Silnik 1,4 l TSI z doładowaniem dwustopniowym

Transkrypt

1 Szkolenia techniczne Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 359 Silnik 1,4 l TSI z doładowaniem dwustopniowym Budowa i zasada działania 1

2 Silnik 1,4 l TSI* jest na świecie pierwszym silnikiem z bezpośrednim wtryskiem benzyny i dwustopniowym doładowaniem. W ten sposób Volkswagen ustanowił kolejny kamień milowy w dziedzinie konstrukcji silników. * Oznaczenie TSI jest zastrzeżoną przez Volkswagena kombinacją liter. S359_002 W tym zeszycie przedstawimy budowę i zasadę działania nowego silnika 1,4 l TSI z doładowaniem dwustopniowym. NOWOŚĆ Uwaga Wskazówka 2 Zeszyt do samodzielnego kształcenia przedstawia budowę i zasadę działania nowego rozwiązania technicznego! Jego treść nie jest później aktualizowana. Aktualne informacje na temat diagnozy, regulacji i naprawy prosimy zaczerpnąć z właściwej literatury serwisowej.

3 O czym będzie mowa Wprowadzenie Budowa silnika Przekładnia pasowa Przekładnia łańcuchowa Kadłub silnika Głowica i rozrząd Doładowanie dwustopniowe ze sprężarką i turbosprężarką Przewietrzanie i odpowietrzanie skrzyni korbowej Układ smarowania Dwuobwodowy układ chłodzenia Układ zasilania o regulowanej wydajności Układ wylotowy Sterowanie silnika Schemat układu sterowania Połączenia sieciowe Sterownik silnika Czujniki Elementy wykonawcze Schemat funkcjonalny Serwis Sprawdzamy swoją wiedzę

4 Wprowadzenie Najważniejsze szczegóły techniczne Najważniejszymi cechami technicznymi tego silnika jest połączenie bezpośredniego wtrysku paliwa z doładowaniem dwustopniowym oraz zrealizowanie idei określanej angielskim terminem downsizing. - Bezpośredni wtrysk benzyny Volkswagen zastosował po raz pierwszy w Lupo FSI (model 2001). - Doładowanie dwustopniowe oznacza doładowanie silnika w zależności od potrzeb sprężarką napędzaną mechanicznie i/lub turbosprężarką. - Downsizing polega na zastępowaniu silników odużej pojemności silnikami o mniejszej pojemności (a czasem o mniejszej liczbie cylindrów), lecz o takich samych osiągach. W takich silnikach występują mniejsze straty mechaniczne (wywołane tarciem), co zmniejsza zużycie paliwa. S359_003 Dzięki tym rozwiązaniom samochód ma lepsze osiągi niż inne samochody z silnikami podobnej mocy a równocześnie zużywa mniej paliwa. Trafia to w potrzeby odbiorców, poszukujących dynamicznych, lecz i oszczędnych silników. Cechy konstrukcyjne dwie odmiany: 103 kw i 125 kw Bosch Motronic MED tryb mieszanki jednorodnej (lambda = 1) rozgrzewanie katalizatora przez podwójny wtrysk turbosprężarka z zaworem obejściowym dołączana sprężarka o napędzie mechanicznym chłodzenie powietrza doładowującego bezobsługowa przekładnia łańcuchowa pokrywa silnika z zasobnikiem podciśnienia do sterowania klapami kierującymi kolektor dolotowy z tworzywa sztucznego bezstopniowe przestawianie wałka zaworów dolotowych żeliwny kadłub stalowy wał korbowy gerotorowa pompa oleju dwuobwodowy układ chłodzenia układ zasilania paliwem o regulowanej wydajności pompa wysokociśnieniowa o ciśnieniu do 150 bar 4

5 Dane techniczne Charakterystyka mocy i momentu obrotowego Silnik 1,4 l TSI 103 kw Silnik 1,4 l TSI 125 kw Nm kw Nm kw obr/min obr/min moment obrotowy [Nm] S359_093 moment obrotowy [Nm] S359_094 moc [kw] moc [kw] Dane techniczne oznaczenie silnika BMY BLG budowa czterocylindrowy, rzędowy czterocylindrowy, rzędowy pojemność skokowa średnica cylindra 76,5 76,5 skok tłoka 75,6 75,6 liczba zaworów na cylinder 4 4 stopień sprężania 10:1 10:1 moc maksymalna 103 kw przy 6000 obr/min 125 kw przy 6000 obr/min maksymalny moment obrotowy 220 Nm przy obr/min 240 Nm przy obr/min układ sterowania silnika Bosch Motronic MED Bosch Motronic MED paliwo benzyna bezołowiowa, LO 95 benzyna bezołowiowa, LO 98 (lub LO 95 przy nieco zwiększonym zużyciu paliwa i niewielkim zmniejszeniu momentu obrotowego w dolnym zakresie prędkości obrotowej) oczyszczanie spalin katalizator główny, regulacja lambda katalizator główny, regulacja lambda norma czystości spalin EU 4 EU 4 Różnica w mocy i momencie obrotowym wynika z innego oprogramowania sterownika silnika. Pod względem mechanicznym silniki są takie same. 5

6 Budowa silnika Przekładnia pasowa Silnik 1,4 l TSI ma dwa paski wielorowkowe. - Do napędu urządzeń pomocniczych służy pasek sześciorowkowy. Za jego pomocą wał korbowy napędza pompę wody, alternator i sprężarkę klimatyzacji. - Do napędu sprężarki służy pasek pięciorowkowy. Gdy sprzęgło elektromagnetyczne jest załączone, napędza on sprężarkę doładowującą. Pasek napędu urządzeń pomocniczych ma dwie rolki napinające, a pasek napędu sprężarki jedną taką rolkę. Rolka pomiędzy kołami pasowymi na wale korbowym i na pompie wody zapewnia równocześnie odpowiednio duży kąt opasania tych kół. pasek napędu sprężarki doładowującej pasek napędu urządzeń pomocniczych koło pasowe sprężarki doładowującej rolka napinająca rolka napinająca koło pasowe alternatora rolka napinająca koło pasowe pompy wody koło pasowe ze sprzęgłem elektromagnetycznym sprężarki N421 S359_004 koło pasowe sprężarki klimatyzacji koło pasowe wału korbowego 6

