольжения
смазываются и охлаждаются маслом двигателя.
Турбинное и насосное колёса турбонагнетателя
высокого давления имеют меньший размер,
Изменение положения направляющих лопаток
чем у турбонагнетателя низкого давления. Малый
турбины осуществляется электрически, с помощью
размер и момент инерции турбинного и насосного
блока турбонагнетателя 1 J724.
колёс в совокупности с поворотными
Электрический привод поворота направляющих
направляющими лопатками турбины
лопаток работает точнее и быстрее,
с электрическим приводом позволяют быстро
чем пневматический.
создавать требуемое давление наддува
уже в диапазоне низких оборотов двигателя.
Блок
Корпус насосной секции
турбонагнетателя 1
J724
Впуск насосной секции
Выпуск насосной секции
Корпус турбинной
секции
Выпускной коллектор
Отвод масла из корпуса
подшипников в блок
цилиндров
s547_107
Дополнительную информацию по устройству и работе турбонагнетателя можно найти в программе
самообучения 190 «Турбонагнетатель с изменяемой геометрией».
22
Заслонка перепускного канала ОГ
Заслонка перепускного канала ОГ служит
для переключения между двухступенчатым
и одноступенчатым режимами.
Заслонка перепускного канала ОГ установлена
в турбонагнетателе низкого давления. Чем больше
степень открытия заслонки перепускного канала
ОГ, тем большая часть потока ОГ направляется
непосредственно к турбине турбонагнетателя
низкого давления. Заслонка перепускного канала
ОГ задействуется клапаном переключения
Заслонка
турбонагнетателей N529 и пневматическим
перепускного
приводом с датчиком положения регулятора
канала ОГ
давления наддува G581.
Перемещение происходит пневматически,
с помощью разрежения. При отсутствии
разрежения в пневматическом приводе заслонка
перепускного канала открыта.
s547_081
Перепускной клапан (т. н. клапан вестгейт)
Перепускной клапан вестгейт установлен
Перепускной клапан вестгейт
в турбонагнетателе низкого давления.
Пневматический
Он служит для регулирования давления наддува,
привод
для перепускного
создаваемого турбонагнетателем низкого давления
клапана вестгейт
в одноступенчатом режиме. Когда перепускной
клапан вестгейт открыт, часть потока ОГ
не попадает на турбину турбонагнетателя низкого
давления, а проходит в обход неё по перепускному
каналу за турбиной.
При температуре 20 °C и на уровне моря
перепускной клапан вестгейт открыт на 50 %,
что обеспечивает «резервный запас» для создания
давления наддува при более высоких температурах
и на больших высотах. Перепускной клапан
вестгейт задействуется электромагнитным клапаном
ограничения давления наддува N75
и пневматическим приводом для перепускного
s547_082
клапана вестгейт. Перемещение происходит
Пневматический привод с датчиком
положения регулятора давления наддува
пневматически, с помощью разрежения.
G581
При отсутствии в пневматическом приводе
разрежения перепускной клапан вестгейт открыт.
23
Механическая часть двигателя
Перепускной клапан нагнетателя
Перепускной клапан нагнетателя установлен
В одноступенчатом режиме высокое давление,
во впускном тракте, в перепускном канале
создаваемое турбонагнетателем низкого давления,
за турбонагнетателем низкого давления.
открывает перепускной клапан нагнетателя,
В двухступенчатом режиме давление наддува
и воздух от этого турбонагнетателя может поступать
создаётся преимущественно турбонагнетателем
по перепускному каналу непосредственно
высокого давления. Тем самым давление
в направлении интеркулера. Без перепускного
наддувочного воздуха перед перепускным
канала воздух должен был бы проходить через
клапаном нагнетателя меньше, чем за ним.
насосное колесо турбонагнетателя низкого
Под воздействием этой разницы давлений
давления, которое дросселировало бы давление
в двухступенчатом режиме перепускной клапан
наддува.
нагнетателя остаётся закрытым. Таким образом
воздух, сжатый турбонагнетателем высокого
давления, не может сразу же засасываться по
перепускному каналу тем же турбонагнетателем.
