Volkswagen семейство дизельных двигателей EA288. Устройство и принцип работы — часть 3
Предпусковой подогрев топливного фильтра
При низких температурах топлива (например, зимой) топливный фильтр может забиваться
кристаллизирующимися парафинами. Чтобы предотвратить это, часть горячего топлива отводится
из топливной рампы и подаётся в магистраль топливного бака перед топливным фильтром.
Чтобы обеспечить быстрый прогрев топлива при пуске холодного двигателя, клапан дозирования
топлива N290 специально подаёт в камеру сжатия ТНВД больше топлива, чем требуется для впрыска.
«Лишнее» топливо, нагретое в результате увеличения давления, отводится через регулятор давления
топлива N276 из топливной рампы в обратную магистраль, откуда попадает на вход топливного фильтра.
2
3
5
6
4
1
S514_108
Обозначения
1
Топливный фильтр
4
Топливный насос высокого давления (ТНВД)
2
Датчик температуры топлива G81
5
Аккумулятор давления (топливная рампа)
3
Клапан дозирования топлива N290
6
Регулятор давления топлива N276
37
Механическая часть двигателя
Подкачивающий топливный насос G6
Подкачивающий топливный насос G6 представляет собой шестерённый насос с внутренним зацеплением,
приводимый электродвигателем. Он находится в модуле подачи топлива GX1. Этот насос создаёт в подающей
топливной магистрали давление от 3,5 до 5 бар — в зависимости от режима работы двигателя.
Возможность регулирования производительности насоса и создаваемого им давления даёт преимущество,
заключающееся в том, что насос потребляет только ту мощность, которая требуется в настоящий момент,
и не больше.
Устройство модуля подачи топлива GX1
Топливопровод
для автономного
отопителя
Обратный
Напорная топливная
топливопровод
магистраль
Электрический разъём
Подкачивающий
топливный насос G6
S514_030
Принцип действия
Последствия при выходе из строя
Блок управления двигателя на основании различных
При выходе этого топливного насоса из строя
сигналов (например, положения педали
работа двигателя невозможна.
акселератора, крутящего момента двигателя
и температуры ОЖ) рассчитывает текущую
потребность двигателя в топливе.
После этого он передаёт ШИМ&сигнал в блок
управления топливного насоса J538.
Блок управления обеспечивает необходимую
производительность топливного насоса, управляя
скоростью работы его электродвигателя.
38
Подкачивающий топливный насос G6
В подкачивающем топливном насосе используется
бесколлекторный (бесщёточный) электродвигатель
с возбуждением от постоянных магнитов
и электронной коммутацией. Благодаря
бесколлекторной конструкции (отсутствие щёток)
и особому принципу действия, в таком
электродвигателе нет подверженных износу частей
(за исключением подшипников).
Крышка
Ротор
Устройство
В крышке топливного насоса имеются
электрический разъём для соединения с блоком
Корпус
управления топливного насоса и штуцер
электродвигателя
для напорной топливной магистрали.
Электродвигатель топливного насоса состоит
Статор
из ротора с двумя парами постоянных магнитов
с обмотками
и статора с шестью электромагнитными обмотками.
Рабочая камера насоса связана с валом ротора.
Рабочая камера
насоса
S514_031
39
Механическая часть двигателя
Действие топливного насоса
Для приведения ротора во вращательное движение
Блок управления топливного насоса
блок управления топливного насоса изменяет
распознаёт положение ротора по обратному
направление тока в обмотках статора
сигналу противо&ЭДС (ЭДС = электродвижущая
с определённым сдвигом по фазе. Переключение
сила), возникающему в той паре обмоток,
направления тока называется «коммутацией».
на которую в данный момент не подаётся ток.
При этом соответствующим образом изменяется
магнитное поле каждой из обмоток статора.
Изменение тока в отдельных обмотках
синхронизировано по времени таким образом,
что в результате сложения полей каждой из обмоток
возникает вращающееся магнитное поле.
Магнитные пары ротора (постоянные магниты)
каждый раз стремятся принять положение вдоль
линий результирующего магнитного поля.
