В статье рассмотрены: коленчатый вал; поршни; головка блока цилиндров; вентиляционный канал в головке блока цилиндров; 4 клапана на цилиндр; впускной коллектор с заслонками впускных каналов; назначение заслонок впускных каналов; привод распредвалов; прокладка головки блока цилиндров; профилированная по высоте уплотнительная кромка камеры сгорания; «краевое усиление»; привод посредством зубчатого ремня; привод вспомогательных агрегатов; блок балансирных валов; система смазки двигателя; система вентиляции картера; ступень грубой очистки; ступень тонкой очистки; клапан регулирования давления; выходная успокоительная камера; система охлаждения двигателя; низкотемпературная система рециркуляции ОГ; топливная система; система впрыска Common-Rail; форсунки; дополнительный топливный насос; сетчатый фильтр; топливный насос высокого давления; регулировка давления в топливной рампе.
Система охлаждения
1 Радиатор системы охлаждения
2 Термостат
3 Насос системы охлаждения
4 Масляный радиатор
5 Радиатор системы рециркуляции ОГ
6 Датчик температуры охлаждающей жидкости G62
7 Датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе радиатора G83
8 Теплообменник отопителя
9 Компенсационный бачок
10 Насос 2 циркуляции охлаждающей жидкости V178
Циркуляцию охлаждающей жидкости в контуре системы охлаждения обеспечивает механический насос. Привод насоса осуществляется посредством зубчатого ремня. Управление системой охлаждения осуществляется от регулятора на базе термостата, основанного на тепловом расширении наполнителя.
Низкотемпературная система рециркуляции ОГ
Для уменьшение выброса окислов азота NOx двигатель оснащен низкотемпературной системой рециркуляции ОГ.
Принцип работы
При закрытом термостате радиатор системы рециркуляции ОГ соединен напрямую с холодным радиатором двигателя. Вследствие обусловленного этим большого перепада температур обратно может быть возвращено большее количество ОГ. В результате, температура в камере сгорания двигателя и связанное с ней количество окислов азота в выхлопе могут быть еще снижены. Электрический дополнительный насос (насос 2 циркуляции охлаждающей жидкости V178) управляется блоком управления двигателя и постоянно работает после запуска двигателя.
Система питания
1 Подкачивающий топливный насос G6
2 Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева
3 Дополнительный топливный насос V393
4 Сетчатый фильтр
5 Датчик температуры топлива G 81
6 Насос высокого давления (ТНВД)
7 Клапан дозирования топлива N290
8 Регулятор давления топлива N276
9 Аккумулятор давления (топливная рампа)
10 Датчик давления топлива G247
11 Редукционный клапан
12 Форсунки N30, N31, N32, N33
1 Подкачивающий топливный насос G6
Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.
2 Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева
Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.
3 Дополнительный топливный насос V393
Подает топливо из напорной магистрали к топливному насосу.
4 Сетчатый фильтр
Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.
5 Датчик температуры топлива G81
Измеряет текущую температуру топлива.
6 Насос высокого давления (ТНВД)
Создает давление, необходимое для работы системы впрыска.
7 Клапан дозирования топлива N290
Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.
8 Регулятор давления топлива N276
Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.
9 Аккумулятор давления (топливная рампа)
Накапливает под высоким давлением топливо, необходимое для впрыска во все цилиндры.
10 Датчик давления топлива G247
Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.
11 Редукционный клапан
Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.
12 Форсунки N30, N31, N32, N33
Система впрыска Common-Rail
В системе питания нового двигателя 2,0 л TDI применена система впрыска Common Rail. Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common-Rail» означает «общая балка/рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы (аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.
В данной системе процесс впрыска отделен от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создается с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД).
Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе) и через короткие топливопроводы высокого давления подается к форсункам. Управление системой впрыска Common-Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC 17.
Эта система впрыска отличается следующими особенностями.
- Давление впрыска может свободно варьироваться и устанавливаться на уровне, соответствующем режиму работы двигателя.
- Высокое давление впрыска, достигающее 1800 бар, способствует хорошему перемешиванию горючей смеси в цилиндре.
- Процесс впрыска отличается гибкостью и позволяет выполнять по нескольку предварительных и дополнительных впрысков.
Система впрыска Common-Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.
Форсунки
В системе впрыска Common-Rail двигателя 2,0 л TDI используются пьезоэлектрические форсунки.
Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.
Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75% меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.
Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:
- короткое время переключения,
- возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта,
- точность дозировки впрыска.
Процесс впрыска
Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определенный момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.
Дополнительный топливный насос V393
Дополнительный топливный насос является насосом шиберного типа. Он находится у «Тигуан» в моторном отсеке и предназначен для подачи топлива из бака в напорную магистраль, ведущую к ТНВД. Дополнительный топливный насос управляется с помощью реле от блока управления двигателя и поднимает давление, создаваемое предварительным электрическим насосом, установленным в топливном баке, до 5 бар. Этого достаточно для обеспечения работы ТНВД во всех режимах.
Последствия отказа
При отказе дополнительного топливного насоса мощность двигателя снизится, но он продолжит работу. Однако запуск двигателя при этом невозможен.
Сетчатый фильтр
Для защиты ТНВД от загрязнения частицами, например, продуктами механической выработки, в подводящей магистрали установлен сетчатый фильтр.
Топливный насос высокого давления
Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень от коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска.
С помощью двух кулачков, развернутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления. Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.
Устройство насоса высокого давления
При регулировке ГРМ двигателя необходимо отрегулировать положение приводного вала ТНВД. Следуйте при этом указаниям руководства по ремонту.