7 Przekładnia łańcuchowa Zarówno wałki rozrządu, jak i pompa oleju są napędzane przez bezobsługowe przekładnie łańcuchowe. Napęd wałków rozrządu Przekładnię zmodyfikowano ze względu na zwiększone obciążenie. Łańcuch zębaty ma hartowane sworznie oraz bardziej wytrzymałe płytki, przystosowane do zwiększonego obciążenia przekładni. Odpowiednie napięcie łańcucha zapewnia napinacz hydrauliczny. Napęd pompy oleju Napęd pompy oleju zoptymalizowano pod względem akustycznym, wprowadzając łańcuch opodziałce 8 mm. Ten łańcuch ma napinacz sprężynowy. koło łańcuchowe na wałku zaworów dolotowych z siłownikiem łopatkowym koło łańcuchowe na wałku zaworów wylotowych łańcuch zębaty napędu wałków rozrządu prowadnica płoza napinacza napinacz hydrauliczny koło łańcuchowe napędzające wałki rozrządu i pompę oleju napinacz sprężynowy łańcuch zębaty napędu pompy oleju koło łańcuchowe pompy oleju S359_005 Zmienne fazy rozrządu W silniku zastosowano bezstopniowe przestawianie wałka zaworów dolotowych za pomocą siłownika łopatkowego. Charakterystyka zmiany faz rozrządu jest oparta na prędkości obrotowej i obciążeniu silnika. Zakres regulacji wynosi 40 obrotu wału korbowego. Efekty zmiany faz rozrządu to: - bardzo wydajna wewnętrzna recyrkulacja spalin, - poprawa charakterystyki momentu obrotowego silnika. 7

8 Budowa silnika Kadłub silnika Kadłub silnika 1,4 l TSI jest wykonany z żeliwa szarego, zawierającego grafit w postaci płatkowej. Gwarantuje to dostateczną odporność kadłuba na wysokie ciśnienie spalania, występujące w silniku TSI. Ponieważ kadłub żeliwny jest sztywniejszy niż aluminiowy, w tym silniku wolno wymontowywać wał korbowy. tuleja cylindrowa ścianka zewnętrzna S359_006 Podobnie jak w silnikach 1,4 l 66 kw i 1,6 l 85 kw FSI, kadłub silnika nie ma płyty górnej (konstrukcja typu open-deck). Oznacza to, że w górnej części kadłuba nie połączeń pomiędzy tulejami cylindrowymi a ściankami zewnętrznymi. Ma to dwie zalety: - nie tworzą się tu pęcherze powietrza, co zwłaszcza w silniku z dwuobwodowym układem chłodzenia powodowałoby trudności z odpowietrzeniem układu i nieprawidłowe chłodzenie silnika, - przykręcenie głowicy do kadłuba powoduje mniejsze odkształcenia tulei cylindrowych niż w silniku z płytą górną. Jest to spowodowane odseparowaniem tulei cylindrowych od kadłuba i daje w efekcie mniejsze zużycie oleju, gdyż pierścienie tłokowe lepiej współpracują wtedy z gładzią cylindra. Dalsze informacje na temat silników 1,4 l 66 kw i 1,6 l 85 kw FSI można znaleźć w zeszytach nr 296 Silniki 1,4 l i 1,6 l FSI z łańcuchowym napędem rozrządu oraz nr 334 Układ zasilania silników FSI. 8

9 Układ korbowo-tłokowy Układ korbowy składa się z wału korbowego, korbowodów, tłoków i sworzni tłokowych. Wprowadzono w nim pewne zmiany, gdyż w silniku TSI występują większe siły niż w dotychczasowych silnikach FSI. tłok sworzeń tłokowy powłoka na płaszczu tłoka korbowód wał korbowy S359_007 Tłoki Tłoki są odlewane ciśnieniowo ze stopu aluminium. W denku tłoka jest wnęka z krawędzią kierującą, tworząca tzw. wgłębienie dla powietrza. Jego zadaniem jest silne zawirowanie powietrza w cylindrze, co poprawia wytwarzanie mieszanki. Układ chłodzenia tłoka chłodzi szczególnie jego część po stronie zaworów wylotowych. Rozpylacze otwierają się przy ciśnieniu 2,0 bar. Tarcie pomiędzy tłokiem a gładzią cylindra zmniejszono przez pokrycie płaszcza tłoka warstwą grafitu oraz przez zwiększenie luzu pomiędzy tłokiem a cylindrem do 55µm. Ze względu na wyższe ciśnienie spalania zwiększono średnicę sworzni tłokowych z 17 na 19 mm. Wał korbowy Zastosowano odkuwany wał stalowy, sztywniejszy od odlewanego wału żeliwnego z silnika 1,4 l 66 kw FSI. Przede wszystkim zmniejszyło to hałas silnika. Korbowody Korbowody mają odłamywane pokrywy stopy, co ustala pewnie i jednoznacznie te dwa elementy względem siebie. Zmniejszają się również koszty wytwarzania. 9

