Volkswagen семейство дизельных двигателей EA288. Устройство и принцип работы — часть 4
Система управления двигателя
Модуль рециркуляции ОГ
Модуль рециркуляции ОГ состоит из радиатора системы рециркуляции ОГ и исполнительного
электродвигателя 2 системы рециркуляции ОГ V339 (заслонки рециркуляции ОГ). Модуль расположен между
сажевым фильтром и турбонагнетателем. За счёт близкого расположения к двигателю и компактной
конструкции потеря скорости потока в выпускном тракте незначительна.
Сажевый фильтр
Исполнительный
электродвигатель 2
системы рециркуляции ОГ
V339
Радиатор системы
Фильтрующий элемент
S514_037
рециркуляции ОГ
Радиатор системы рециркуляции ОГ
Фильтрующий элемент
Все рециркулируемые ОГ проходят через радиатор
В корпусе модуля нейтрализации ОГ между
(перепускного канала нет). Более низкая
сажевым фильтром и радиатором системы
температура рециркулируемых ОГ позволяет
рециркуляции ОГ расположен фильтрующий
подавать их во впускной тракт в большем
элемент из волокон нержавеющей стали.
количестве и за счёт этого более эффективно
Фильтрующий элемент препятствует попаданию
снижать температуру сгорания в цилиндрах.
остаточных частиц сажи из выпускного тракта
Кроме того, при такой схеме компоненты в тракте
в турбонагнетатель.
наддувочного воздуха защищены от слишком
горячих ОГ.
54
Исполнительный электродвигатель 2 системы рециркуляции ОГ V339
Этот электродвигатель управляется ШИМ&сигналом
Разница давлений определяет интенсивность
от блока управления двигателя и изменяет
рециркуляции ОГ. Интенсивность рециркуляции ОГ
положение заслонки рециркуляции ОГ. Положением
тем выше, чем больше разница давлений. Поскольку
этой заслонки в сочетании с положением заслонки
при работе двигателя с высокими нагрузками
ОГ в модуле заслонки ОГ регулируется разность
разница давлений может быть очень велика, в таких
давлений между выпускным и впускным трактами.
режимах интенсивность рециркуляции ОГ
ограничивается заслонкой рециркуляции ОГ,
приводимой исполнительным электродвигателем.
Заслонка ОГ остаётся при этом полностью открытой.
Последствия при выходе из строя
При выходе исполнительного электродвигателя системы рециркуляции ОГ из строя заслонка рециркуляции ОГ
закрывается пружиной. Рециркуляция ОГ больше не происходит.
Потенциометр 2 системы рециркуляции ОГ G466
Использование сигнала
Последствия при выходе из строя
Потенциометр 2 системы рециркуляции ОГ
При отсутствии сигнала потенциометра 2
установлен в исполнительном электродвигателе
системы рециркуляции ОГ рециркуляция ОГ
системы рециркуляции ОГ.
не производится. Исполнительный электродвигатель
По сигналу этого потенциометра определяется
системы рециркуляции ОГ больше не включается
положение исполнительного электродвигателя
по команде блока управления двигателя, заслонка
системы рециркуляции ОГ. Эту информацию блок
рециркуляции ОГ закрывается под воздействием
управления двигателя использует при расчёте
пружины.
и регулировании количества рециркулируемых ОГ.
55
Система управления двигателя
Блок заслонки ОГ J883
Блок заслонки ОГ состоит из заслонки ОГ и её электропривода. Блок установлен в выпускном тракте
за сажевым фильтром (в направлении потока ОГ). С помощью блока заслонки ОГ можно дросселировать
поток ОГ и тем самым регулировать интенсивность рециркуляции ОГ. Для этого блок управления двигателя
подаёт на блок заслонки ОГ ШИМ&сигнал соответствующей скважности.
Окислительный нейтрализатор
Блок заслонки ОГ J883
Сажевый фильтр
Сильфон
Радиатор системы
рециркуляции ОГ
S514_062
Принцип действия
Благодаря схеме отбора ОГ за сажевым фильтром
За счёт этого разница давлений в системе
и подачи их перед входом турбонагнетателя,
рециркуляции ОГ (сажевый фильтр — модуль
разница давлений в системе рециркуляции ОГ
рециркуляции ОГ — вход турбонагнетателя) также
низкого давления в большом диапазоне режимов
увеличивается. Как следствие, возможность
работы двигателя достаточна для обеспечения
достаточно интенсивной рециркуляции ОГ
требуемой интенсивности рециркуляции ОГ. В тех
обеспечивается во всех режимах работы двигателя.