Турбонагнетатель низкого давления
s547_110
Перепускной клапан
нагнетателя (открыт)
Перепускной клапан
нагнетателя
Турбонагнетатель
высокого
s547_111
давления
24
Выпускной коллектор
Выпускной коллектор собирает потоки ОГ от отдельных цилиндров в один общий поток и направляет его
по соответствующим каналам к турбонагнетателям высокого и низкого давления.
При закрытой заслонке перепускного канала ОГ весь поток ОГ проходит через турбонагнетатель высокого
давления, приводя в движение его турбинное колесо. Оттуда поток ОГ снова возвращается в канал выпускного
коллектора, по которому поступает к турбонагнетателю низкого давления. Остающаяся энергия потока ОГ
идёт на вращение турбинного колеса турбонагнетателя низкого давления.
Когда заслонка перепускного канала ОГ открыта, поток ОГ направляется по перепускному каналу
непосредственно к турбинному колесу турбонагнетателя низкого давления. Чем больше степень открытия
заслонки перепускного канала ОГ, тем большая часть потока ОГ направляется непосредственно к турбине
турбонагнетателя низкого давления. Это приводит к ускорению вращения турбины и росту давления наддува.
Поток ОГ поступает в турбонагнетатель
Турбонагнетатель
низкого давления
низкого давления
Заслонка перепускного канала ОГ
(закрыта)
Перепускной канал ведёт
к турбонагнетателю низкого давления
Турбонагнетатель
высокого
давления
Поток ОГ от турбонагнетателя высокого
давления к турбонагнетателю низкого
Патрубок для рециркуляции
давления
ОГ высокого давления
Выпускной
s547_112
коллектор
Поток ОГ поступает в турбонагнетатель высокого
давления
Регулирование
давления наддува
Характеристика крутящий момент/
>Н·м@
число оборотов
Давление наддува регулируется в зависимости
от нагрузки и числа оборотов двигателя:
Диапазон регулирования 1:
двухступенчатый режим.
Регулирование давления наддува
осуществляется поворотом направляющих
лопаток турбонагнетателя высокого давления.
Диапазон регулирования 2:
>об/мин@
двухступенчатый режим.
Регулирование давления наддува осуществляется заслонкой перепускного канала ОГ.
Диапазон регулирования 3: одноступенчатый режим.
Давление наддува создаётся одним только турбонагнетателем низкого давления.
Регулирование давления наддува осуществляется перепускным клапаном вестгейт.
25
Механическая часть двигателя
Диапазон регулирования 1
Двухступенчатый режим
Регулирование давления наддува осуществляется поворотом направляющих лопаток турбонагнетателя
высокого давления.
Характеристика крутящий момент/число оборотов
>Н·м@
>об/мин@
Турбонагнетатель
Заслонка перепускного канала ОГ
высокого давления
Пневматический привод
с датчиком положения
регулятора давления наддува
G581
Направляющие лопатки
Перепускной клапан вестгейт
Перепускной
клапан нагнетателя
Пневматический привод
для перепускного клапана
вестгейт
Блок
турбонагнетателя 1 J724
s547_050
Турбонагнетатель низкого давления
Впускной тракт
Выпускной тракт
Всасываемый воздух сжимается турбонагнетателем
Поток ОГ проходит сначала через турбину
низкого давления (первая ступень) и направляется
турбонагнетателя высокого давления, откуда
в насосную секцию турбонагнетателя высокого
поступает дальше в турбину турбонагнетателя
давления. В турбонагнетателе высокого давления
низкого давления. Частота вращения турбины
уже сжатый предварительно воздух сжимается
турбонагнетателя высокого давления регулируется
до окончательного давления наддува (вторая
поворотными заслонками турбины (в зависимости
ступень).
от крутящего момента). Заслонка перепускного
Перепускной клапан нагнетателя закрыт.
канала ОГ и перепускной клапан вестгейт закрыты.
26
Диапазон регулирования 2
Двухступенчатый режим
Регулирование давления наддува осуществляется заслонкой перепускного канала ОГ.