В результате ротор приходит во вращательное
движение.
Принцип действия
Статор
Ротор
Постоянный
магнит
Обмотка
Сигнал противо&ЭДС
S514_032
Схема включения обмоток
Выходной
I
V
каскад
W
U
Управляющая
электроника
Нулевая точка
S514_033
40
Демпфер пульсаций
В обратном топливопроводе предусмотрен
демпфер пульсаций, установленный в области
перегородки моторного отсека. Этот демпфер
сглаживает пульсации давления в обратном
топливопроводе, предотвращая образование
шумов, которые могли бы быть вызваны такими
пульсациями.
При работе одноплунжерного ТНВД чередующиеся
фазы всасывания и подачи топлива вызывают
ощутимую пульсацию давления на входе ТНВД
в контуре низкого давления. Это приводит
к возникновению колебаний в обратном
топливопроводе, которые могут затем передаваться
днищу автомобиля, создавая ощутимый шум.
Воздушная камера в демпфере пульсаций
сглаживает пульсации давлений в обратном
Демпфер пульсаций
S514_052
топливопроводе, уменьшая тем самым колебания
в нём.
Демпфер пульсаций
Воздушная камера
Демпфер пульсаций
Воздушная камера
S514_057
S514_058
1
2
Обратный топливопровод
Обратный топливопровод
41
Система управления двигателя
Общая схема системы
Датчики
Датчик числа оборотов двигателя G28
Датчик Холла G40
Датчики положения педали акселератора G79 и G185
Выключатель стоп&сигналов F
Выключатель педали тормоза F63
Датчик давления топлива G247
Датчик температуры топлива G81
Датчик температуры ОЖ G62
Расходомер воздуха G70
Датчик температуры воздуха на впуске G42
Датчик температуры наддувочного воздуха
после интеркулера G811
Датчик положения регулятора давления наддува G581
Датчик давления наддува G31
Потенциометр 2 системы рециркуляции ОГ G466
Лямбда&зонд G39
Датчик температуры ОГ 1 G235
Датчик температуры ОГ 3 G495
Датчик температуры ОГ 4 G648
Датчик разности давлений G505
Датчик уровня и температуры масла G266
Датчик давления масла F1
Датчик низкого давления масла F378
42
огромный архив документации по автомобилям Volkswagen, Skoda, Seat, Audi
Исполнительные механизмы
Контрольная лампа системы
предварительного накаливания K29
Реле топливного насоса J17
Блок управления топливного насоса J538
Подкачивающий топливный насос G6
Лампа Check Engine K83
Контрольная лампа
Форсунки цилиндров 1-4
сажевого фильтра
N30, N31, N32, N33
K231
Клапан дозирования топлива N290
Регулятор давления топлива N276
Электромагнитный клапан ограничения
давления наддува N75
Блок управления комбинации
Блок дроссельной заслонки J338
приборов J285
Исполнительный электродвигатель 2
системы рециркуляции ОГ V339
Блок заслонки ОГ J883
Клапан контура ОЖ
головки блока цилиндров N489
Диагностический
интерфейс шин данных
J533
Насос охлаждения
наддувочного воздуха V188
Диагнос&
тический
разъём
Циркуляционный насос отопителя V488
Клапан регулирования давления масла N428
Нагревательный элемент лямбда&зонда Z19
Блок управления двигателя
Нагревательный резистор системы вентиляции
J623
картера двигателя N79
Блок управления свечей накаливания J179
Свечи накаливания 1-4 Q10, Q11, Q12, Q13
S514_080
43
Система управления двигателя
Система управления впускного и выпускного тракта
Будущие более строгие требования
Система определяет все значения давления,
по нейтрализации ОГ делают необходимым
температуры, массового расхода на впуске,
расширение возможностей управления процессами
в тракте наддувочного воздуха и в системе выпуска
во впускном и выпускном трактах двигателя.
ОГ двигателя. Эти значения используются затем
В дизельных двигателях семейства EA288 частью
для регулирования давления наддува, наполнения
системы управления двигателя является система
цилиндров и степени рециркуляции ОГ.