случаях, когда разница давлений оказывается
недостаточной, например в режиме малой
Последствия при выходе из строя
нагрузки, необходимый перепад давлений
обеспечивается использованием заслонки ОГ.
При выходе блока заслонки ОГ из строя
Заслонка ОГ при этом дросселирует весь поток ОГ,
заслонка ОГ перемещается пружиной в положение
выходящих из сажевого фильтра. В результате
«открыто». В этом случае рециркуляция ОГ
давление ОГ перед заслонкой становится примерно
не происходит.
на 10 мбар выше, чем давление после заслонки.
56
Система нейтрализации ОГ для двигателей
экологического класса Евро 5
Двигатели TDI 1,6 и 2,0 л семейства EA288
Благодаря расположению этого модуля рядом
оснащаются новой системой нейтрализации ОГ
с двигателем, окислительный нейтрализатор
с компонентами, расположенными
и сажевый фильтр быстрее нагреваются, то есть
в непосредственной близости от двигателя.
быстрее выходят на рабочую температуру
На двигателях экологического класса Евро 5
катализатора.
эта система включает в себя окислительный
нейтрализатор и сажевый фильтр, объединённые
в один общий модуль нейтрализации ОГ.
Модуль нейтрализации ОГ
Устройство
В модуле нейтрализации ОГ окислительный
При этом окислительный нейтрализатор соединён
нейтрализатор и сажевый фильтр компактно
с находящимся под ним сажевым фильтром.
расположены один над другим в непосредственной
Через радиатор системы нейтрализации ОГ,
близости от двигателя.
расположенный сразу же за (в направлении
потока ОГ) сажевым фильтром, проходит поток
очищенных ОГ.
Окислительный нейтрализатор
Датчик температуры
ОГ 3 G495
Лямбда&зонд G39
Датчик разности
Датчик температуры ОГ 4
давлений G505
G648
Сажевый фильтр
S514_085
57
Система управления двигателя
Демпфирующие элементы
Модуль нейтрализации ОГ крепится к блоку
цилиндров и к ГБЦ в четырёх точках
на демпфирующих элементах. Благодаря этим
демпферам, компенсируются допуски
на изготовление установленных деталей.
Так обеспечивается отсутствие внутренних
напряжений между модулем нейтрализации ОГ
и двигателем. В одной точке модуль
нейтрализации ОГ крепится к блоку цилиндров
жёстко, без демпфирующего элемента.
S514_054
Принцип действия
1
Винт
Снаружи демпфирующие элементы имеют левую
резьбу. При вкручивании винта в соответствующую
точку крепления демпфирующий элемент за счёт
трения между резьбой винта и выступами
на элементе будет крутиться вместе с винтом.
Демпфирующий
Поскольку наружная резьба демпфирующего
элемент
элемента левая, то он будет смещаться при этом
не вниз, вместе с винтом, а вверх, навстречу головке
Выступы
винта, компенсируя таким образом зазор между
привалочными местами модуля нейтрализации ОГ
и двигателя.
S514_055
2
Винт
Компенсируемый
зазор
Демпфирующий
При установке и снятии модуля
элемент
нейтрализации ОГ строго соблюдать
указания руководства по ремонту.
Выступы
S514_101
58
Окислительный нейтрализатор
Чтобы окислительный катализатор быстрее нагревался до рабочей температуры, его основа выполнена
из металла. Металлическая основа покрыта несущим слоем пористого металлического оксида, например
оксида алюминия. На пористый несущий слой нанесено покрытие из платины и палладия. Эти благородные
металлы являются катализаторами для углеводородов и окиси углерода.
Принцип действия
Каталитическое покрытие в окислительном
Подробнее конструкция и принцип
нейтрализаторе преобразует большую часть
действия окислительного
углеводородов и окиси углерода в пары воды
нейтрализатора описаны в программе
и углекислый газ.
самообучения 124 «Нейтрализатор
для дизельного двигателя».