>Н·м@
Характеристика крутящий момент/число оборотов
>об/мин@
Турбонагнетатель
Заслонка перепускного канала ОГ
высокого давления
Пневматический привод
с датчиком положения
регулятора давления наддува
G581
Направляющие лопатки
Перепускной клапан вестгейт
Перепускной
клапан нагнеателя
Пневматический привод
для перепускного клапана
вестгейт
Блок
турбонагнетателя 1 J724
s547_051
Турбонагнетатель низкого давления
Впускной тракт
Выпускной тракт
Всасываемый воздух сжимается турбонагнетателем
При средних оборотах двигателя положение
низкого давления (первая ступень).
заслонки перепускного канала ОГ изменяется
Предварительно сжатый воздух поступает затем
в зависимости от крутящего момента.
в турбонагнетатель высокого давления,
Чем больше степень открытия заслонки
где сжимается до окончательного давления наддува
перепускного канала ОГ, тем большая часть потока
(вторая ступень). Перепускной клапан нагнетателя
ОГ направляется к турбине турбонагнетателя
закрыт.
низкого давления непосредственно из выпускного
коллектора. Турбина турбонагнетателя высокого
давления по прежнему вращается
под воздействием остаточного потока ОГ.
Направляющие лопатки турбонагнетателя высокого
давления устанавливаются под большим углом,
перепускной клапан вестгейт остаётся закрытым.
27
Механическая часть двигателя
Диапазон регулирования 3
Одноступенчатый режим
Регулирование давления наддува осуществляется перепускным клапаном вестгейт турбонагнетателя низкого
давления.
Характеристика крутящий момент/число оборотов
>Н·м@
>об/мин@
Турбонагнетатель
Заслонка перепускного канала ОГ
высокого давления
Пневматический привод
с датчиком положения
регулятора давления наддува
G581
Направляющие лопатки
Перепускной клапан вестгейт
Перепускной
клапан нагнетателя
Пневматический привод
для перепускного клапана
вестгейт
Блок
турбонагнетателя 1 J724
s547_052
Турбонагнетатель низкого давления
Впускной тракт
Выпускной тракт
Всасываемый воздух сжимается в турбонагнетателе
Большая часть (прим. 70 %) потока ОГ
низкого давления и через открытый перепускной
пропускается через полностью открытую заслонку
клапан нагнетателя проходит далее
перепускного канала ОГ по перепускному каналу
по перепускному каналу в обход турбонагнетателя
в обход турбинного колеса турбонагнетателя
высокого давления. Таким образом, всасываемый
высокого давления. Направляющие лопатки
воздух сжимается только в турбонагнетателе
турбонагнетателя высокого давления стоят при этом
низкого давления.
под большим углом. Интенсивный поток ОГ
поступает непосредственно в турбину
турбонагнетателя низкого давления, приводя её
во вращение. Частота вращения турбины
турбонагнетателя низкого давления регулируется
перепускным клапаном вестгейт.
28
Модуль нейтрализации ОГ
Модуль нейтрализации ОГ крепится болтами
Форсунка восстановителя N474
непосредственно к турбонагнетателю низкого
давления.
Верхний кронштейн
с пазами
Благодаря близости к двигателю модуль
нейтрализации ОГ очень быстро прогревается
до рабочей температуры.
Окислительный
Сажевый фильтр дополнительно содержит медно
нейтрализатор
цеолитовое покрытие и служит одновременно
восстановительным нейтрализатором системы SCR.
Модуль нейтрализации ОГ крепится к двигателю
винтами с помощью четырёх кронштейнов.
Для компенсации допусков деталей верхний
кронштейн имеет вытянутые отверстия (пазы).
Пазы позволяют выровнять положение модуля
нейтрализации ОГ и закрепить его без внутренних
напряжений.
Сажевый фильтр/
восстановительный
Нижний кронштейн
нейтрализатор
Нейтрализатор NH3
Нейтрализатор NH3 расположен за сажевым
Блок заслонки ОГ J883
фильтром и соединяется с модулем
нейтрализации ОГ болтами.
Его назначение заключается в окислении
монооксида углерода, образующегося
при регенерации сажевого фильтра, до диоксида
углерода. Кроме того, он предотвращает
возможный выброс аммиака (NH3) в атмосферу.
