Системы двигателя FSI 2,0 л мощностью 110 кВт Audi

Статья (27.01.2012)
Audi logo
Audi logo

Топливная система

Топливная система содержит два контура: низкого и высокого давления. В контуре низкого давления топливо находится под давлением около 6 бар. Оно подается электронасосом через фильтр к насосу высокого давления. Возврат топлива от насоса высокого давления производится непосредственно в бак автомобиля.

В контуре высокого давления топливо находится под давлением от 40 до 110 бар, изменяемым в зависимости от режима работы двигателя. Одноплунжерный насос высокого давления нагнетает топливо в используемую в качестве аккумулятора топливную рампу, из которой оно поступает к четырем форсункам.

Предохранительный клапан защищает компоненты топливной системы, находящиеся под высоким давлением. Он открывается при давлениях выше 120 бар. Перепущенное через предохранительный клапан топливо отводится в трубопровод подачи к насосу высокого давления.

Топливная система

 

Одноплунжерный насос высокого давления

Одноплунжерный насос высокого давления
 

Одноплунжерный насос высокого давления

Демпфер служит для гашения колебаний давления топлива.

Одноплунжерный насос высокого давления регулируется по подаче. Он приводится непосредственно от распределительного вала. Топливо к нему подается электронасосом под давлением до 6 бар. Одноплунжерный насос поддерживает в рампе давление топлива на заданном системой управления уровне.

При ходе плунжера вниз полость над ним заполняется топливом, подаваемым погруженным в бак электронасосом под давлением около 6 бар.

При ходе плунжера вверх топливо нагнетается в рампу под действующим в ней  давлением. Полость над плунжером может сообщаться также с впускным каналом через электромагнитный клапан регулирования подачи топлива.

Если этот клапан открывается до окончания хода нагнетания, давление в надплунжерной полости падает и топливо возвращается во впускной канал. Падению давления в топливной рампе препятствует нагнетательный клапан.

Регулирование подачи топлива осуществляется изменением хода плунжера от его нижнего положения до момента открытия клапана регулирования подачи. При достижении заданного уровня давления в рампе этот клапан остается постоянно открытым, препятствуя дальнейшему повышению давления.

Клапан регулирования подачи топлива (N290)

 

Клапан регулирования подачи топлива (N290)

Регулирование подачи топлива осуществляется посредством электромагнитного клапана, который по соображениям безопасности остается открытым в обесточенном состоянии. При этом все вытесняемое плунжером насоса топливо возвращается через клапан в контур низкого давления.

При прохождении тока через обмотку возбуждения создается магнитное поле, под действием которого якорь электромагнита прижимает иглу клапана к седлу. При повышении давления топлива в рампе до заданной величины подача тока прекращается и магнитное поле исчезает. Игла клапана поднимается с седла под давлением топлива в надплунжерном объеме. С этого момента все вытесняемое плунжером, но не используемое для подачи в рампу топливо перепускается в контур низкого давления.

Топливная рампа (Rail)

 

Топливная рампа (Rail)


Топливная рампа служит для распределения топлива по форсункам и сглаживания  пульсаций давления в ней.

Она выполняет функции аккумулятора высокого давления. На рампе установлены форсунки, датчик давления топлива, предохранительный клапан и штуцеры высокого и низкого давления.

Датчик давления топлива (G247)

Датчик давления топлива (G247)

Этот датчик предназначен для измерения давления в топливной рампе. Действующее на датчик давление топлива вызывает соответствующее ему напряжение на выводах датчика, которое передается в качестве входного сигнала в блок управления двигателем и используется для регулирования давления в рампе.

Встроенная в датчик электронная ячейка получает питание под напряжением 5 вольт. При повышении давления сопротивление чувствительного элемента датчика снижается, а напряжение на его выводах повышается.

На представленном ниже графике показана зависимость выходного напряжения датчика [В] от действующего на него давления [MПа].

Форсунки высокого давления (N30, N31, N32 и N33)

Форсунки высокого давления (N30, N31, N32 и N33)

При каждом снятии форсунки необходимо заменять ее тефлоновое уплотнение.

Форсунки расположены между топливной рампой и камерами сгорания. Форсунки служат для дозированной подачи топлива в цилиндры двигателя и его распыливания в определенных объемах камеры сгорания (для образования послойной или гомогенной смеси).

При открытии форсунки топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания под разностью давлений в ней и в рампе.

В блок управления двигателем встроены накопительные конденсаторы, которые заряжаются до напряжения 50–90 вольт. Они должны обеспечивать более короткий впрыск топлива, чем это имеет место у двигателей с впрыском бензина во впускные каналы.

Система выпуска

К системе выпуска предъявляются повышенные требования, связанные с существенным ограничением выброса вредных веществ. Поэтому была разработана конструкция, специально настроенная на рабочий процесс FSI.

Система выпуска 2-литрового двигателя FSI

 

Система выпуска 2-литрового двигателя FSI

Непосредственно на выпускном коллекторе установлен предварительный 3-компонентный нейтрализатор, действие которого контролируется установленными перед ним и после него датчиками кислорода.

