|
Техническая характеристика двигателя FSI рабочим объемом 2 л
|
Модель двигателя |
BDB |
Рабочий объем, куб см |
3189 |
Ход поршня |
95,9 мм |
Диаметр цилиндра |
84,0 мм |
Степень сжатия |
11,3 |
Число клапанов на цилиндр |
4 |
Система управления двигателем |
ME 7.1.1 |
Мощность |
177 кВт (241 л. с.) при 6250 об/мин |
Макс. крутящий момент |
320 Н•м при 2500 – 3000 об/мин |
Последовательность работы цилиндров |
1-5-3-6-2-4 |
Диапазон перестановки распределительных валов |
52° по к. в. для впуска, |
Соответствие нормам выбросов вредных веществ |
Евро 4 |
Топливо |
Неэтилированный бензин Super Plus c ИОЧ 98/95 |
Переключаемая впускная система
Принципиальная конструкция переключаемой впускной системы с расположенными над головкой цилиндров впускными трубопроводами и отдельными главным и вспомогательным ресиверами была заимствована у двигателя объемом 2,8 л и приспособлена к новым условиям.
В результате снижения газодинамических потерь была достигнута высокая эффективность использования поперечных сечений впускных трубопроводов. Благодаря этому была повышена удельная мощность двигателя.
Принцип действия
Золотник поворачивается посредством вакуумного привода на 90°. Управление этим приводом производится посредством электромагнитного клапана системы переключения впускной системы N156. При неработающем двигателе и при холостом ходе золотник находится в положении, соответствующем максимальной мощности (т. е. с подводом воздуха через короткие трубы).
Он удерживается в этом положении возвратной пружиной. При этом электромагнитный клапан N156 не получает питания от блока управления двигателем.
Положение золотника при пониженных частотах вращения
Начиная с частоты вращения коленчатого вала 1100 об/мин золотник поворачивается на 90°. При этом короткие трубы перекрываются. Воздух поступает в каждый цилиндр из главного ресивера через отдельную длинную трубу.
Положение золотника при высоких частотах вращения
При достижении частоты вращения 4100 об/мин прекращается подача электропитания к электромагнитному клапану, вследствие чего камера вакуумного привода сообщается с атмосферой. Под действием пружины золотник поворачивается вновь на 90°, возвращаясь в исходное положение. При этом воздух поступает в каждый цилиндр преимущественно из вспомогательного ресивера через соответствующую ему короткую трубу.
Питание вспомогательного ресивера производится через длинные трубы всех цилиндров, в том числе тех, которые в данный момент не всасывают.
Изменение фаз газораспределения
Принцип изменяемых фаз газораспределения дополнен у двигателя объемом 3,2 л бесступенчатым регулированием положения выпускного распределительного вала. Диапазон перестановки впускного вала соответствует 52° по коленчатому валу. Выпускной вал переставляется в диапазоне 42° по коленчатому валу. Расширение диапазона перестановки выпускного позволило увеличить перекрытие фаз до величины, которая раньше не достигалась.
В результате были получены определенные преимущества в отношении "внутренней" рециркуляции отработавших газов, а именно:
- Повышена экономичность за счет снижения потерь мощности на газообмен.
- Увеличена зона частичных режимов с использованием "внутренней" рециркуляции отработавших газов.
- Повышена равномерность вращения вала двигателя.
- Уменьшена зависимость работы двигателя от колебаний состава смеси.
- Созданы условия для применения рециркуляции отработавших газов на холодном двигателе.
Впускной распределительный вал
Угол перестановки впускного распределительного вала может плавно изменяться в диапазоне 52° по коленчатому валу. В исходном состоянии впускной вал занимает положение, соответствующее позднему открытию впускных клапанов. При этом ротор муфты находится на упоре "поздно".
Регулирование производится блоком управления, который определяет перестановку вала вперед или назад в соответствии с заложенной в его память многопараметровой характеристикой. Мгновенное положение распределительного вала определяется по сигналам датчика Холла G40.
При установке впускного вала блок управления двигателем учитывает:
- величину сигнала воздухомера G70,
- частоту вращения коленчатого вала, определяемого с помощью датчика G28,
- температуру охлаждающей жидкости, определяемую с помощью датчика G62.
Выпускной распределительный вал
Впускной вал может быть плавно повернут в пределах диапазона, соответствующего повороту коленчатого вала на 42°. Ввиду очень большого диапазона перестановки выпускного вала при его исходном "позднем" положении затруднен пуск двигателя при всех климатических условиях, но особенно при низких температурах. Поэтому муфта выпускного вала механически блокируется пальцем фиксатора в "раннем" положении.
В этом положении выпускной вал остается также при работе двигателя на режиме холостого хода. Благодаря этому обеспечивается небольшое перекрытие фаз и как следствие хороший пуск и равномерная работа двигателя на холостом ходу.
Тупиковая топливная система
После проведения работ на топливной системе необходимо выпустить воздух из рампы.