Нейтрализатор NH3
Модуль нейтрализации ОГ
s547_086
Дополнительную информацию по устройству и работе системы SCR можно найти в программе
самообучения 540 «Система селективной каталитической нейтрализации (SCR) в Passat 2015».
29
Механическая часть двигателя
Топливная система Common Rail
В двигателе 2,0 л TDI Biturbo используется
Максимальное количество впрысков в обычном
топливная система Common Rail с пьезофорсунками
режиме:
и двухплунжерным ТНВД.
два предварительных впрыска, один главный
Топливная система Common Rail фирмы Bosch
впрыск и один послевпрыск.
работает с давлением впрыска до 2500 бар.
Максимальное количество впрысков в режиме
Высокое давление топлива создаётся
рекуперации:
двухплунжерным ТНВД.
два предварительных впрыска, один главный
Пьезофорсунки имеют распылители с десятью
впрыск и до пяти послевпрысков.
отверстиями и обеспечивают хорошую, точную
и быструю последовательность впрысков
при максимальном давлении топлива.
Форсунки N30-N33
Регулятор давления топлива
N276
Аккумулятор
высокого давления
(топливная рампа)
Датчик давления
топлива
s547_022
G247
Клапан дозирования
топлива N290
Двухплунжерный
ТНВД
Дополнительную информацию по устройству и работе этого ТНВД можно найти в программе
самообучения 495 «Двигатель 3,0 л V6 TDI (поколение 2)».
30
Схема топливной системы
s547_034
Условные обозначения
Давление топлива до 2500 бар
Давление в обратной топливной магистрали
0-1 бар
Давление подачи топлива и возврата топлива
от форсунок 4,0-6,0 бар
Давление возврата топлива от отдельных
форсунок 11,0-17,0 бар
1
Блок управления топливного насоса J538
7
Регулятор давления топлива N276
2
Подкачивающий топливный насос G6
8
Аккумулятор высокого давления (топливная рампа)
3
Топливный фильтр
9
Датчик давления топлива G247
4
Датчик температуры топлива G81
10
Форсунки N30, N31, N32, N33
5
Топливный насос высокого давления
11
Клапан поддержания давления
6
Клапан дозирования топлива N290
12
Демпфер пульсаций
31
Система управления двигателя
Обзор системы
Датчики
Контрольная лампа
Датчик температуры G18
свечей накаливания K29
Датчик числа оборотов двигателя G28
Датчик Холла G40
Лампа Check Engine K83
Расходомер воздуха G70
Датчик температуры охлаждающей
жидкости G62
Контрольная лампа
сажевого фильтра K231
Датчик температуры воздуха на впуске G42
Датчик температуры наддувочного воздуха
после интеркулера G811
Датчик давления наддува G31
Датчик давления наддува 2 G447
Блок управления
комбинации приборов
Датчик температуры топлива G81
J285
Датчик давления топлива G247
Клапан рециркуляции ОГ 1 GX5
Шина CAN комфорт
Клапан рециркуляции ОГ 2 GX6
Датчик NOx G295
Лямбда зонд 1 перед нейтрализатором GX10
Диагностический интерфейс
Датчики температуры ОГ 1-4
шин данных J533
G235, G448, G495, G648
Датчик перепада давления G505
Датчик давления 2 в системе рециркуляции
Шина CAN привод
ОГ G692
Блок турбонагнетателя 1 J724
Блок воздушной заслонки GX3
Датчик давления
в камере сгорания
цилиндра 3 G679
Пневматический привод с датчиком положения
регулятора давления наддува G581
Модуль педали
акселератора
Датчик низкого давления масла F378
GX2
Выключатель
Блок заслонки ОГ J883
стоп сигналов F
Датчик уровня и температуры масла G266
Датчик положения педали
сцепления G476
Датчик давления масла F1
32
ɨɝɪɨɦɧɵɣ ɚɪɯɢɜ ɞɨɤɭɦɟɧɬɚɰɢɢ ɩɨ ɚɜɬɨɦɨɛɢɥɹɦ Volkswagen, Skoda, Seat, Audi
Исполнительные механизмы
Блок управления топливного насоса J538
Модуль подачи топлива GX1
Форсунки цилиндров 1-4
N30, N31, N32, N33
Клапан дозирования топлива N290
Регулятор давления топлива N276
Электромагнитный клапан ограничения
давления наддува N75
Форсунка восстановителя N474
Клапан переключения турбонагнетателей