Датчик температуры отработавших газов (G235)

Этот датчик установлен непосредственно перед накопительным нейтрализатором NОx. По передаваемому в блок управления двигателем сигналу датчика рассчитывается температура в нейтрализаторе.

Данные об этой температуре используются системой управления двигателем

  • для перехода на послойное смесеобразование, которое должно осуществляться только при температурах накопительного нейтрализатора NОx от 250 до 500°C, а также
  • для перехода на режим выжигания серы из накопительного нейтрализатора, которое возможно только при его температурах свыше 650°C, достигаемых при работе двигателя на обогащенной гомогенной смеси и при позднем зажигании.

Система очистки отработавших газов

При работе двигателя на бедной смеси отработавшие газы содержат достаточное количество кислорода, которое необходимо для их очистки от оксида углерода CO и несгоревших углеводородов HC в обычном 3-компонентном нейтрализаторе. Однако, низкая концентрация CO и HC не позволяет эффективно очищать газы от оксидов азота NОx.

Для снижения концентрации NОx в отработавших газах при работе двигателя на бедной смеси (в частности при послойном смесеобразовании) применяют нейтрализатор накопительного типа.

Накопительный нейтрализатор NОx

По конструкции он не отличается от обычного 3-компонентного нейтрализатора. Однако, в его покрытие добавлен оксид бария, который способствует удерживанию оксидов азота, преобразуя их в нитраты при температурах от 250 до 500°C.

Однако, помимо нитратов накопительный нейтрализатор задерживает серу, которая практически всегда содержится в топливе.

Способность нейтрализатора удерживать оксиды азота и серу ограничена. Предел его
насыщения распознается по сигналу датчика NOx, который передается в блок управления двигателем. При необходимости блок управления инициирует перевод двигателя на режим регенерации накопительного нейтрализатора.

Фазы регенерации

Процесс регенерации проводится по командам блока управления двигателем. При этом оксиды азота восстанавливаются до безвредного азота, а сера переходит в диоксид серы.


Процесс регенерации нейтрализатора

 

Процесс регенерации нейтрализатора

Двигатель переводится на режим регенерации нейтрализатора при превышении предельной концентрации NOx в газах, величина которой зафиксирована в памяти блока управления двигателем. Прежде всего блок управления двигателем переводит его рабочий процесс с послойного смесеобразования на обогащенную гомогенную смесь.

В результате повышения температуры накопительного нейтрализатора снижается стабильность удерживаемых им нитратов. Распад нитратов происходит в восстановительной среде. Эти условия обеспечивают преобразование оксидов азота в безвредный азот. Таким образом восстанавливается способность нейтрализатора к улавливанию и накоплению новой порции оксидов азота. Далее весь процесс круговорота веществ повторяется.

Выжигание серы

Выжигание серы

Для выжигания серы необходимо предпринимать особые меры, так как она содержится обычно в виде химически стабильных сульфатов, которые не распадаются в процессе обычной регенерации нейтрализатора NOx. Сера занимает места оксидов азота в покрытии матрицы нейтрализатора, снижая его способность к накапливанию последних и вызывая сокращение времени между процессами регенерации. При определенном повышении частоты этих процессов система управления двигателем реагирует следующим образом:

  • переводит двигатель на гомогенную смесь на время около двух минут и
  • устанавливает позднее зажигание.

Эти мероприятия должны обеспечивать повышение температуры нейтрализатора до 650°C и более, что необходимо для перевода серы и ее соединений в диоксид серы SО2.

При использовании топлива с малым содержанием серы периоды между процессами ее выжигания увеличиваются, а работа на топливе с большим содержанием серы приводит к учащению процессов регенерации. Следует отметить, что выжиганию серы способствует работа двигателя с большой нагрузкой и при высокой частоте вращения коленчатого вала.

Датчик оксидов азота (G295)

Датчик оксидов азота (G295)

Этот датчик установлен после накопительного нейтрализатора. Принцип его действия аналогичен принципу действия широкополосного датчика кислорода.

Первая (насосная) ячейка настроена на концентрацию кислорода, соответствующую стехиометрическому составу смеси (14,7 кг воздуха на 1 кг топлива). Коэффициент избытка воздуха определяется при этом по величине потока ионов через твердый электролит между электродами.

Затем поток газов проходит через диффузионный барьер в следующую ячейку, в которой оксиды азота восстанавливаются на активном электроде до кислорода O2 и азота N2. Концентрация оксидов азота определяется при этом по величине потока ионов кислорода через твердый электролит.

Блок управления датчиком оксидов азота (J583)

Этот блок управления установлен на днище кузова вблизи от датчика оксидов азота. Он обрабатывает сигналы датчика и передает данные измерений через шину CAN силовых агрегатов блоку управления двигателем.

Ускоренная передача данных способствует быстрому и точному определению предельного насыщения накопительного нейтрализатора и позволяет своевременно производить его регенерацию.

Датчик температуры отработавших газов (G235)

Датчик температуры отработавших газов (G235)

Этот датчик установлен непосредственно перед накопительным нейтрализатором. По сигналу этого датчика определяется работоспособность накопительного нейтрализатора NOx и оптимизируются его функции.