10 Budowa silnika Głowica i rozrząd Z wyjątkiem niewielkich zmian, głowica jest taka sama, jak w silniku 1,4 l 66 kw FSI. głowica Ze względu na większe obciążenia i wyższe temperatury spalania wprowadzono kilka zmian w układzie rozrządu. Przylgnie grzybków zaworów wylotowych są natapiane specjalnym materiałem a ich sprężyny zaworowe dodatkowo ulepszone cieplnie. Wyższe temperatury spalania spowodowały kolejną modyfikację zaworów wylotowych wypełnienie ich sodem. Poprawia to odprowadzenie ciepła, pozwalając obniżyć temperaturę zaworów o ok. 100 C. zawór wylotowy zawór dolotowy S359_008 Obudowa wałków rozrządu W obudowę są wsunięte wałki rozrządu, każdy podparty w trzech miejscach. Pokrywy wałków i ich obudowa ustalają wałki w kierunku osiowym. pompa wysokociśnieniowa popychacz rolkowy obudowa wałków rozrządu Pompa wysokociśnieniowa jest przykręcona do obudowy wałków rozrządu. Do jej napędu służy podwójna krzywka na wałku zaworów dolotowych. Ze względu na wyższe ciśnienia wtrysku i większe zapotrzebowanie na paliwo w stosunku do dotychczasowych silników FSI, zwiększono skok pompy z 5 do 5,7 mm. Zastosowano rolkowy popychacz pompy, co zmniejszyło tarcie na tyle, że do napędu pompy potrzebny jest o połowę mniejszy moment. wałek zaworów dolotowych krzywka pompy S359_097 Połączenie obudowy wałków rozrządu igłowicy jest uszczelnione uszczelką w płynie. Trzeba przestrzegać wskazówek, podanych w instrukcji naprawy (w programie ELSA). 10

11 Doładowanie dwustopniowe ze sprężarką i turbosprężarką Obecnie do doładowania silników najczęściej służy turbosprężarka. Silnik 1,4 l TSI jest pierwszym, w którym zastosowano połączenie sprężarki napędzanej mechanicznie i turbosprężarki. Oznacza to, że zależnie od żądanego momentu obrotowego doładowanie turbosprężarką jest wspomagane przez doładowanie sprężarką mechaniczną. Sprężarka mechaniczna Jest to sprężarka zębata, uruchamiana za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego. Zalety: - szybki wzrost ciśnienia doładowania - duży moment obrotowy przy niskich prędkościach - jest załączana tylko w razie potrzeby - nie wymaga zewnętrznego smarowania ani chłodzenia Wady: - zużywa moc silnika - wytworzone ciśnienie doładowania zależy od prędkości obrotowej i jest następnie ograniczane, co powoduje stratę części energii, zużytej do napędu sprężarki Turbosprężarka Turbosprężarka jest ciągle napędzana przez spaliny. sprężarka mechaniczna turbosprężarka S359_009 Zalety: - bardzo dobra sprawność dzięki wykorzystaniu energii spalin Wady: - w małym silniku przy niskiej prędkości obrotowej nie wytwarza dostatecznie dużego ciśnienia doładowania, by silnik miał duży moment obrotowy - jest silnie obciążona cieplnie S359_092 11

12 Budowa silnika Schemat układu doładowania Na schemacie pokazano zasadę budowy układu dolotowego oraz dwustopniowego doładowania silnika. zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 sprężarka mechaniczna czujnik ciśnienia dolotu G71 z czujnikiem temperatury dolotu G42 pasek napędu sprężarki mechanicznej świeże powietrze czujnik ciśnienia dolotu za sprężarką G583 z czujnikiem temperatury dolotu G520 kolektor dolotowy filtr powietrza zespół sterujący przepustnicy J338 sprzęgło elektromagnetyczne pasek napędu urządzeń pomocniczych kolektor wylotowy czujnik ciśnienia doładowania G31 z czujnikiem temperatury dolotu G299 chłodnica powietrza doładowującego zawór ograniczania ciśnienia doładowania N75 katalizator siłownik ciśnieniowy spaliny zawór obiegu zamkniętego turbosprężarki N249 turbosprężarka zawór obejściowy S359_010 Powietrze jest zasysane przez filtr. Ustawienie klapy regulacyjnej decyduje, czy powietrze płynie najpierw przez sprężarkę mechaniczną, czy też bezpośrednio do turbosprężarki. Z turbosprężarki powietrze płynie przez chłodnicę powietrza doładowującego i zespół sterujący przepustnicy do kolektora dolotowego. 12

13 Obszary pracy sprężarek doładowujących Na rysunku widać obszary pracy sprężarki mechanicznej i turbosprężarki. Zależnie od żądanego momentu obrotowego sterownik silnika decyduje o tym, czy konieczne jest ciśnienie doładowania a jeśli tak, to w jaki sposób je wytworzyć. Turbosprężarka pracuje w całym obszarze, zaznaczonym kolorem na wykresie. Jednak w dolnym zakresie prędkości obrotowej sama energia spalin nie wystarcza do wytworzenia potrzebnego ciśnienia doładowania. Obszar ciągłej pracy sprężarki mechanicznej Od dolnego zakresu żądanego momentu obrotowego do prędkości obrotowej 2400 obr/min sprężarka mechaniczna jest wciąż załączona. Zespół sterujący klapy regulacyjnej reguluje ciśnienie doładowania sprężarki. Obszar załączanej pracy sprężarki mechanicznej Aż do prędkości obrotowej 3500 obr/min sprężarka mechaniczna jest załączana w razie potrzeby. Ta potrzeba pojawia się np. wtedy, gdy podczas jazdy w tym obszarze ze stałą prędkością trzeba gwałtownie przyspieszyć. W takiej sytuacji bezwładność turbosprężarki powoduje opóźnione przyspieszanie samochodu (zjawisko tzw. dziury). Załączenie sprężarki mechanicznej pozwala na bardzo szybki wzrost ciśnienia doładowania do wymaganego poziomu. Obszar samodzielnej pracy turbosprężarki W zielonym obszarze turbosprężarka sama potrafi wytworzyć niezbędne ciśnienie doładowania. Ciśnienie to jest regulowane za pomocą zaworu ograniczania ciśnienia doładowania. moment obrotowy [Nm] prędkość obrotowa [obr/min] S359_011 13

