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

20

Система управления двигателя 2,0л TDI

Центральным компонентом системы управления
двигателей 2,0л TDI является электронная система
управления дизельного двигателя EDC 17 CP20
производства Bosch.

В рамках управления работой двигателя
происходит обмен данными с блоками управления
отдельных систем автомобиля (в зависимости от
комплектации T5 2010), например с БУ коробки
передач или с БУ ABS/ESP.
При необходимости обмена данными блоков
управления шины CANпривод с блоками
управления других шин CAN (например, шины
CANкомфорт), такой обмен осуществляется через
диагностический интерфейс шин данных.
Диагностический интерфейс шин данных
используется для соединения между собой
различных шин данных, а также для диагностики
автомобиля.

Система управления двигателя

Компоненты
J104

Блок управления ABS

J217

Блок управления АКП*

J234

Блок управления подушек
безопасности

J285

Блок управления комбинации
приборов

J527

Блок управления
электроники рулевой колонки

J533

Диагностический интерфейс
шин данных

J623

Блок управления двигателя

*

только при комплектации АКП

CANпривод

CANInfotainment

CANкомфорт

J104

J217*

J623

J533

J285

J234

J527

S455_063

21

Система предварительного накаливания

Чтобы при любых климатических условиях обеспечить быстрый запуск дизельного двигателя, сравнимый
с запуском бензинового двигателя, без длительного предварительного накаливания, двигатели 2,0 л TDI
Common Rail оснащаются быстродействующей системой предварительного накаливания.

Преимущества такой системы предварительного накаливания:

●

непосредственный пуск двигателя при температурах до минус 24°C

●

исключительно быстрый нагрев свечей накаливания (до 1000°C не более чем за 2 секунды)

●

управление температурой для предварительного накаливания и накаливания после пуска двигателя

●

возможность самодиагностики

БУ двигателя J623

свеча 1 Q10 —
свеча 4 Q13

датчик температуры ОЖ
G62

датчик оборотов
двигателя G28

БУ свечей
накаливания J179

диагностический
интерфейс шин данных
J533

БУ комбинации приборов J285

БУ бортовой сети
J519

контрольная лампа системы

предварительного накаливания K29

S455_057

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

22

Система управления двигателя 2,0л TDI

Система впрыска Common Rail

Как и во всех системах Common Rail, функции
создания высокого давления и впрыска топлива
разделены и выполняются разными компонентами
системы. Центральным элементом является при этом
топливный насос высокого давления с приводом от
распределительного вала.

Он обеспечивает форсунки системы оптимальным
давлением впрыскивания вплоть до 1800 бар.
Топливная рампа играет роль аккумулятора
давления. Излишки топлива, через редукционный
клапан, возвращаются к топливному фильтру
с клапаном предварительного подогрева.

Преимущества такой системы впрыска:

Возможность регулировать давление
впрыскивания практически бесступенчато,
устанавливая оптимальное давление для
каждого режима работы двигателя.

Высокое давление впрыскивания, до 1800 бар,
обеспечивает хорошее смесеобразование.

Предварительные и дополнительные
(последующие) впрыскивания позволяют
реализовать гибкое управление процессом
поступления топлива в камеру сгорания.

Компоненты
a

сетчатый фильтр

b

датчик температуры топлива G81

c

датчик давления топлива G247

d

топливная рампа
(аккумулятор давления)

e

регулятор давления
топлива N276

f

топливный насос высокого давления

g

клапан дозирования
топлива N290

h

редукционный клапан

i

форсунки N30 — N33

k

дополнительный топливный насос V393

l

топливный фильтр с клапаном
предварительного подогрева

m подкачивающий топливный насос G6

в топливном баке

давление топлива от 230 до 1800бар

давление в обратной топливной магистрали форсунок

10бар

давление подкачки между дополнительным топливным

насосом и топливным насосом высокого давления 6бар

давление подачи топлива и давление в обратных

топливных магистралях

a

f

k

л

g

b

23

Подробное описание системы Common Rail см. программу самообучения SSP 403
«Двигатель 2,0л TDI с системой впрыска Common Rail».

c

d

e

h

i

m

S455_040

24

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

Конструктивные особенности двигателя

Два наиболее заметных узла, отличающих двигатель 2,0л TDI мощностью 132кВт (букв. обозначение CFCA) —
это модуль с двумя турбонагнетателями и комбинированный модуль масляного фильтра, включающий в себя
также клапан и радиатор системы рециркуляции ОГ.
Оба этих узла будут подробно рассмотрены на последующих страницах.