управления впускного и выпускного тракта. Действие
Использование цифровой модели позволяет
системы управления впускного и выпускного тракта
сложной системе управления впускным/выпускным
базируется на цифровой модели, позволяющей
трактом двигателя с большим количеством
рассчитывать состояния во впускном/выпускном
исполнительных механизмов обходиться
тракте во всех режимах работы двигателя.
ограниченным набором датчиков.
12
4
5
1
2
3
13
6
7
8
11
20
14
9
15
10
19
17
16
18
S514_035
Обозначения
1
Датчик температуры воздуха на впуске G42
11
Датчик температуры ОГ 4 G648
2
Интеркулер
12
Датчик разности давлений G505
3
Датчик температуры наддувочного воздуха после
13
Сажевый фильтр
интеркулера G811
14
Блок заслонки ОГ J883
4
Датчик температуры ОГ 3 G495
15
Радиатор системы рециркуляции ОГ
5
Окислительный нейтрализатор
16
Исполнительный электродвигатель 2 системы
6
Лямбда&зонд G39
рециркуляции ОГ V339
7
Датчик температуры ОГ 1 G235
17
Насосная секция турбонагнетателя
8
Турбина с переменной геометрией
18
Расходомер воздуха G70
9
Электромагнитный клапан ограничения давления
19
Блок дроссельной заслонки J338
наддува N75
20
Датчик давления наддува G31
10
Датчик положения регулятора давления наддува G581
44
Турбонагнетатель
Турбонагнетатель выполнен в едином блоке
Двигатели TDI EA288 в исполнении
с выпускным коллектором. Он имеет регулируемые
для экологического класса Евро 5 оснащаются
направляющие лопатки, посредством которых
системой рециркуляции ОГ низкого давления.
можно управлять потоком ОГ, направленным
В такой системе ОГ отводятся уже за сажевым
на колесо турбины. Это даёт возможность под&
фильтром и подаются во впускной тракт перед
держивать оптимальные значения давления наддува
турбонагнетателем. Таким образом, через
во всём диапазоне числа оборотов двигателя.
турбинную секцию турбонагнетателя проходят все
Лопатки управляются посредством тяг с вакуумным
ОГ двигателя. За счёт этого турбонагнетатель
приводом. Управление вакуумным приводом
раньше выходит на рабочий режим, возможно
осуществляется через электропневматический
большее давление наддува, особенно
клапан ограничения давления наддува.
при частичных нагрузках.
В вакуумном приводе турбонагнетателя имеется
датчик положения направляющего аппарата
турбонагнетателя G581. Он представляет собой
датчик перемещения и предоставляет блоку
управления двигателя информацию о положении
направляющих лопаток турбонагнетателя.
Вакуумный привод направляющих
лопаток турбонагнетателя
Рычаг привода
направляющих
Штуцер вакуумной магистрали
лопаток
турбонагнетателя
Турбина с переменной
Насосная секция турбонагнетателя
геометрией
Воздух от воздушного фильтра
Выпускной
коллектор
S514_084
Демпфер пульсаций
Штуцер подвода рециркулируемых ОГ (низкого давления)
Демпфер пульсаций, расположенный в направлении интеркулера, уменьшает шумы в контуре наддувочного
воздуха.
45
Система управления двигателя
Регулирование давления наддува
Регулятор давления наддува управляет количеством воздуха, подаваемого турбонагнетателем.
1
2
3
4
5
11
6
7
10
8
9
S514_107
Обозначения
1
Датчик температуры воздуха на впуске G42
6
Электромагнитный клапан ограничения давления
наддува N75
2
Интеркулер
7
Датчик положения регулятора давления наддува G581
3
Датчик температуры наддувочного воздуха после
интеркулера G811
8
Насосная секция турбонагнетателя
4
Датчик температуры ОГ 1 G235
9
Расходомер воздуха G70
5
Турбина с переменной геометрией
10
Блок дроссельной заслонки J338
11
Датчик давления наддува G31
Электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75
Блок управления двигателя подаёт управляющий сигнал определённой скважности на электромагнитный
клапан ограничения давления наддува. Этот клапан создаёт нужное управляющее давление в вакуумном
приводе турбонагнетателя.