14 Budowa silnika Realizacja obszarów pracy sprężarek doładowujących Zależnie od obciążenia i prędkości obrotowej silnika sterownik decyduje o tym, w jaki sposób ilość powietrza niezbędna do wytworzenia żądanego momentu obrotowego ma trafić do cylindrów. Decyzja opiera się na ocenie, czy sama turbosprężarka może wytworzyć to ciśnienie, czy też trzeba załączyć sprężarkę mechaniczną. Praca wolnossąca przy niskim obciążeniu Podczas pracy wolnossącej klapa regulacyjna jest całkowicie otwarta. Zasysane powietrze płynie przez zespół sterujący klapy regulacyjnej do turbosprężarki. Turbosprężarka jest wprawdzie napędzana przez spaliny, jednak ich energia jest tak mała, że turbosprężarka wytwarza jedynie niewielkie ciśnienie. Przepustnica jest uchylona zgodnie z żądaniem kierowcy a w kolektorze dolotowym panuje podciśnienie. zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 zespół sterujący przepustnicy J338 turbosprężarka S359_015 Doładowanie sprężarką mechaniczną iturbosprężarką przy dużym obciążeniu iprędkości obrotowej do 2400 obr/min W tym obszarze klapa regulacyjna jest zamknięta lub częściowo otwarta w celu regulacji ciśnienia doładowania. Sprzęgło elektromagnetyczne sprężarki mechanicznej jest załączone i pasek napędza ją. Sprężarka mechaniczna zasysa powietrze i spręża je. Sprężone powietrze płynie do turbosprężarki, gdzie jest sprężane jeszcze bardziej. Ciśnienie doładowania sprężarki mechanicznej jest mierzone przez czujnik ciśnienia dolotu G583 i regulowane przez zespół sterujący klapy regulacyjnej. Czujnik ciśnienia doładowania G31 mierzy całkowite ciśnienie doładowania. Przepustnica jest całkowicie otwarta. W kolektorze dolotowym panuje ciśnienie do 2,5 bar (bezwzględne). czujnik ciśnienia dolotu za sprężarką G583 sprzęgło elektromagnetyczne sprężarka mechaniczna turbosprężarka zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 zespół sterujący przepustnicy J338 czujnik ciśnienia doładowania G31 S359_016 14

15 Doładowanie turbosprężarką i sprężarką mechaniczną przy dużym obciążeniu iprędkości obrotowej pomiędzy 2400 a 3500 obr/min sprężarka mechaniczna zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 W tym obszarze podczas jazdy ze stałą prędkością pracuje tylko turbosprężarka, wytwarzając potrzebne ciśnienie doładowania. Gdy jednak kierowca chce gwałtownie przyspieszyć, turbosprężarka z powodu swej bezwładności nie zwiększy szybko ciśnienia doładowania. Efektem jest tzw. dziura. Aby do niej nie dopuścić, sterownik silnika włącza na krótko sprężarkę mechaniczną i reguluje klapą regulacyjną ciśnienie doładowania. Sprężarka mechaniczna pomaga turbosprężarce wytworzyć potrzebne ciśnienie doładowania. sprzęgło elektromagnetyczne turbosprężarka zespół sterujący przepustnicy J338 S359_017 Doładowanie turbosprężarką sprężarka mechaniczna zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 Powyżej 3500 obr/min turbosprężarka potrafi sama wytworzyć niezbędne ciśnienie doładowania. Klapa regulacyjna jest całkowicie otwarta i powietrze płynie bezpośrednio do turbosprężarki. Energia spalin jest na tyle duża, by turbosprężarka w każdych warunkach wytwarzała potrzebne ciśnienie doładowania. Przepustnica jest całkowicie otwarta. W kolektorze dolotowym panuje ciśnienie do 2,0 bar (bezwzględne). Ciśnienie doładowania turbosprężarki jest mierzone przez czujnik G31 i regulowane zaworem N75. zespół sterujący przepustnicy J338 czujnik ciśnienia doładowania G31 sprzęgło zawór ograniczania elektromagnetyczne ciśnienia doładowania N75 turbosprężarka S359_033 15

16 Budowa silnika Sprężarka mechaniczna Napęd sprężarki mechanicznej Sprężarka jest napędzana paskiem wielorowkowym od koła pasowego pompy wody. W kole pompy wody jest bezobsługowe sprzęgło elektromagnetyczne, pozwalające w razie potrzeby włączać i wyłączać napęd sprężarki. Ze względu na przełożenie przekładni pasowych oraz wewnętrzne przełożenie sprężarki jej wirniki obracają się pięciokrotnie szybciej niż wał korbowy. Maksymalna prędkość obrotowa sprężarki to obr/min. pasek napędu sprężarki mechanicznej sprężarka koło pasowe ze sprzęgłem elektromagnetycznym sprężarki koło pasowe pompy wody koło pasowe sprężarki rolka napinająca koło pasowe wału korbowego S359_014 Sprężarki nie wolno rozkładać. Komora z przekładnią wewnętrzną iprzekładnią synchronizującą jest napełniona olejem, którego nie wymienia się przez cały okres eksploatacji. wirniki S359_037 przekładnia synchronizująca przekładnia wewnętrzna Sprężarka mechaniczna wirniki Sprężarka mechaniczna jest przykręcona do kadłuba silnika po stronie kolektora dolotowego. Pod względem budowy wewnętrznej jest to sprężarka śrubowa. Ciśnienie doładowania sprężarki reguluje zespół sterujący klapy regulacyjnej. Maksymalne ciśnienie, jakie może wytworzyć sprężarka mechaniczna, to 1,75 bar (bezwzględne). strona tłoczna strona ssawna S359_023 16

17 Jak to działa Zasada działania sprężarki Wirniki sprężarki są tak ukształtowane, że podczas ich obrotu przestrzeń po stronie ssawnej powiększa się. Zasysają zatem świeże powietrze i tłoczą je na stronę tłoczną. Po stronie tłocznej przestrzeń pomiędzy wirnikami zmniejsza się. Powietrze jest wypychane i płynie do turbosprężarki. wirniki strona tłoczna strona ssawna sprężarka mechaniczna do turbosprężarki zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 z filtra powietrza S359_019 Regulacja ciśnienia doładowania sprężarki mechanicznej Ciśnienie doładowania jest regulowane za pomocą otwierania i zamykania klapy regulacyjnej. Gdy klapa jest zamknięta, sprężarka wytwarza maksymalne ciśnienie, możliwe przy danej prędkości obrotowej. Sprężone powietrze jest tłoczone do turbosprężarki. Gdy ciśnienie doładowania jest za duże, klapa regulacyjna jest nieco uchylana. W takiej sytuacji część powietrza ze strony tłocznej płynie do turbosprężarki, a część z powrotem na stronę ssawną sprężarki mechanicznej. Ciśnienie doładowania spada a powietrze jest ponownie zasysane i sprężane. Powoduje to zmniejszenie obciążenia sprężarki i mocy pobieranej z silnika. Ciśnienie doładowania sprężarki mechanicznej mierzy czujnik G583. strona tłoczna czujnik ciśnienia dolotu za sprężarką G583 z czujnikiem temperatury dolotu G520 do turbosprężarki zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 strona ssawna sprężarka mechaniczna z filtra powietrza S359_013 17