Ещё одной особенностью двигателя является то, что датчик давления наддува 2 не вкручивается
непосредственно в трубу системы наддува и обдувается наддувочным воздухом, а изза недостатка места
установлен на верхней части модуля двойного турбонаддува, где крепится на кронштейне. Для соединения с
контуром наддувочного воздуха служит устойчивый к давлению шланг.

датчик давления наддува
2 G447 соединяется с трактом
наддувочного воздуха
с помощью напорного шланга

модуль с двумя
турбонагнетателями — одним
низкого и одним высокого
давления

масляный радиатор, масляный фильтр,
радиатор системы рециркуляции ОГ
и клапан системы рециркуляции ОГ
выполнены как один компактный
модуль

S455_092

S455_091

S455_090

S455_093

25

Блок цилиндров

Чтобы соответствовать высоким требованиям, предъявляемым к двигателю 132кВт в коммерческом
автомобиле, блок цилиндров был модифицирован.

Имеющиеся каналы охлаждающей жидкости в блоке цилиндров соединены с новым каналом диаметром 3мм.
Канал высверливается диагонально через стенку между цилиндрами.
Эта модификация обеспечивает оптимальный отвод тепла из зоны между цилиндрами. В результате улучшения
охлаждения уменьшается коробление поверхности блока цилиндров, прилегающей к ГБЦ.

При работах с блоком цилиндров
проверяйте отверстия для охлаждающей
жидкости.

Модуль масляного фильтра

В отличие от трёх двигателей 2,0 л
с турбонагнетателем с изменяемой геометрией
(VTG), на двигателе с модулем двойного
турбонаддува устанавливается модуль масляного
фильтра, в который встроен также радиатор
системы рециркуляции ОГ.

Дополнительные отверстия для охлаждающей
жидкости на верхней стороне блока цилиндров.

S455_074

S455_099

S455_061

26

Двигатель 2,0л TDI с двумя турбонагнетателями (двойного
турбонаддува)

Устройство

Корпус модуля изготовлен из алюминия, этим обеспечивается хороший отвод тепла. Масляный фильтр
установлен вертикально.

Внимание: при выполнении работ с модулем масляного фильтра двигателя 2,0 л TDI с двумя
турбонагнетателями (двойного турбонаддува) пользуйтесь только руководством по выполнению
работ в ELSA, поскольку для этого случая нужно соблюдать новую последовательность рабочих
операций.

масляный фильтр

Подпружиненный затвор предотвращает

вытекание масла при замене фильтра.

клапан рециркуляции ОГ

Клапан рециркуляции ОГ с электроприводом

регулирует количество ОГ, подаваемых

в камеры сгорания двигателя.

радиатор системы рециркуляции ОГ

Соединение между масляным фильтром

и масляным радиатором проходит через

радиатор рециркуляции ОГ.

масляный радиатор

корпус модуля масляного фильтра

Впускные и выпускные отверстия для масла на корпусе

модуля обеспечивают его соединение с масляным

контуром системы смазки двигателя.

S455_095

27

Радиатор системы рециркуляции ОГ

Радиатор системы рециркуляции ОГ оснащён перепускной заслонкой, через которую горячие ОГ могут,
при необходимости, подаваться напрямую, минуя радиатор. Это позволяет подавать в камеры сгорания
рециркулированные ОГ с температурой, оптимальной для текущего режима работы, и удерживать тем самым
выбросы оксидов азота (NO

x

) на минимальном уровне во всех диапазонах нагрузок и температур двигателя.

Привод заслонки реализован с помощью вакуумного исполнительного элемента.