В этой топливной системе отсутствует трубопровод отвода топлива из рампы в бак. При этом регулятор давления на топливной рампе также отсутствует. Регулятор давления встроен в топливный фильтр. Этот фильтр расположен на правой стороне топливного бака, где к нему обеспечен легкий доступ.
Эта система способствует снижению температуры топлива в баке, так как в него не поступает горячее топливо от двигателя. При этом соответственно снижается испарение топлива.
Регулятор давления топлива
Электронасос подает топливо к топливному фильтру. От него топливо направляется к рампе. Регулятор давления выполнен в одном блоке с топливным фильтром. Он поддерживает давление топлива на постоянном уровне, равном 4 бар.
Эта функция выполняется подпружиненным мембранным клапаном. Сбрасываемое через клапан топливо сливается через возвратный трубопровод непосредственно в бак.
Система управления двигателем
Ввиду изменяемых фаз газораспределения и связанной с ними "внутренней" рециркуляции отработавших газов необходимо производить расчет количества остаточных газов в цилиндре. Поэтому увеличивается объем расчетов, которые должен производить процессор. Для данного двигателя был выбран блок управления ME 7.1.1 фирмы Bosch. Тактовая частота его процессора была повышена с 32 до 40 МГц.
В результате повышения производительности процессора улучшилось качество определения давления во впускной системе и состава смеси. Регулирование вентилятора системы охлаждения производится блоком управления двигателем по отдельному кабелю, через который передается информация о задаваемой температуре охлаждающей жидкости.
Связь систем управления двигателем, коробкой передач, ABS, ESP, климатической установкой, противоугонной блокировкой и комбинацией приборов осуществляется через шину CAN силового агрегата.
Выпускная система
Выпускная система содержит две ветви, которые сливаются за дополнительными глушителями. Эта конструкция обеспечивает очень высокий крутящий момент в диапазоне низких частот вращения двигателя. Каждая из ветвей системы содержит по одному нейтрализатору и по двум датчикам кислорода.
Перед нейтрализаторами установлены широкополосные датчики кислорода Bosch LSU 4.9 (G39, G130) с регулируемыми подогревателями. Благодаря подогреву датчиков существенно ускоряется приведение системы регулирования смеси в рабочее состояние. После нейтрализаторов установлены обычные датчики кислорода (G108, G131) с скачкообразной характеристикой. Они служат исключительно для определения эффективности нейтрализатора.
Ввод нейтрализаторов в действие ускоряется в результате подачи в выпускную систему вторичного воздуха.
Управляемая выпускная заслонка
Выпускная заслонка закрывается посредством вакуумного привода по команде блока управления двигателем. Камера вакуумного привода сообщается с впускной системой через электромагнитный клапан управления N321.
Если заслонка должна быть открыта, камера привода соединяется через электромагнитный клапан N321 с атмосферой. При этом заслонка открывается усилием пружины, установленной в вакуумном приводе.
Положения заслонки
Заслонка открыта: (клапан обесточен) На всех передачах и при нейтральном положении коробки передач при частоте вращения двигателя > 2000 об/мин и его нагрузке от 40% до 100%.
Заслонка закрыта: (клапан под током) На всех передачах при частоте вращения двигателя < 2000 об/мин и его нагрузке < 40 %.
Гистерезис: Заслонка открывается, если частота вращения превысила 2000 об/мин или нагрузка двигателя превзошла 40%. Заслонка закрывается, если частота вращения упала ниже 1800 об/мин или нагрузка двигателя оказалась менее 30%.
Топливный бак (общее описание)
На новые автомобили Audi A3 устанавливается топливный бак, изготовляемый методом выдувания; его объем равен 55 л для переднеприводных автомобилей и 60 л для авто с полным приводом "quattro". Бак расположен в защищенном от ударов месте между задними колесами, за пределами структуры салона и перед задней деформируемой зоной.
Конструкция бака позволила выполнить перспективные нормы СШA, касающиеся наезда на авто сзади. Для снижения нагрева от выпускной системы предусмотрен теплозащитный экран.
Для реализации полного привода потребовалось разделение топливного бака на две камеры. Во второй камере установлен струйный насос и второй датчик уровня топлива.