18 Budowa silnika Tłumienie hałasu pracy sprężarki mechanicznej Ponieważ sprężarka jest umieszczona na silniku od strony kabiny, hałas wywołany jej pracą dociera bezpośrednio do wnętrza pojazdu. Ograniczeniu tego hałasu służy kilka środków. Aby zmniejszyć hałas wywołany mechaniczną pracą sprężarki: - odpowiednio dobrano uzębienie, m.in. kąt przyporu i luz międzyzębny, - usztywniono wałki sprężarki, - zastosowano użebrowanie, usztywniające korpus sprężarki. Aby zmniejszyć hałas, wywołany zasysaniem isprężaniem powietrza: - po obu stronach sprężarki (ssawnej i tłocznej) zastosowano tłumiki szmerów, - obudowano sprężarkę osłonami, wyłożonymi dodatkowo pianką. tłumik szmerów po stronie ssawnej osłona pianka pianka tłumik szmerów po stronie tłocznej osłona sprężarka S359_104 pasek napędu sprężarki Sprężarka Podczas gwałtownego przyspieszania, w zakresie obr/min może się pojawić charakterystyczne wycie sprężarki. Jest to normalny odgłos pracy tego urządzenia. Sprzęgło elektromagnetyczne Po wyłączeniu zasilania sprzęgła trzy sprężyny piórowe cofają tarczę cierną do położenia spoczynkowego. Duża siła docisku tarczy powoduje, że rozłączeniu sprzęgła towarzyszy stuknięcie. Ten odgłos może się pojawiać do prędkości obrotowej 3400 obr/min. 18

19 Turbosprężarka i elementy towarzyszące Turbosprężarka Turbosprężarka i kolektory wylotowy tworzą jeden podzespół. Ze względu na wysoką temperaturę spalin oba elementy są wykonane z gatunku staliwa o bardzo dużej odporności termicznej. Włączenie turbosprężarki w obwód chłodzenia silnika chroni jej łożyskowanie przed nadmiernym rozgrzaniem. Przez czas do 15 minut po wyłączeniu silnika może pracować dodatkowa pompa wody, zabezpieczając turbosprężarkę przed przegrzaniem a cały układ chłodzenia przed tworzeniem się pęcherzy parowych. Turbosprężarka jest smarowana olejem z układu smarowania silnika. Ponadto turbosprężarka ma zawór obejściowy (uruchamiany siłownikiem ciśnieniowym i służący do regulacji ciśnienia doładowania) oraz zawór obiegu zamkniętego (uruchamiany elektrycznie). siłownik regulacji ciśnienia doładowania turbosprężarka zawór obiegu zamkniętego turbosprężarki zawór obejściowy przyłącze oleju przyłącza układu chłodzenia S359_020 Kolektor wylotowy turbosprężarka kolektor wylotowy Dotychczas w silnikach benzynowych mieszanka była wcześnie wzbogacana ze względu na wysoką temperaturę spalin. Kolektor wylotowy silnika 1,4 l TSI jest przystosowany do temperatury do 1050 C. Dzięki temu silnik może pracować z wysokim ciśnieniem doładowania, a ponadto w prawie całym obszarze zmieszanką stechiometryczną (lambda = 1). S359_021 19

20 Budowa silnika Chłodzenie powietrza doładowującego W silniku TSI zastosowano powietrzne chłodzenie powietrza doładowującego (wymiennik powietrzepowietrze). Oznacza to, że powietrze tłoczone przez turbosprężarkę płynie przez chłodnicę i tam oddaje ciepło aluminiowym płytkom. Te płytki są omywane z zewnątrz przez powietrze atmosferyczne. zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 turbosprężarka z turbosprężarki chłodnica powietrza doładowującego zespół sterujący przepustnicy J338 ze sprężarki mechanicznej lub zespołu sterującego klapy regulacyjnej do zespołu sterującego przepustnicy S359_024 Sprężone powietrze po opuszczeniu turbosprężarki jest bardzo gorące do 200 C. Ta temperatura jest wywołana zarówno samym procesem sprężania, jak i przepływem przez gorącą turbosprężarkę. Tak rozgrzane powietrze ma mniejszą gęstość, w związku z czym do cylindrów trafia mniej tlenu. Dzięki schłodzeniu powietrza prawie do temperatury otoczenia wzrasta jego gęstość i więcej tlenu napływa do cylindrów. Chłodzenie powietrza zmniejsza również skłonność do spalania stukowego oraz ogranicza powstawanie tlenków azotu. 20