Устройство

Помимо канала, выводящего отработавшие газы через радиатор рециркуляции ОГ, в корпусе радиатора
имеется также посадочное место для клапана рециркуляции ОГ, под выводом ОГ к впускному коллектору.
С помощью клапана рециркуляции ОГ регулируется количество рециркулируемых ОГ, поступающих в камеры
сгорания.
Соединительные магистрали между масляным фильтром и масляным радиатором также являются частью
корпуса радиатора.

соединение
с впускным
коллектором
(для подачи ОГ)

масляный фильтр

масляные каналы, проходящие
через радиатор рециркуляции
ОГ

перепускная заслонка

клапан

рециркуляции

ОГ

привод перепускной заслонки

тарелка клапана

рециркуляции ОГ

отверстия соединения
с масляным радиатором

корпус радиатора
рециркуляции ОГ

S455_096

28

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

Модуль двойного турбонаддува

С выпускной стороны расположен достаточно редкий на двигателях такого класса модуль из двух
турбонагнетателей, так называемый модуль битурбо.
Выпускной коллектор является неотъемлемой частью этого модуля.

Назначение

Работая совместно, в зависимости от требуемой мощности двигателя, оба турбонагнетателя обеспечивают
двигатель необходимым давлением наддува с максимальным значением 2бар.

Устройство

Модуль двойного турбонаддува включает в себя следующие элементы:

турбонагнетатель низкого давления с неизменяемой геометрией турбины и перепускным каналом

вакуумный исполнительный элемент привода перепускной заслонки турбонагнетателя низкого давления

турбонагнетатель высокого давления с постоянной (неизменяемой) геометрией турбины и перепускным
каналом

вакуумный исполнительный элемент привода перепускной заслонки турбонагнетателя высокого
давления со встроенным потенциометром заслонки G584

перепускной канал наддувочного воздуха

датчик давления наддувочного воздуха 2 G447

датчик температуры ОГ 1 G235

турбонагнетатель низкого давления

турбонагнетатель высокого давления

привод перепускной заслонки турбины
высокого давления (вакуумный элемент)
с потенциометром заслонки G584

привод перепускной заслонки
турбины низкого давления
(вакуумный элемент)

датчик температуры ОГ

выпускной коллектор

патрубок для подключения
к впускному коллектору

соединительный патрубок

S455_033

29

Турбонагнетатель низкого давления

Турбонагнетатель низкого давления установлен под
турбиной высокого давления.
Фланец выпускного коллектора прикручен к
фланцу турбонагнетателя высокого давления.
Соединительный патрубок между
турбонагнетателем низкого и высокого давления
(наддувочный воздух), устанавливается на штуцер
нагнетателя.

Назначение

Турбонагнетатель низкого давления подаёт
«предварительно» сжатый воздух на насосный вход
турбонагнетателя высокого давления.
В зависимости от режима работы в создании
давления наддува могут участвовать оба
турбонагнетателя или только турбонагнетатель
низкого давления.

Устройство

Турбонагнетатель низкого давления конструктивно
выполнен как турбонагнетатель с неизменяемой
геометрией турбины.

вакуумный элемент перепускной заслонки
турбонагнетателя низкого давления

рычаг привода

перепускной заслонки

турбонагне
татель
низкого
давления

выпускной коллектор

турбонагнетатель высокого давления

Турбонагнетатель высокого
давления

Турбонагнетатель высокого давления жёстко
соединён с выпускным коллектором.

Назначение

Турбонагнетатель высокого давления обеспечивает
быстрое повышение давления наддува до 2бар.
Для этого он получает «предварительно» сжатый
воздух от турбонагнетателя низкого давления.

S455_044

S455_045

фланец для
соединения
с турбонагнетателем
высокого давления

соединительный
патрубок

30

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

Заслонка перепускного канала
турбонагнетателя низкого давления

Эта перепускная заслонка определяет, какая часть
потока ОГ будет проходить по перепускному
каналу, минуя турбину турбонагнетателя высокого
давления. От этого зависят обороты турбинного
и насосного колёс и, тем самым, давление,
создаваемое турбонагнетателем низкого давления.
В режиме частичной нагрузки заслонка
турбонагнетателя низкого давления полностью
закрыта.