Последствия при выходе из строя
Пружина, находящаяся в вакуумном элементе, устанавливает направляющие лопатки турбонагнетателя
под острым углом. Такое положение является положением аварийного режима. В результате при низких
оборотах двигателя давление наддува ограничивается. Таким образом, двигатель развивает меньшую
мощность, невозможна активная регенерация сажевого фильтра.
46
Датчик давления наддува G31
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
Датчик давления наддува служит для измерения
В случае отказа датчика никакого заменяющего
давления воздуха во впускном коллекторе. Блок
сигнала не предусмотрено. Регулирование
управления двигателя использует сигнал этого
давления наддува отключается, и мощность
датчика для регулирования давления наддува.
двигателя заметно снижается. Активная
регенерация сажевого фильтра становится
невозможной.
Датчик температуры воздуха на впуске G42
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
Блок управления двигателя использует сигнал
При отсутствии сигнала блок управления двигателя
датчика температуры воздуха на впуске
работает с фиксированным подстановочным
для регулирования давления наддува. Этот сигнал
значением.
применяется в блоке управления для корректировки
результатов измерения давления с учётом
зависимости плотности воздуха от температуры.
Датчик атмосферного давления
Датчик атмосферного давления установлен в блоке управления двигателя. Он измеряет давление
окружающего автомобиль воздуха. Оно служит корректирующей величиной при регулировании давления
наддува, поскольку плотность всасываемого воздуха с понижением атмосферного давления (с увеличением
высоты над уровнем моря) уменьшается.
Датчик положения регулятора давления наддува G581
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
Сигнал датчика предоставляет блоку управления
При выходе датчика из строя оценка положения
двигателя информацию о текущем положении
направляющих лопаток производится на основе
направляющих лопаток турбонагнетателя. Этот
сигнала датчика давления наддува и числа
сигнал вместе с сигналом датчика давления
оборотов двигателя.
наддува G31 даёт полную информацию
о регулировании турбонаддува.
47
Система управления двигателя
Блок дроссельной заслонки J338
Во впускном тракте перед интеркулером установлен
В режиме регенерации сажевого фильтра
блок дроссельной заслонки. В этом блоке находится
с помощью дроссельной заслонки регулируется
электродвигатель, который через редуктор
массовый расход воздуха и, таким образом,
управляет положением дроссельной заслонки
количество подаваемого кислорода.
(электропривод дроссельной заслонки G186).
При выключении двигателя заслонка закрывается.
Регулировка положения дроссельной заслонки
За счёт этого в цилиндры двигателя поступает
производится плавно в зависимости от нагрузки
меньше воздуха — в результате остановка
и числа оборотов двигателя. Изменением
двигателя происходит без толчков.
положения дроссельной заслонки регулируются
давление и массовый расход воздуха во впускном
коллекторе.
Последствия при выходе из строя
При выходе блока дроссельной заслонки из строя надлежащее регулирование давления во впускном
коллекторе становится невозможным.
Активная регенерация сажевого фильтра также невозможна.
Датчик угла поворота 1 электропривода дроссельной заслонки G187
В блоке дроссельной заслонки установлен датчик угла поворота 1 электропривода дроссельной заслонки.
Чувствительный элемент датчика определяет текущее положение дроссельной заслонки.
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
Сигнал датчика сообщает блоку управления
При выходе датчика из строя двигатель работает
двигателя информацию о текущем положении
в аварийном режиме со сниженной мощностью.
дроссельной заслонки. Эта информация
Активная регенерация сажевого фильтра
необходима для управления давлением во впускном
не выполняется.
коллекторе и регенерации сажевого фильтра.
48
Охлаждение наддувочного воздуха
Для охлаждения наддувочного воздуха
Вследствие этого, турбонагнетателю приходится
используется интеркулер с жидкостным
сжимать меньший объём воздуха — требуемое
охлаждением. Преимуществом жидкостного
давление наддува достигается быстрее.