Сажевый фильтр
Сажевый фильтр состоит из монолитного ячеистого носителя из пористого карбида кремния, на который
напыляется покрытие из титаната алюминия. В керамическом носителе имеется большое количество узких
параллельных каналов. Каждый из этих каналов открыт с одной стороны и закрыт с другой, причём открытые
и закрытые, например со стороны впуска, каналы чередуются «в шахматном порядке». Таким образом,
открытые со стороны впуска каналы играют роль впускных, открытые со стороны выпуска — выпускных,
а стенки, отделяющие одни каналы от других, играют роль фильтров. Фильтрующие стенки пористые и покрыты
несущим слоем металлического оксида, например оксида алюминия. На этот несущий слой нанесён тонкий
активный слой катализаторов - благородных металлов платины и палладия.
Принцип действия
Отработавшие газы, содержащие сажевые частицы,
пропускаются через пористые фильтрующие стенки
входных каналов. При этом газы проходят через
поры, а частицы сажи задерживаются во входных
каналах.
Подробнее конструкция и принцип
действия такого сажевого фильтра
S514_089
описаны в программе самообучения 336
«Сажевый фильтр для дизельных
двигателей с каталитическим
покрытием».
59
Система управления двигателя
Регенерация
Для того чтобы сажевый фильтр не забивался
Регенерация сажевого фильтра может быть
частицами сажи и не терял своих качеств, его нужно
нескольких видов:
регулярно регенерировать. В процессе регенерации
накопившиеся в фильтре частицы сажи сжигаются
• пассивная регенерация;
(окисляются).
• фаза нагрева;
• активная регенерация;
• регенерация в ходе специальной
регенерационной поездки, выполняемой
клиентом;
• регенерация в условиях сервиса.
Пассивная регенерация
При пассивной регенерации частицы сажи постоянно сжигаются без участия системы управления двигателя.
Это происходит, прежде всего, в режимах высокой нагрузки на двигатель. Такая высокая нагрузка имеет место,
например, при поездке по автомагистрали с постоянной высокой скоростью. Температура ОГ при этом
достигает 350-500 °C. Сажевые частицы вступают при таких температурах в химическую реакцию
с диоксидом азота и преобразуются в диоксид углерода (углекислый газ).
Фаза нагрева
Когда окислительный нейтрализатор и сажевый фильтр ещё холодные, система управления двигателя
выполняет два или три (в зависимости от конкретных условий) дополнительных впрыска топлива сразу после
основного впрыска. Это делается для того, чтобы как можно быстрее вывести окислительный нейтрализатор
и сажевый фильтр на их рабочие температуры.
Топливо, попадающее в цилиндры после основного впрыска, повышает температуру сгорания.
Это дополнительное тепло с потоком отработавших газов достигает нейтрализатора и сажевого фильтра
и нагревает их.
Фаза нагрева завершается, как только нейтрализатор и сажевый фильтр нагреваются до рабочей
температуры и сохраняют её в течение определённого промежутка времени.
60
Активная регенерация
В большинстве режимов работы двигателя температура ОГ слишком мала для пассивной регенерации.
Поскольку частицы сажи при этом не выгорают, они накапливаются в фильтре. Когда степень заполнения
фильтра сажей достигает определённого значения, система управления двигателя запускает процедуру
активной регенерации. Частицы сажи сжигаются при температуре ОГ 550-650 °C, превращаясь в углекислый
газ.
Проведение активной регенерации
Степень заполнения сажевого фильтра рассчитывается блоком управления двигателя на основе двух заранее
запрограммированных моделей заполнения.
Одна модель базируется на анализе используемого стиля вождения с учётом сигналов датчиков температуры
ОГ и лямбда&зонда.
Другая модель оценивает степень заполнения сажевого фильтра на основании его внутреннего
аэродинамического сопротивления. В этой модели заполнение фильтра определяется по сигналам датчика
давления ОГ 1 G450 и датчика температуры ОГ, а также значению массового расхода ОГ, рассчитанному
блоком управления двигателя.
Блок управления
двигателя J623
Датчик разности давлений
G505
Датчик температуры ОГ 3 G495
Лямбда&зонд G39
S514_090
Окислительный нейтрализатор
Сажевый фильтр
61
Система управления двигателя
Меры, принимаемые блоком управления двигателя для повышения температуры ОГ во время
активной регенерации:
• Уменьшение доступа воздуха в цилиндры
с помощью дроссельной заслонки.