Заслонка перепускного канала
турбонагнетателя высокого
давления

Эта заслонка имеет достаточно большой размер и
установлена в выпускном коллекторе, вблизи места
его соединения с турбонагнетателем низкого
давления.
Она приводится с помощью рычага и штока
от большого вакуумного элемента, расположенного
в нижней части модуля двойного турбонаддува.
Заслонка открывает перепускной канал, ведущий
от выпускного коллектора непосредственно к
турбонагнетателю низкого давления, в результате
чего меньше отработавших газов проходит через
турбонагнетатель высокого давления, вращая его
турбину.
Управление оборотами турбины и, тем самым,
давлением наддува, создаваемым
турбонагнетателем высокого давления,
осуществляется по степени открытия перепускной
заслонки. Блок управления может полностью
открыть перепускную заслонку турбонагнетателя
высокого давления и направить весь поток ОГ
в обвод его турбинного колеса. В этом случае
турбонагнетатель высокого давления не будет
принимать участия в создании давления наддува.

перепускная
заслонка
турбонагнетателя
высокого давления

рычаг привода

выпускной коллектор

перепускная заслонка турбо
нагнетателя низкого давления

турбонагнетатель
низкого давления

S455_081

S455_068

S455_046

S455_108

турбонагнетатель
высокого
давления

31

Клапан перепускного канала
наддувочного воздуха

Клапан перепускного канала наддувочного
воздуха является третьим, наряду с перепускными
заслонками турбонагнетателей высокого и низкого
давления, элементом, с помощью которого
давление наддува может адаптироваться
к различным режимам нагрузки двигателя. Клапан
работает только под воздействием наддувочного
воздуха и не требует дополнительных
электрических или вакуумных приводов.

Назначение

Клапан перепускного канала наддувочного
воздуха создаёт определённое сопротивление для
воздуха, поступающего от турбонагнетателя
низкого давления, обеспечивая тем самым
оптимальное снабжение турбонагнетателя высокого
давления «предварительно» сжатым воздухом.

Устройство

В перепускном канале установлен
полусферический клапан, перекрывающий канал,
по которому воздух от турбонагнетателя низкого
давления может проходить во впускной коллектор,
минуя турбонагнетатель высокого давления. Клапан
прижимается к седлу пружиной.

Принцип действия

Если давление на выходе турбонагнетателя низкого
давления оказывается выше, чем давление
на выходе турбонагнетателя высокого давления,
то наддувочный воздух отжимает клапан от седла,
открывая перепускной канал наддувочного
воздуха.
В результате наддувочный воздух проходит
непосредственно во впускной коллектор, минуя
насосную часть турбонагнетателя высокого
давления.

клапан
перепускного
канала
наддувочного
воздуха

пружина

клапан

седло клапана

Наддувочный
воздух
отжимает
клапан
от седла.

S455_069

S455_065

S455_066

S455_067

32

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

Смазка турбонагнетателей (с
двойным турбонаддувом)

Масло для смазки турбонагнетателей низкого и
высокого давления поступает к ним по отдельным
масляным магистралям.
Обе магистрали подключаются к системе смазки
двигателя через распределительный узел на блоке
цилиндров.

Возврат масла от турбонагнетателей низкого
и высокого давления также осуществляется
по отдельным обратным магистралям, которые
соединяются в один патрубок под
турбонагнетателем низкого давления.

Этот патрубок прикручивается к блоку цилиндров.
Оттуда масло стекает через блок цилиндров
обратно в масляный поддон.