охлаждения интеркулера по сравнению
Для управления охлаждением наддувочного
с воздушным является возможность регулирования
воздуха блок управления двигателя активирует
температуры во впускном коллекторе практически
с необходимой интенсивностью насос охлаждения
независимо от температуры воздуха на впуске
наддувочного воздуха. Этот насос нагнетает
и температуры рециркулируемых ОГ. Тем самым
охлаждающую жидкость от радиатора контура
при любом режиме работы двигателя может быть
охлаждения наддувочного воздуха к интеркулеру.
установлена температура во впускном коллекторе,
оптимальная именно для этого режима. Кроме того,
Схема контура охлаждения наддувочного воздуха
тракт наддувочного воздуха при жидкостном
приведена на стр. 28 данной программы
охлаждении имеет меньший объём,
самообучения.
чем при воздушном.
Интеркулер
Контур наддувочного
воздуха
Радиатор контура
охлаждения
Насос охлаждения
наддувочного
наддувочного воздуха
воздуха
V188
S514_060
49
Система управления двигателя
Интеркулер
Интеркулер вместе с «воздуховодом» и «фланцем»
Функционально интеркулер представляет собой
образует единый узел со впускным коллектором.
жидкостно&воздушный теплообменник.
Теплообменник интеркулера состоит из пластин
Поступающий во впускной коллектор горячий
с ламелями W&образной формы, верхней, нижней
воздух проходит между многочисленными
и боковых пластин, а также патрубков ОЖ.
пластинами, внутри которых циркулирует
Все детали интеркулера изготовлены из алюминия.
охлаждающая жидкость. Нагретая охлаждающая
жидкость от интеркулера направляется к радиатору
контура охлаждения наддувочного воздуха.
Фланец
Датчик температуры наддувочного воздуха после интеркулера G811
Интеркулер
Воздуховод
Трубопровод
наддувочного
воздуха
Датчик температуры воздуха
на впуске G42
Штуцер для датчика
давления наддува G31
Блок дроссельной заслонки J338
S514_061
Регулирование температуры во впускном коллекторе
Для установления требуемого значения температуры воздуха во впускном коллекторе блок управления
двигателя соответствующим образом включает насос охлаждения наддувочного воздуха V188. Скважность
активации насоса зависит при этом от измеренной температуры воздуха после интеркулера и цифровой
характеристики, заложенной в блоке управления двигателя.
50
Датчик температуры наддувочного воздуха после интеркулера G811
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
Сигнал датчика температуры наддувочного воздуха
При отсутствии сигнала блок управления двигателя
после интеркулера используется:
работает с фиксированным подстановочным
значением.
• для вычисления требуемой скважности
включения насоса охлаждения наддувочного
воздуха и, таким образом, регулирования
температуры во впускном коллекторе;
• для защиты деталей двигателя. Если
температура во впускном коллекторе превысит
определённое критическое значение, система
управления уменьшит мощность двигателя.
Датчик температуры воздуха на впуске G42
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
При охлаждении наддувочного воздуха блок
При отсутствии сигнала блок управления двигателя
управления двигателя использует сигнал датчика
работает с фиксированным подстановочным
температуры воздуха на впуске для контроля
значением.
эффективности работы интеркулера. Для этого
сравнивается температура воздуха до и после
интеркулера.
Насос охлаждения наддувочного воздуха V188
Использование
Последствия при выходе из строя
Насос охлаждения наддувочного воздуха
При выходе насоса из строя об этом делается
активируется блоком управления двигателя
запись в регистраторе событий блока управления
с необходимой интенсивностью с помощью
двигателя, а также включается лампа
ШИМ&сигнала. Этот насос отводит
Check Engine K83. Если температура во впускном
охлаждающую жидкость от радиатора контура
коллекторе превышает определённое критическое
охлаждения наддувочного воздуха и подаёт её
значение, система управления снижает мощность
к интеркулеру.
двигателя для предотвращения повреждения его
деталей.