S514_091
• Чтобы повысить температуру сгорания, вскоре
после более «позднего» основного впрыска
производится один или два дополнительных
впрыска.
S514_093
• Один дополнительный впрыск с достаточно
большой задержкой после основного.
В этом случае дополнительное топливо
в цилиндре не сгорает, а испаряется в камере
сгорания.
S514_094
• Несгоревшие углеводороды в парах топлива
окисляются (сгорают) в нейтрализаторе.
Выделяющееся при этом тепло с потоком газов
достигает сажевого фильтра и увеличивает
температуру ОГ на его входе примерно
до 620 °C.
S514_095
• Для расчёта количества топлива для такого
«позднего» впрыска блок управления двигателя
использует сигнал датчика температуры ОГ 3
G495, расположенного перед сажевым
фильтром .
S514_096
• Чтобы не допустить заметного для водителя
изменения крутящего момента во время
регенерации, соответствующим образом
корректируется давление наддува.
S514_097
62
Регенерация в ходе специальной регенерационной поездки, выполняемой
клиентом
При использовании автомобиля исключительно
В ходе такой поездки нужно ехать небольшое время
для поездок на короткие расстояния в выпускном
как можно более равномерно и без выключения
тракте не успевают создаваться температуры,
двигателя. За счёт этого будет создана достаточно
достаточно высокие для регенерации сажевого
высокая температура ОГ, условия для успешного
фильтра, в том числе и активной. Когда заполнение
выполнения регенерации будут какое&то время
сажевого фильтра достигает предельной величины,
оставаться постоянными.
в комбинации приборов включается контрольная
лампа сажевого фильтра. Эта лампа сообщает
водителю, что необходимо выполнить
регенерационную поездку.
Подробное описание условий поездки
при включении контрольной лампы
сажевого фильтра содержится
в руководстве по эксплуатации
автомобиля.
Регенерация в условиях сервиса
Если регенерационная поездка не достигла своей
Так водитель извещается о необходимости
цели и наполнение сажевого фильтра составляет
обратиться на ближайшую сервисную станцию.
40 граммов, помимо контрольной лампы сажевого
В данной ситуации, чтобы избежать повреждения
фильтра, загорается контрольная лампа системы
сажевого фильтра, БУ двигателя блокирует режим
предварительного накаливания. На дисплее
активной регенерации. Сажевый фильтр в этом
комбинации приборов появляется сообщение
случае может быть регенерирован только
«Неисправность двигателя. Следуйте на сервисную
в условиях сервисной станции с помощью тестера.
станцию».
Если наполнение фильтра превышает
45 граммов, регенерация в условиях
сервиса также становится невозможной,
потому что опасность разрушения
фильтра слишком высока. В этом случае
фильтр необходимо заменить.
63
Система управления двигателя
Различные типы регенерации для двигателя EA288 TDI на Golf 2013
Замена фильтра
Время
S514_098
Обозначения
Пример:
«Регенерация по пробегу»
повышение степени
заполнения фильтра сажей
«Регенерация по пробегу» — регенерация сажевого
фильтра по достижении определённого пробега.
Пример:
проведение успешной
Блок управления двигателя автоматически
регенерации различными
запускает активную регенерацию независимо
способами:
от степени заполнения сажевого фильтра, если
последние 750 км регенерация не проводилась
Пассивная регенерация
(или если проведённая регенерация не была
Активная регенерация
успешной).
«Регенерация по пробегу» является дополнительной
Регенерация в ходе
страховкой от переполнения сажевого фильтра.
специальной
регенерационной поездки,
выполняемой клиентом
Регенерация в условиях
сервиса
При работе двигателя всегда выгорает небольшое количество масла. Часть сгоревшего масла в виде
золы оседает в сажевом фильтре. Эта масляная зола не может быть устранена при активной
регенерации фильтра. Для того чтобы гарантировать работоспособность сажевого фильтра, при
проведении инспекционного контроля необходимо проверять массу накопившейся золы с помощью
тестера. Если эта масса превысит предельное значение, сажевый фильтр необходимо заменить.
Учитывайте также в этой связи указания руководства «Инспекционный сервис и уход» в ELSA.