напорные масляные магистрали
турбонагнетателей низкого и высокого
давления

обратные масляные магистрали
турбонагнетателей низкого и высокого
давления

S455_047

S455_048

33

Система управления двигателя с модулем

двойного турбонаддува

Система наддува двигателя с модулем двойного
турбонаддува

Компоненты
a

перепускной клапан наддувочного воздуха

b

к впускным клапанам

c

датчик 2 давления наддува G447

d

турбинная часть турбонагнетателя высокого давления

e

насосная часть турбонагнетателя высокого давления

f

датчик температуры ОГ 1 G235

g

выпускной коллектор

h

перепускная заслонка турбонагнетателя высокого
давления

i

перепускная заслонка турбонагнетателя низкого
давления

k

вакуумный исполнительный элемент заслонки
турбонагнетателя низкого давления

l

электромагнитный клапан ограничения давления
наддува N75

m турбинная часть турбонагнетателя низкого давления
n

насосная часть турбонагнетателя низкого давления

o

датчик температуры воздуха на впуске G42
с датчиком давления наддува G31

p

вакуумный исполнительный элемент заслонки
турбонагнетателя высокого давления
с потенциометром заслонки G584

q

клапан заслонки ОГ N220

r

к вакуумному ресиверу

s

БУ двигателя J623

r

a

c

o

b

d

e

f

g

h

k

i

m

n

p

q

s

S455_078

л

34

Система управления двигателя с модулем двойного
турбонаддува

Регулирование давления наддува

Области регулирования

Чтобы выполнить высокие требования по мощности
и крутящему моменту, предъявляемые
к коммерческому автомобилю, и одновременно
обеспечить быстрый набор оборотов двигателем,
блок управления различает три зоны
регулирования работы турбонагнетателей:

зона двухступенчатой работы

зона двухступенчатой работы с регулированием

зона одноступенчатой работы с регулированием

Управление работой модуля двойного
турбонаддува осуществляется в зависимости от
нагрузки и оборотов двигателя.

Зона двухступенчатой работы

В диапазоне низких оборотов/нагрузки обе
перепускных заслонки турбонагнетателей
полностью закрыты. Отработавшие газы приводят
турбины обоих турбонагнетателей. Это позволяет
быстро достичь максимального давления наддува
даже в области низких оборотов двигателя.

Клапан перепускного канала наддувочного
воздуха закрыт.

Чем выше нагрузка на двигатель, тем с меньших
оборотов система переходит в область работы
с регулированием.

1000

2000

3000

4000

5000

[об/мин]

[%]

нагрузка

20

40

60

80

100

A

B

C

A

зона двухступенчатой работы

B

зона двухступенчатой работы
с регулированием

C

зона одноступенчатой работы
с регулированием

перепускная заслонка

турбонагнетателя

высокого давления

перепускная заслонка

турбонагнетателя

низкого давления

клапан
перепускного
канала
наддувочного
воздуха

турбонагнетатель

высокого давления

турбонагнетатель

низкого давления

S455_037

35

Область двухступенчатой работы
с регулированием

При увеличении нагрузки и оборотов модуль
турбонагнетателей переходит в область работы
с регулированием.
Перепускная заслонка турбонагнетателя высокого
давления открывается и начинает тем самым
регулировать поток ОГ, попадающий на его
турбинной колесо.
Турбонагнетатель работает в регулируемом
режиме.
В области высоких нагрузок работа
турбонагнетателя низкого давления регулируется
его перепускной заслонкой.

Клапан перепускного канала наддувочного
воздуха остаётся закрыт.

Область одноступенчатой работы
с регулированием

В области максимальных оборотов и нагрузок
заслонка турбонагнетателя высокого давления
полностью открывается.
Основной поток отработавших газов вращает
теперь турбонагнетатель низкого давления.

Клапан наддувочного воздуха открывается и поток
наддувочного воздуха попадает во впускной
коллектор, не проходя через турбонагнетатель
высокого давления, который в создании давления
наддува больше не участвует.

Работа турбонагнетателя низкого давления
регулируется заслонкой его перепускного канала.

перепускная заслонка

турбонагнетателя

высокого давления

перепускная заслонка

турбонагнетателя

низкого давления

S455_038

клапан
перепускного
канала
наддувочного
воздуха

перепускная заслонка

турбонагнетателя

высокого давления

перепускная заслонка

турбонагнетателя

низкого давления

турбонагнетатель

высокого давления

турбонагнетатель

низкого давления

S455_036

вакуумный
элемент
заслонки
турбонагнета
теля низкого
давления

вакуумный
элемент заслонки
турбонагнетателя
низкого давления