21 Przewietrzanie i odpowietrzanie skrzyni korbowej Przewietrzanie skrzyni korbowej Układ przewietrzania skrzyni korbowej umożliwia przepływ powietrza przez skrzynię (wentylację), co zmniejsza ryzyko gromadzenia się wody w oleju silnikowym. Powietrze napływa do skrzyni korbowej przewodem, łączącym filtr powietrza z obudową wałków rozrządu. Odpowietrzenie skrzyni korbowej Odpowietrzenie skrzyni korbowej w silniku doładowanym jest zagadnieniem bardziej skomplikowanym, niż w przypadku silnika wolnossącego. Podczas gdy w kolektorze dolotowym silnika wolnossącego wciąż panuje podciśnienie, w silniku TSI może być nadciśnienie do 2,5 bar (ciśnienia bezwzględnego). Oddzielanie oleju Podciśnienie wysysa gazy przedmuchowe ze skrzyni korbowej. Gazy te płyną przez oddzielacz labiryntowy i oddzielacz cyklonowy. Pozbywają się tam drobin oleju, który następnie spływa do miski olejowej. oddzielacz oleju do zaworu zwrotnego odpowietrzenia skrzyni korbowej gazy Jak działa odprowadzenie gazów przedmuchowych do układu dolotowego odpływ oleju S359_025 Gazy płyną z obudowy łańcucha rozrządu do zaworu zwrotnego odpowietrzenia skrzyni korbowej. Zależnie od tego, czy podciśnienie panuje w kolektorze dolotowym, czy w przewodzie dolotowym przed klapą regulacyjną, zawór zwrotny otwiera przepływ do jednego z tych elementów. W kolektorze lub przed klapą regulacyjną gazy przedmuchowe mieszają się z zasysanym powietrzem i płyną z powrotem do cylindrów. W przewodzie prowadzącym do kolektora dolotowego jest zamontowana zwężka, ograniczająca przepływ wtedy, gdy podciśnienie w kolektorze jest zbyt duże. Dzięki temu można było zrezygnować z zaworu regulującego ciśnienie w skrzyni korbowej. z obudowy łańcucha rozrządu do kolektora dolotowego, ze zwężką zawór zwrotny odpowietrzenia skrzyni korbowej do kanału dolotowego S359_086 21

22 Budowa silnika Układ smarowania Obieg oleju W stosunku do silnika 1,6 l 85 kw FSI w układzie smarowania pojawiły się: turbosprężarka oraz rozpylacze chłodzące tłoki. filtr oleju turbosprężarka Użyte kolory zasysanie oleju tłoczenie oleju spływ oleju rozpylacze chłodzące tłoki regulowana, gerotorowa pompa oleju zasysanie oleju spływ oleju S359_026 Napęd pompy oleju Gerotorowa pompa oleju jest zamocowana u spodu kadłuba silnika i napędzana od wału korbowego bezobsługowym łańcuchem zębatym. Ze względu na smarowanie turbosprężarki ichłodzenie tłoków musi mieć ona większą wydajność. Osiągnięto to przez zmianę przełożenia przekładni łańcuchowej napędzającej pompę. Łańcuch napędu pompy ma napinacz sprężynowy. koło na wale korbowym sprężyna napinacza łańcuch zębaty S359_027 koło pompy oleju 22

23 Gerotorowa pompa oleju o regulowanej wydajności Gerotorowa pompa oleju o regulowanej wydajności została przejęta z dotychczasowych silników FSI. Pozwala ona utrzymać ciśnienie oleju na poziomie ok. 3,5 bar w całym zakresie prędkości obrotowej. Taka konstrukcja pompy ma wiele korzyści: - moc pobierana przez pompę jest do 30% mniejsza, - zmniejsza się obciążenie mechaniczne oleju ze względu na ograniczaną wydajność pompy, - olej w pompie mniej się pieni, gdyż ciśnienie oleju pozostaje stałe w prawie całym zakresie prędkości obrotowej. Ciśnienie poniżej 3,5 bar strona tłoczna strona ssawna Sprężyna odpycha pierścień regulacyjny, który z kolei przesuwa wieniec. Przy tym ustawieniu komora ma kontakt z kanałem ssawnym pompy przez cały czas, gdy zwiększa swą objętość. Pompa ma wtedy maksymalną wydajność, co powoduje wzrost ciśnienia w układzie smarowania. do obiegu oleju wieniec wirnik pierścień regulacyjny sprężyna regulacyjna z miski olejowej S359_028 Ciśnienie powyżej 3,5 bar strona tłoczna strona ssawna Ciśnienie oleju (żółte strzałki) obraca pierścień regulacyjny, ściskając sprężynę. Wieniec przesuwa się względem wirnika, przez co komora zaczyna zwiększać objętość, zanim dotrze do kanału ssawnego. Zasysanie oleju zaczyna się później, więc wydajność pompy spada. Ciśnienie oleju wukładzie smarowania zmniejsza się. do obiegu oleju wieniec wirnik pierścień regulacyjny sprężyna regulacyjna z miski olejowej S359_029 23

24 Budowa silnika Dwuobwodowy układ chłodzenia Układ chłodzenia jest w znacznym stopniu taki sam, jak układ silnika 1,6 l 85 kw FSI w Golfie. Jest to układ dwuobwodowy z oddzielnym obiegiem i regulacją temperatury dla kadłuba i dla głowicy silnika. Płyn chłodzący przepływa przez głowicę od strony wylotowej na dolotową. Dzięki temu cała głowica ma równą temperaturę. Jest to tzw. poprzeczny przepływ płynu chłodzącego. zbiornik wyrównawczy zwężka nagrzewnica pompa wody termostat 1 (głowicy otwiera się przy 80 C) ogrzewanie postojowe obwód chłodzenia kadłuba silnika obwód chłodzenia głowicy chłodnica oleju obudowa termostatów termostat 2 (kadłuba otwiera się przy 95 C) turbosprężarka zwężka dodatkowa pompa wody V50 chłodnica S359_030 W stosunku do silnika 1,6 l 85 kw FSI wprowadzono następujące zmiany: - zwiększono przełożenie przekładni pasowej, co spowodowało wzrost wydajności pompy wody i zapewniło wystarczającą moc ogrzewania podczas pracy silnika na biegu jałowym, - termostat 1 (obwodu chłodzenia głowicy) jest dwustopniowy, - wprowadzono dodatkową pompę wody V50, - zapewniono chłodzenie wodne turbosprężarki, - zrezygnowano z zaworu recyrkulacji spalin. 24