64
Система предварительного накаливания
Двигатель 2,0 л TDI с системой впрыска Common Rail оснащён системой предварительного накаливания
для обеспечения быстрого пуска дизельного двигателя. Эта система обеспечивает немедленный запуск
дизельного двигателя в любых климатических условиях. Длительное ожидание того, пока завершится
предварительное накаливание, ушло в прошлое, процесс пуска теперь практически не отличается от пуска
бензинового двигателя.
Достоинства системы предварительного накаливания
• процесс пуска, сравнимый с пуском бензинового двигателя, при температурах до -24 °C;
• очень быстрый прогрев: в течение 2 секунд температура свечи накаливания поднимается до 1000 °C;
• регулируемые температуры для предварительного накаливания и накаливания после пуска;
• функция самодиагностики;
• является частью предварительного накаливания Euro On Board Diagnose.
Общая схема системы
Блок управления
Свеча
двигателя J623
Датчик числа оборотов
накаливания 1 Q10
двигателя G28
Блок управления свечей
накаливания J179
Свеча
накаливания 2 Q11
Датчик температуры ОЖ G62
Диагностический
Свеча
интерфейс шин данных
накаливания 3
Блок управления бортовой сети
J533
Q12
J519
Свеча
Блок управления
Контрольная лампа
накаливания 4 Q13
комбинации приборов
системы
J285
предварительного
накаливания K29
S514_081
65
Система управления двигателя
Принцип действия
Предварительное накаливание
Блок управления двигателя активирует стальные свечи накаливания через блок управления свечей
накаливания J179 с помощью сигнала с широтно&импульсной модуляцией (ШИМ) и с разнесением по времени.
При этом напряжение на отдельной свече регулируется скважностью ШИМ&сигнала. Максимальное
напряжение для быстрого пуска холодного двигателя при наружной температуре ниже 24 °C составляет
11,5 В. При таком напряжении обеспечивается быстрый прогрев свечи накаливания (макс. 2 с) до температуры
свыше 1000 °C. Это уменьшает общее время предварительного накаливания при пуске двигателя.
Накаливание после пуска
При накаливании после пуска скважность
На автомобилях с системой Старт&стоп
ШИМ&сигнала с напряжением бортовой сети
накаливание после пуска не прерывается
устанавливается таким образом, чтобы эффективное
при остановке двигателя системой Старт&стоп.
напряжение составляло 4,4 В. После пуска двигателя
Это позволяет избежать частых изменений
свечи накаливания продолжают работать
температуры и тем самым снижает нагрузку
до достижения температуры охлаждающей
на материал стальных свечей накаливания.
жидкости 24 °C, но не более 5 минут.
Послепусковое накаливание способствует
уменьшению выбросов углеводородов и снижению
шумности двигателя во время прогрева.
Нагрев свечей накаливания
с разнесением по времени
Свеча накаливания
Чтобы не перегружать бортовую сеть, нагрев свечей
Цилиндр 1
накаливания осуществляется с разнесением
Цилиндр 2
по времени. При этом задний фронт сигнала
Цилиндр 3
для одной из свечей запускает импульс для нагрева
Цилиндр 4
следующей свечи.
Время, с
S514_040
66
Двигатель EA288 экологического класса Евро 4
Для некоторых рынков двигатель EA288
Для качества топлива в этом смысле критично
предлагается в варианте, соответствующем
высокое содержание веществ, разрушающих
экологическому классу Евро 4. Речь идёт о рынках,
каталитический слой в нейтрализаторе,
на которых не всегда обеспечивается требуемое
в особенности высокое содержание серы
качество топлива. В этом случае невозможна
в дизельном топливе.
установка системы нейтрализации ОГ,
соответствующей экологическому классу Евро 5,
т. е. с закрытым сажевым фильтром
и рециркуляцией ОГ низкого давления.
Система нейтрализации ОГ экологического класса Евро 4,
устанавливаемая в непосредственной близости от двигателя
Система нейтрализации ОГ экологического класса Евро
4 представляет собой комбинацию из окислительного
нейтрализатора и открытого сажевого фильтра.
Устройство
Открытый сажевый фильтр и окислительный
нейтрализатор установлены раздельно в общем
корпусе.
Окислительный нейтрализатор расположен перед
открытым сажевым фильтром (по направлению
потока ОГ).