Схема системы управления двигателем
4-цилиндровый дизель рабочим объемом 1,9 л (с насос-форсунками)
Модель двигателя |
BKC |
Рабочий объем, куб см |
1896 |
Ход поршня |
95,5 мм |
Диаметр цилиндра |
79,5 мм |
Степень сжатия |
19,0 |
Тип двигателя |
Рядный 4-цилиндровый дизель с турбокомпрессором VTG |
Мощность |
77 кВт (105 л. с.) при 4000 об/мин |
Макс. крутящий момент |
250 Н•м при 1900 об/мин |
Последовательность работы цилиндров |
1-3-4-2 |
Емкость системы смазки, включая фильтр |
4,5 л |
Система управления двигателем |
Bosch EDC 16 |
Соответствие нормам выбросов вредных веществ |
Евро 4 |
Топливо |
Дизельное топливо c ЦЧ 51, не менее |
Двигатель TDI 4V с насос-форсунками и 4-клапанной системой газораспределения
Модель двигателя |
BKD |
Рабочий объем, куб см |
1968 |
Ход поршня |
95,5 мм |
Диаметр цилиндра |
81,0 мм |
Степень сжатия |
18,0 |
Тип двигателя |
Рядный 4-цилиндровый дизель с 4-клапанной системой газораспределения и турбонаддувом |
Мощность |
103 кВт (140 л. с.) при 4000 об/мин |
Макс. крутящий момент |
320 Н•м при 1750-2500 об/мин |
Последовательность работы цилиндров |
1-3-4-2 |
Турбокомпрессор |
Garret GT 1749V с изменяемой геометрией направляющего аппарата турбины |
Система управления двигателем |
Bosch EDC 16 |
Емкость системы смазки, включая фильтр |
3,8 л |
Расход топлива |
В городе 7,2 – 7,3 л/100 км |
Время разгона |
0 - 100 км/ч за 9,5 с |
Соответствие нормам выбросов вредных веществ |
Евро 4 |
Топливо |
Дизельное топливо c ЦЧ 51, не менее |
Изменения конструкции двигателя с насос-форсунками
Поршень
Рабочий объем двигателя был увеличен с 1,9 до 2,0 л за счет расточки цилиндров на больший диаметр. На поршне с центральным расположением камеры сгорания и оптимизированной в отношении выбросов геометрией предусмотрены подклапанные выточки, глубина которых была снижена для уменьшения "вредных" объемов. Для охлаждения днища поршня в нем предусмотрен кольцевой канал, в который подается масло.
Головка цилиндров
Число клапанов на цилиндр в новой головке увеличено с двух до четырех, а их привод осуществляется от двух верхних распределительных валов. Клапаны приводятся через роликовые рокеры с гидроопорами для компенсации зазоров в приводе; а привод насос-форсунок осуществляется от выпускного вала через роликовые рычаги.
Корпус подшипников распределительных валов
Чтобы придать головке цилиндров достаточную жесткость на кручение, вместо отдельных крышек подшипников распределительных валов применен общий корпус подшипников. Благодаря этому опоры распределительного вала противодействуют его изгибу и способствуют равномерному распределению точечных усилий, воспринимаемых распределительным валом, по его опорам в головке цилиндров.
Корпус подшипников притягивается к головке цилиндров болтами, причем болты средних рядов вворачиваются непосредственно в головки болтов крепления головки цилиндров.
Головка цилиндров с выводом впускных и выпускных каналов на разные стороны
В каждом цилиндре клапаны расположены с некоторым поворотом вокруг установленной по его оси насос-форсунки, причем они замыкают два впускных канала тангенциального типа и два параллельных выпускных канала. При этом созданы оптимальные условия для образования в цилиндре двигателя воздушного вихря необходимой интенсивности при максимально возможном наполнении.
Насос-форсунка
При разработке мероприятий, направленных на выполнение жестких норм Eвро-4, насос-форсунке отводится особая роль. Расположенная по оси цилиндра 6-сопловая форсунка отличается конической формой сопловых отверстий; плоская опорная поверхность гнезда форсунки была заменена на коническую с углом 114°. Дополнительно к этому были увеличены приблизительно на 10% давления впрыска на частичных режимах за счет увеличенного хода компенсационного поршня и усиленного дросселирования топлива в канале к надигольному пространству.
Система ускоренного пуска дизеля
Облегчение пуска дизеля (с устранением задержки на разогрев свечей накаливания) достигается применением комбинации свечей накаливания нового типа и электронного блока управления. Вновь разработанные свечи накаливания разогреваются максимум за 2 секунды, в то время как у свечей обычного типа этот период длится 5 секунд.
Питание свечей накаливания осуществляется через расположенные в блоке управления мощные полупроводниковые элементы, которые заменили применявшиеся ранее реле. Каждая из свечей имеет отдельные цепи питания, контроля и диагностики. Чтобы максимально сократить время разогрева свечи (2 секунды до 1000°C), ее спираль укорочена и используется в качестве датчика температуры; при этом разогревается преимущественно конец свечи.
На свечи, рассчитанные на рабочее напряжение 5 В, кратковременно подается напряжение порядка 11 В при широтно-импульсной модуляции, в результате чего всего за 2 секунды их температура повышается до требуемых 1000°C.
В последующие периоды времени напряжение поэтапно снижается, причем его уровень оказывается существенно ниже напряжения в бортовой сети.
Eсли производится несколько циклов разогрева свечи за относительно короткое время, ее перегрев предотвращается благодаря активизации функции определения повторных пусков. Новая система свечей накаливания позволяет существенно снизить потребление электроэнергии, благодаря чему больше остается ее для привода стартера. Независимое управление каждой из свечей накаливания посредством мощных полупроводниковых элементов позволяет производить их подробную диагностику и способствует их защите от повреждений.
Протекание напряжения:
фаза 1 – быстрый разогрев,
фаза 2 – 7,4 В в течение 2 секунд,
фаза 3 – 6 В в течение 8 секунд,
фаза 4 – 5,3 В.