25 Dwuobwodowy układ chłodzenia Strumień cieczy chłodzącej, tłoczonej przez pompę, dzieli się na dwie części. Mniej więcej jedna trzecia cieczy płynie przez kadłub silnika, a dwie trzecie przez głowicę, chłodząc komory spalania. Dwuobwodowy układ chłodzenia ma następujące zalety: termostat 2 obwód chłodzenia głowicy - Kadłub silnika nagrzewa się szybciej, gdyż aż do temperatury 95 C ciecz chłodząca nie krąży w nim. - Wyższa temperatura kadłuba oznacza mniejsze tarcie w układzie korbowo-tłokowym. - Lepsze chłodzenie komór spalania dzięki niższej temperaturze głowicy (80 C ). Poprawia to napełnienie cylindrów i zmniejsza niebezpieczeństwo wystąpienia spalania stukowego. termostat 1 obwód chłodzenia kadłuba S359_031 Obudowa termostatów i termostat dwustopniowy Z powodu dużej wydajności pompy wody, podczas pracy silnika z dużą prędkością obrotową panuje duże ciśnienie w układzie chłodzenia. Także w tych warunkach dwustopniowy termostat 1 otwiera się dokładnie w zadanej temperaturze. W przypadku termostatu jednostopniowego duży talerzyk zaworu musi pokonać duże ciśnienie płynu chłodzącego. Ze względu na znaczny opór płynu termostat otwierałby się dopiero w temperaturze wyższej niż zakładana. W termostacie dwustopniowym po osiągnięciu temperatury otwarcia otwiera się najpierw mały talerzyk. Mała średnica oznacza mały opór ze strony płynu chłodzącego, dzięki czemu termostat otwiera się dokładnie w zadanej temperaturze. Po wykonaniu określonego skoku mały talerzyk pociąga za sobą duży i termostat otwiera się całkowicie. talerzyk termostatu, stopień 1 Termostat 1 stopień 1 stopień 2 talerzyk termostatu, stopień 2 S359_032 25

26 Budowa silnika Układ zasilania o regulowanej wydajności Układ zasilania o regulowanej wydajności przejęto z silnika 1,6 l 85 kw FSI. Jego zaletą jest to, że zarówno elektryczna pompa paliwa, jak i pompa wysokiego ciśnienia tłoczą tylko tyle paliwa, ile silnik potrzebuje w danej chwili. Zmniejsza to zużycie energii elektrycznej i mechanicznej, a zatem i zużycie paliwa. Ponieważ sterownik silnika sprawdza wysterowanie elektrycznej pompy paliwa, można było zrezygnować z czujnika ciśnienia paliwa obwodu niskociśnieniowego. W każdym cyklu jazdy sterownik jeden raz dławi wydajność elektrycznej pompy paliwa aż do chwili, gdy w obwodzie wysokociśnieniowym nie można utrzymać zadanego ciśnienia paliwa. Podczas tej próby sterownik porównuje wypełnienie sygnału sterującego elektryczną pompą paliwa z wypełnieniem sygnału zapisanym w swojej pamięci. W razie odchyłki sterownik dopasowuje zapamiętaną wartość wypełnienia. obwód niskociśnieniowy włącznik drzwiowy do sterowania wstępnym włączeniem pompy paliwa obwód wysokociśnieniowy sterownik instalacji elektrycznej J519, sterowanie wstępnym włączeniem pompy paliwa akumulator sterownik silnika J623 czujnik ciśnienia paliwa G247 sterownik pompy paliwa J538 powrót zwężka przewód przelewowy zawór bezpieczeństwa (ciśnienie otwarcia 172,5 bar) zasobnik paliwa filtr paliwa z zaworem bezpieczeństwa zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 S359_081 pompa paliwa G6 zbiornik paliwa pompa wysokociśnieniowa wtryskiwacze 1 4 N30 N33 odpływ swobodny 0,5 do 6,5 bar 50 do 150 bar 26

27 Układ wylotowy Do oczyszczania spalin zastosowano katalizator trójfunkcyjny. Aby po rozruchu silnika katalizator nagrzewał się szybko pomimo strat ciepła w turbosprężarce, rura łącząca katalizator z turbosprężarką ma powietrzny płaszcz izolacyjny. Przed katalizatorem umieszczono dwustanową sondę lambda. Jest ona zamontowana w miejscu łączenia się rur kolektora wylotowego, dzięki czemu jest równomiernie omywana przez spaliny wszystkich cylindrów oraz szybko nagrzewa się po rozruchu silnika. tłumik wstępny tłumik końcowy rura z powietrznym płaszczem izolacyjnym turbosprężarka z kolektorem wylotowym rura wylotowa rura wylotowa z łącznikiem elastycznym sonda lambda za katalizatorem G130 (dwustanowa) z grzałką Z29 katalizator trójfunkcyjny sonda lambda przed katalizatorem G39 (dwustanowa) zgrzałką Z19 S359_035 Brak zewnętrznej recyrkulacji spalin Silnik TSI nie ma zewnętrznej recyrkulacji spalin. Obszar pracy, w którym silnik ten pracuje jako silnik wolnossący, jest bardzo mały a podciśnienie w kolektorze dolotowym jest niezbędne do zasysania spalin. W związku z tym równie mały byłby zakres działania recyrkulacji spalin, co w połączeniu zfaktem, że przepustnica jest najczęściej mocno uchylona, dałoby tylko niewielką oszczędność paliwa. 27

28 Układ sterowania silnika Schemat układu sterowania Czujniki czujnik ciśnienia dolotu G71 z czujnikiem temperatury dolotu G42 czujnik ciśnienia dolotu za sprężarką G583 z czujnikiem temperatury dolotu G520 czujnik ciśnienia doładowania (za turbosprężarką) G31 z czujnikiem temperatury dolotu G299 czujnik prędkości obrotowej silnika G28 czujnik Halla G40 (położenia wałka rozrządu) zespół sterujący przepustnicy J338 czujniki położenia przepustnicy G187 i G188 zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 potencjometr klapy regulacyjnej G584 złącze diagnostyczne czujniki położenia pedału gazu G79 i G185 czujnik położenia pedału sprzęgła G476 czujnik położenia pedału hamulca G100 czujnik ciśnienia paliwa G247 czujnik spalania stukowego G61 czujnik temperatury silnika G62 przewód K CAN napędu czujnik temperatury na wyjściu z chłodnicy G83 potencjometr klap kierujących G336 sonda lambda G39 sonda lambda za katalizatorem G130 czujnik ciśnienia w urządzeniu wspomagającym hamulców G294 czujnik pomiaru prądu G582 sterownik instalacji elektrycznej J519 sterownik gateway J533 przycisk programu jazdy zimowej E598* dodatkowe sygnały wejściowe * stosowany tylko w silniku 1,4 l 125 kw TSI 28