Окислительный
нейтрализатор
Окислительный нейтрализатор
Конструкция и принцип действия окислительного
нейтрализатора идентичны варианту
для экологического класса Евро 5. В комбинации
с открытым сажевым фильтром нейтрализатор
не только преобразует моноксид углерода
и углеводороды, он также окисляет моноксид азота
до диоксида азота. Диоксид азота требуется
для пассивной регенерации открытого сажевого
Открытый сажевый фильтр
фильтра.
S514_087
67
Система управления двигателя
Открытый сажевый фильтр
Устройство
Открытый сажевый фильтр состоит из тонких гофрированных стальных пластин с раковинообразными
структурами. Между гофрированными пластинами находятся слои тонкой металлической ваты.
Гофрированная стальная пластина
Металлическая вата
S514_088
Принцип действия
Поток ОГ между пластинами частично отклоняется
Регенерация открытого сажевого фильтра может
раковинообразными структурами, так что газы
быть только пассивной. При пассивной регенерации
проходят через слой металлической ваты. Тонкая
частицы сажи постоянно сжигаются без участия
металлическая вата задерживает частицы сажи,
системы управления двигателя.
очищая от них ОГ. Такой фильтр называется
Химически частицы сажи (углерода) окисляются
открытым, потому что форма пластин
до диоксида углерода в ходе реакции
не «вынуждает» весь поток ОГ проходить через
с диоксидом азота при температурах ОГ
слои металлической ваты. Часть газов может
в диапазоне 350-500 °C.
протекать мимо раковинообразных структур
и не подвергаться фильтрации.
68
Удаление серы
На некоторых рынках в продаже имеется топливо,
Для восстановления эффективности
которое можно оценить весьма критично. Такое
нейтрализатора серу из него необходимо удалять.
топливо может иметь очень высокое содержание
Накопившаяся в окислительном нейтрализаторе
серы — до 5000 ppm (ppm = частей на миллион).
сера удаляется из него при температуре ОГ
Для сравнения: в Европе содержание серы
в диапазоне 450-600 °C.
не должно превышать 10 ppm. Поступающая вместе
Повышение температуры ОГ для активного
с ОГ после сгорания сера негативно воздействует
удаления серы из окислительного нейтрализатора
на окислительный нейтрализатор и снижает
осуществляется блоком управления двигателя
эффективность его работы. Накопление серы
(например, за счёт дополнительных впрысков
в нейтрализаторе приводит к уменьшению
топлива в каждом цикле).
образования диоксида азота и, таким образом,
понижению эффективности пассивной регенерации
открытого сажевого фильтра.
Система рециркуляции ОГ высокого давления
Поскольку на двигатели экологического класса
из выпускного коллектора перед турбонагнетателем
Евро 4 устанавливаются открытые сажевые
и подаются во впускной тракт через канал в ГБЦ,
фильтры, такие двигатели оснащаются только
радиатор системы рециркуляции ОГ и клапан
системой рециркуляции ОГ высокого давления
рециркуляции ОГ.
с охлаждением. При такой схеме ОГ отводятся
Исполнительный электродвигатель
системы рециркуляции ОГ V338
Клапан рециркуляции ОГ
Клапан рециркуляции ОГ представляет собой
тарельчатый клапан с электроприводом.
Он установлен в распределительной магистрали
впускного коллектора и имеет обозначение
«исполнительный электродвигатель системы
рециркуляции ОГ V338». Данный клапан
регулируется блоком управления двигателя и может
приводить тарелку клапана в любое промежуточное
положение. При изменении положения тарелки
клапана изменяется масса ОГ, поступающих
в систему рециркуляции. Для защиты от воздействия
высоких температур ОГ клапан охлаждается
охлаждающей жидкостью двигателя.
S514_086
69
Техническое обслуживание
Оборудование и специнструмент
Наименование
Инструмент
Назначение
T10172/11 Адаптер
Используется в качестве
упора для удержания
зубчатого шкива
распредвала.
S514_063
T10489 Съёмник
Для снятия ступицы ТНВД.
S514_064
T10490 Стопор коленвала
Для фиксирования
коленвала при
регулировании фаз ГРМ.
S514_065
71
Большое спасибо!
Ваше мнение очень важно для нас.
Нет комментариевНе стесняйтесь поделиться с нами вашим ценным мнением.
Текст