Схематическое представление насоса высокого давления
Область высокого давления
Дополнительный топливный насос подает насосу высокого давления топливо в количестве, необходимом для каждого режима работы двигателя. Через дозирующий клапан топливо попадает в область высокого давления двигателя. Кулачки приводного вала приводят плунжер насоса в возвратно-поступательное движение.
Впуск топлива
При возвратном движении плунжера объем камеры сжатия увеличивается. По этой причине давление в камере сжатия падает по сравнению с давлением топлива в корпусе насоса. Под действием этого перепада давления впускной клапан открывается, и топливо затекает в камеру сжатия.
Рабочий ход
После начала движения плунжера в прямом направлении давление в камере сжатия возрастает, и впускной клапан закрывается. Как только давление в камере сжатия превысит давление в рампе, открывается выпускной (обратный) клапан, и топливо начинает поступать в рампу.
Клапан дозирования топлива N290
Клапан дозирования топлива встроен в насос высокого давления. Он управляет подачей топлива в контур высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, которое нужно закачать для создания скачка высокого давления. Преимущество такой конструкции состоит в том, что ТНВД должен формировать импульсы давления только тогда, когда это необходимо для работы двигателя. Это позволяет снизить мощность, потребляемую насосом высокого давления, и исключить ненужный нагрев топлива.
Принцип работы
В обесточенном состоянии клапан дозирования топлива открыт. Для ограничения дозы топлива, подаваемого в камеру сжатия, управление клапана осуществляется от блока управления двигателя сигналом с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
С помощью ШИМ-сигнала клапан дозирования периодически закрывается. В зависимости от коэффициента заполнения сигнала изменяется положение золотника, и, тем самым, регулируется количество топлива в камере сжатия ТНВД.
Последствия отказа
Мощность двигателя падает. Система управления двигателя работает в аварийном режиме.
Область низкого давления
Перепускной клапан
Давление топлива в области низкого давления регулируется с помощью перепускного клапана.
Принцип работы
Дополнительный топливный насос подает топливо из топливного бака к ТНВД под давлением около 5 бар. Этого достаточно для обеспечения работы ТНВД во всех режимах. Перепускной (редукционный) клапан удерживает давление топлива на входе в ТНВД на уровне 4,3 бар.
Топливо, подаваемое дополнительным насосом, давит на плунжер перепускного клапана, удерживаемого пружиной. Когда давление превышает 4,3 бар, перепускной клапан открывается и топливо начинает поступать в обратный топливопровод. Избыток топлива, таким образом, стекает обратно в топливный бак.
Регулировка давления в топливной рампе
В системе впрыска Common-Rail автомобиля Tiguan для регулирования давления в аккумуляторе высокого давления применяется т. н. концепция двойного регулирования.
Для этого используются регулятор давления топлива N276 и клапан дозирования топлива N290, которые управляются блоком управления двигателя с помощью сигнала с широтно импульсной модуляцией (ШИМ). В зависимости от режима работы двигателя регулирование давления осуществляется одним из двух клапанов.
Регулирование посредством регулятора давления топлива N276
При пуске двигателя и для прогрева топлива регулирование высокого давления осуществляется регулятором давления топлива N276. Для того чтобы быстрее прогреть топливо, насос высокого давления подает в камеру сжатия больше топлива, чем требуется для работы двигателя. Избыточное топливо через регулятор давления N 276 возвращается в обратный топливопровод.
Регулирование посредством клапана дозирования топлива N290
При больших цикловых подачах и при высоких давлениях уровень давления в топливной рампе регулируется клапаном дозирования топлива. При этом в топливную рампу подается именно столько топлива, сколько необходимо двигателю в текущем режиме работы. Мощность, потребляемая насосом высокого давления, снижается, и ненужный нагрев топлива исключается.
Регулирование с использованием обоих клапанов
В режимах холостого хода, принудительного холостого хода и при малых цикловых подачах давление топлива регулируется с помощью обоих клапанов. При этом достигается высокая точность регулирования, улучшающая как работу в режиме холостого хода, так и переход к принудительному холостому ходу.
Концепция двойного регулирования
Регулятор давления топлива N276
Регулятор давления топлива установлен на топливной рампе. Необходимая величина давления в топливной рампе устанавливается с помощью открывания и закрывания клапана регулятора. Управление регулятором давления осуществляется от блока управления двигателя с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией.
Конструкция
Принцип работы
В отличие от прежних систем впрыска регулятор в системе Common-Rail в обесточенном состоянии открыт.
Регулятор в исходном состоянии (двигатель выключен)
Если на регулятор не подан сигнал управления, то под действием пружины он находится в открытом соcтоянии. Область высокого давления соединена с обратной топливной магистралью.
Благодаря этому обеспечивается сообщение между областями высокого и низкого давления. При этом пузырьки, которые могут образоваться в топливной рампе при остывании двигателя, удаляются и не вызывают затруднений при пуске двигателя.
Регулятор включен (двигатель работает)
Для регулировки рабочего давления в топливной рампе в диапазоне от 230 до 1800 бар блок управления двигателя формирует для переключения регулятора сигналы с широтно-импульсной модуляцией. Эти сигналы управляют магнитным полем в катушке. Якорь регулятора втягивается, и игла клапана садится в седло. Давление в топливной рампе преодолевается силой электромагнита. В зависимости от коэффициента заполнения управляющего сигнала изменяется сечение прохода в объемобратную магистраль и, тем самым, количество возвращаемого топлива. Кроме того, таким образом сглаживаются скачки давления в топливной рампе.
Последствия отказа
При отказе регулятора давления работа двигателя невозможна, потому что не может быть создано давление, необходимое для впрыскивания топлива.