Помимо этого получаемые посредством этого датчика данные используются для определения теплового состояния предварительного нейтрализатора, поддержки температурной модели системы выпуска, а также для защиты ее компонентов от перегрева.

Рециркуляция отработавших газов

Рециркуляция отработавших газов

После замены перепускного клапана и (или) блока управления двигателем необходимо провести их согласование через функцию "Базовая установка".

Двигатель оснащен системой внешней рециркуляции отработавших газов (ОГ). Отбор газов производится через соединительную трубку из предварительного нейтрализатора. Блок управления двигателем точно рассчитывает количество подлежащих перепуску газов и регулирует их поток посредством дроссельного клапана с электроприводом.

Положение этого клапана контролируется потенциометрическим датчиком, сигнал которого учитывается при расчете количества перепускаемых газов и используется при проведении сеанса самодиагностики. Возвращаемые в камеру сгорания отработавшие газы снижают максимальную температуру рабочего цикла и тем самым препятствуют образованию оксидов азота.

Клапан перепуска отработавших газов (N18) выполнен конструктивно как модуль, в состав которого входят

  • дроссельная заслонка и
  • электродвигатель с потенциометрическим датчиком положения (G212).

Перепуск газов осуществляется принципиально как при послойном смесеобразовании, так и при использовании гомогенной смеси в диапазоне частот вращения до 4000 об/мин и при средних нагрузках. При работе двигателя на холостом ходу перепуск газов не производится.

Функциональная схема системы управления

Функциональная схема системы управления

 

Motronic ME7.1.1

F36 – датчик на педали сцепления
F47 – выключатель сигнала торможения
F265 – термостат системы охлаждения с электронным управлением
G2 – датчик указателя температуры охлаждающей жидкости
G6 – топливный насос
G28 – датчик частоты вращения коленчатого вала
G39 – датчик кислорода перед нейтрализатором
G40 – датчик Холла
G42 – датчик температуры воздуха на впуске
G61 – датчик детонационного сгорания 1
G62 – датчик температуры охлаждающей жидкости
G66 – датчик детонационного сгорания 2
G70 – датчик массового расхода воздуха
G71 – датчик давления воздуха во впускном трубопроводе
G79 – датчик 1 положения педали акселератора
G83 – датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе из радиатора
G130 – датчик кислорода после нейтрализатора
G185 – датчик 2 положения педали акселератора
G186 – электропривод дроссельной заслонки
G187 – датчик угла поворота 1 привода дроссельной заслонки
G188 – датчик угла поворота 2 привода дроссельной заслонки
G212 – потенциометрический датчик положения клапана перепуска ОГ
G235 – датчик температуры отработавших газов
G247 – датчик давления топлива
G295 – датчик оксидов азота
G336 – потенциометрический датчик положения заслонок впускных каналов
J17 – реле топливного насоса
J271 – реле в цепи питания системы Motronic
J338 – блок управления дроссельной заслонкой
J583 – блок управления датчиком оксидов азота
N18 – клапан управления рециркуляцией отработавших газов
N30 – форсунка цилиндра 1
N31 – форсунка цилиндра 2
N32 – форсунка цилиндра 3
N33 – форсунка цилиндра 4
N70 – катушка зажигания цилиндра 1
N80 – электромагнитный клапан продувки адсорбера
N127 – катушка зажигания цилиндра 3
N205 – клапан поворота распределительного вала по фазе
N239 – клапан переключения впускной системы
N290 – клапан регулирования подачи топлива
N291 – катушка зажигания цилиндра 4
N292 – катушка зажигания цилиндра 2
P – наконечники свечей зажигания
Q – свечи зажигания
V274 – вентилятор блока управления


Теги: Двигатель, Детали, Инструкция, Легковой автомобиль, Сервис, Техобслуживание, Электроника,





Acura
ALF
Alfa_Romeo
Alpina
Aston_Martin
Audi
BAW
BelAZ
Bentley_
Berliet_
BMW
Bugatti
Buick
BYD
Cadillac
Caterpillar
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Dacia
Daewoo
DAF
Datsun
Dodge
FAW
Ferrari
Fiat
Ford
GAZ
Geely
Goldhofer
Great_Wall
Honda
Hyundai
IG
Infiniti
Isuzu
Iveco
Jaguar
Jeep
Kamaz
Kawei
Kia
Lamborghini
Lancia
Land_Rover
Lexus
Lifan
Lincoln
Magirus
Mahindra
MAN
Maserati
Maybach
MAZ
Mazda
Mercedes-Benz
Mini
Mitsubishi
Moscwich
Nissan
Opel
Packard
Peugeot
Porsche
Renault
Rolls-Royce
SAAB
Scania
Scheuerle
SEAT_
Simba_
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tata
Tatra
Tesla_
Toyota
UAZ
Ural
VAZ
Vema
Volkswagen
Volvo
Youxia
ZAZ
ZIL



 

 





Наши баннеры

© 2008-2018autoholding.net



Яндекс.Метрика
Автомобиль Спецавтомобиль Зеленый автомобиль Устройство автомобиля Автохимия Тюнинг Темы Архив Контакты