N529
Блок воздушной заслонки GX3
Клапан рециркуляции ОГ 1 GX5
Клапан рециркуляции ОГ 2 GX6
Блок заслонки ОГ J883
Насос ОЖ низкотемпературного контура V468
Насос ОЖ высокотемпературного
контура V467
Клапан контура ОЖ головки блока
Диагностический
цилиндров N489
разъём
Клапан регулирования давления масла N428
Блок турбонагнетателя 1 J724
Лямбда зонд 1 перед нейтрализатором GX10
Блок управления
Нагревательный резистор системы вентиляции
двигателя J623
картера двигателя N79
Исполнительный механизм системы
терморегулирования двигателя N493
Блок управления свечей накаливания J179
Свечи накаливания 1-4 Q10, Q11, Q12, Q13
s537_049
33
Система управления двигателя
Блок управления двигателя
Управление системами двигателя осуществляет блок
датчиков и исполнительных механизмов
управления двигателя с наименованием EDC 17
разъёмами, имеющими в сумме 196 контактов
(Electronic Diesel Control). Этот блок управления
(разъём A — 91 контакт, разъём B — 105 контактов).
выпускается фирмой Bosch и оснащается с учётом
Блок управления двигателя устанавливается слева
необходимости подключения многочисленных
в моторном отсеке, между корпусом воздушного
фильтра и блоком предохранителей.
s547_068
Разъём B
Разъём А
Для измерений на блоке управления
Блок управления
двигателя J623 используется
двигателя J623
коммутатор VAS 6606.
s547_087
34
Датчик температуры ОГ 1 G235
Ввиду температур ОГ выше 800 °C, в двигателе
При этом электронный блок и термопара
2,0 л 176 кВт TDI Biturbo применяется датчик
пространственно разнесены. Это сделано,
температуры ОГ нового поколения.
чтобы электронный блок не подвергался
Новый датчик температуры ОГ 1 вкручивается
воздействию слишком высоких температур.
в выпускной коллектор и состоит из термопары
и электронного блока обработки сигнала.
Электронный блок
обработки сигнала
Термопара
s547_098
35
Система управления двигателя
Устройство и принцип действия датчика температуры ОГ 1
Установленный в выпускном коллекторе датчик
Величина возникающего напряжения измеряется
температуры ОГ 1 регистрирует температуру ОГ
милливольтами. Этот эффект известен в физике
перед турбиной турбонагнетателя высокого давления.
как эффект Зеебека. Возникшее напряжение
Когда температура ОГ перед турбиной превышает
передаётся по хромовому и хромоникелевому
830 °C, система управления уменьшает мощность
проводникам в электронный блок. Электронный
двигателя. Тем самым датчик температуры ОГ 1
блок измеряет это напряжение и передаёт
выполняет функцию защиты турбонагнетателя
информацию о температуре в виде сигнала SENT
от перегрева.
(SENT = Single Edge Nibbel Transmission) в блок
Датчик состоит из термопары и электронного блока
управления двигателя. Поскольку блоку обработки
обработки сигнала. Термопара представляет собой
сигнала для его работы требуется напряжение
два разнородных металлических проводника (никель
питания, датчик оснащается 3 контактным
и хромоникелевый сплав), соединённых между собой.
разъёмом.
Когда точка контакта образующих термопару
проводников (щуп со спайкой металлов A и B)
Последствия отказа
и другие концы проводников (в электронном блоке)
При выходе датчика температуры ОГ 1 из строя
находятся при разных температурах, в цепи
регенерация сажевого фильтра не выполняется.
термопары возникает электрическое напряжение.
Электронный блок
Корпус турбинной секции
турбонагнетателя высокого давления
Устройство датчика температуры ОГ 1 G235
Сигнал датчика
Электронный блок
s547_094
Термопара
Разность
Перепад температур
потенциалов
в результате
между
пространственного
металлами A и B
разнесения
Металл A
Термопара
Металл B
s547_090
36
содержание .. 1 2 3 ..