51
Система управления двигателя
Рециркуляция ОГ
Рециркуляция ОГ служит для уменьшения выбросов
В настоящее время имеется две основных схемы
оксидов азота. В ходе рециркуляции часть ОГ
внешних систем рециркуляции ОГ для дизельных
возвращается и снова используется в процессе
двигателей: рециркуляции ОГ высокого давления
сжигания топлива.
и рециркуляции ОГ низкого давления. Главное
При этом доля кислорода в топливо&воздушной
отличие этих систем друга от друга заключается
смеси сокращается, что приводит к снижению
в том, в каком месте выпускного тракта
скорости горения топлива. В результате снижается
осуществляется отвод ОГ для рециркуляции
максимальная температура сгорания
ивкаком месте впускного тракта они снова
и уменьшаются выбросы оксидов азота.
вводятся в поток всасываемого воздуха.
Система рециркуляции ОГ высокого давления
Раньше дизельные двигатели на автомобилях
Закрывая дроссельную заслонку, можно уменьшить
Volkswagen оснащались системой рециркуляции ОГ
давление на впуске и повысить интенсивность
высокого давления. В такой системе ОГ отводятся
рециркуляции ОГ. По мере повышения
из выпускного тракта перед турбонагнетателем
интенсивности рециркуляции ОГ уменьшается
и подаются во впускной тракт непосредственно
поток ОГ, проходящий через турбину
перед впускным коллектором.
турбонагнетателя. В результате ухудшается
Интенсивность рециркуляции ОГ зависит от разницы
реакция турбонагнетателя, а также может оказаться
давлений в выпускном и впускном трактах.
невозможным установить оптимальное
На эту разницу давлений можно при необходимости
для требуемой мощности давление наддува.
повлиять, изменяя положение дроссельной заслонки.
Принцип действия
5
2
4
1
3
S514_075
Обозначения
1
Блок дроссельной заслонки J338
4
Турбонагнетатель
2
Клапан рециркуляции ОГ N18
5
Сажевый фильтр
3
Радиатор системы рециркуляции ОГ
52
Система рециркуляции ОГ низкого давления
В отличие от использовавшейся на прежних
В такой системе отработавшие газы отводятся после
двигателях TDI VW системы рециркуляции ОГ
сажевого фильтра, расположенного около двига&
высокого давления, на двигателях нового семейства
теля, проходят через радиатор системы рециркуля&
EA288 (Евро 5) устанавливается система
ции, заслонку рециркуляции ОГ (с электропри&
рециркуляции ОГ низкого давления.
водом) и далее направляются во впускной тракт
непосредственно перед турбонагнетателем.
Преимущества системы рециркуляции ОГ низкого давления:
• ОГ имеют меньшую температуру и не содержат сажевых частиц.
• Через турбинную секцию турбонагнетателя проходит весь поток ОГ целиком. В результате улучшается
реакция турбонагнетателя. Становится возможной реализация высоких давлений наддува, прежде всего —
в режимах частичной нагрузки.
• Радиатор системы рециркуляции ОГ не загрязняется сажей (для рециркуляции используются ОГ,
прошедшие через сажевый фильтр).
Принцип действия
3
2
1
4
5
S514_076
Обозначения
1
Турбонагнетатель
4
Радиатор системы рециркуляции ОГ
2
Сажевый фильтр
5
Исполнительный электродвигатель 2 системы
рециркуляции ОГ V339
3
Блок заслонки ОГ J883
Управление рециркуляцией ОГ
Регулирование интенсивности рециркуляции ОГ
Необходимая степень открытия или закрытия управ&
в зависимости от режима работы двигателя
ляющих заслонок определяется системой управле&
в системе рециркуляции ОГ низкого давления
ния впускного/выпускного тракта с помощью зало&
производится блоком заслонки ОГ
женной в неё цифровой модели на основании рас&
и исполнительным электродвигателем системы
считанных по цифровой характеристике номиналь&
рециркуляции ОГ (заслонкой рециркуляции ОГ).
ных значений наполнения цилиндров, давления над&
дува и интенсивности рециркуляции ОГ.
53
Большое спасибо!
Ваше мнение очень важно для нас.
Нет комментариевНе стесняйтесь поделиться с нами вашим ценным мнением.
Текст