29 Elementy wykonawcze sterownik silnika J623 z czujnikiem ciśnienia atmosferycznego sterownik pompy paliwa J538 pompa paliwa G6 wtryskiwacze cylindrów 1 4 N30 N33 cewki zapłonowe 1 4 N70, N127, N291, N292 zespół sterujący przepustnicy J338 nastawnik przepustnicy G186 zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 nastawnik klapy regulacyjnej V380 przekaźnik zasilania sterownika Motronic J271 zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 zawór zbiornika z węglem aktywnym N80 sterownik zestawu wskaźników J285 zawór ustawiania klap kierujących N316 sprzęgło elektromagnetyczne sprężarki N421 grzałka sondy lambda Z19 grzałka sondy lambda za katalizatorem Z29 zawór przestawiania faz rozrządu N205 wskaźnik ciśnienia doładowania G30 lampka kontrolna EPC K132 lampka kontrolna spalin K83 zawór obiegu zamkniętego turbosprężarki N249 zawór ograniczania ciśnienia doładowania N75 przekaźnik dodatkowej pompy wody J496 dodatkowa pompa wody V50 dodatkowe sygnały wyjściowe S359_036 29

30 Układ sterowania silnika Połączenia sieciowe Poniższy schemat pokazuje sterowniki, z którymi sterownik silnika J623 jest połączony magistralami CAN i tą drogą wymienia z nimi informacje. W ten sposób np. sterownik zestawu wskaźników J285 otrzymuje od sterownika silnika J623 informację o aktualnym ciśnieniu doładowania. Ta informacja służy mu do sterowania wskaźnikiem ciśnienia doładowania. G419 T16 J623 J431 J104 J743* J500 J587* J533 J334 J285 J234 E221 G85 CAN napędu CAN komfortu magistrala LIN J255 J527 J519 S359_083 E221 zespół obsługowy w kierownicy (kierownica wielofunkcyjna) G85 czujnik skrętu kierownicy G419 zespół czujników ESP J104 sterownik ABS J234 sterownik poduszek bezpieczeństwa (airbag) J255 sterownik klimatyzacji Climatronic J285 sterownik zestawu wskaźników J334 sterownik immobilisera J431 sterownik regulacji zasięgu świateł J500 sterownik wspomagania kierownicy J519 sterownik instalacji elektrycznej J527 sterownik elektroniki kolumny kierownicy J533 sterownik gateway J587* sterownik czujników dźwigni sterującej J623 sterownik silnika J743* moduł mechatroniczny preselekcyjnej skrzyni biegów T16 złącze diagnostyczne * tylko w samochodach z preselekcyjną skrzynią biegów (DSG) 30

31 Sterownik silnika J623 Sterownik silnika Bosch Motronic MED znajduje się pośrodku kanału podszybia. Dodatkowe funkcje sterownika (w porównaniu z silnikiem 1,4 l 85 kw FSI) to np. regulacja ciśnienia doładowania, program jazdy zimowej, sterowanie dodatkową pompą wody oraz regulacja lambda za pomocą sondy dwustanowej. Możliwe są dwa tryby pracy: tryb mieszanki jednorodnej i tryb podwójnego wtrysku (służący do rozgrzewania katalizatora). sterownik silnika J623 S359_038 Usterki ważne ze względu na skład spalin są sygnalizowane lampką kontrolną spalin K83, a usterki ograniczające działanie układu lampką kontrolną EPC K132. W celu ochrony sprzęgła prędkość obrotowa silnika na postoju jest ograniczona do 4000 obr/min. Regulacja ciśnienia doładowania Nową funkcją sterownika silnika jest regulacja ciśnienia doładowania. Wykres pokazuje ciśnienie poszczególnych sprężarek podczas pełnego obciążenia. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika wzrasta ciśnienie wytwarzane przez turbosprężarkę. Można wtedy ograniczać ciśnienie sprężarki mechanicznej, co zmniejsza pobór mocy z silnika. Z drugiej strony sprężarka mechaniczna tłoczy dużą ilość powietrza już przy niskiej prędkości obrotowej silnika. Zwiększa to strumień spalin, co pozwala turbosprężarce wcześniej włączyć się do pracy. Może ona zatem wytworzyć potrzebne ciśnienie przy niższej prędkości obrotowej niż w tradycyjnym silniku z turbodoładowaniem. Można powiedzieć, że sprężarka mechaniczna napędza turbosprężarkę. ciśnienie absolutne [bar] 2,4 2,0 1,8 1,6 1,4 1, prędkość obrotowa [obr/min] ciśnienie doładowania sprężarki mechanicznej ciśnienie doładowania turbosprężarki łączne ciśnienie doładowania ciśnienie doładowania turbosprężarki w silniku, wyposażonym wyłącznie w turbosprężarkę S359_109 31

32 Układ sterowania silnika Czujniki Czujnik ciśnienia dolotu G71 z czujnikiem temperatury dolotu G42 Ten czujnik jest wkręcony w kolektor dolotowy (wykonany z tworzywa sztucznego) i mierzy ciśnienie oraz temperaturę powietrza w tym elemencie. Zastosowanie sygnału Z tych sygnałów oraz sygnału prędkości obrotowej sterownik silnika wylicza masę zasysanego powietrza. Gdy brak tych sygnałów, sterownik wyznacza wartości zastępcze, używając sygnałów położenia przepustnicy i temperatury zewnętrznej. Turbosprężarka jest tylko sterowana (bez sygnału zwrotnego). Uszkodzenie kolejnych czujników czujnik ciśnienia dolotu G71 z czujnikiem temperatury dolotu G42 może prowadzić do wyłączenia sprężarki mechanicznej. S359_047 Czujnik ciśnienia dolotu za sprężarką G583 z czujnikiem temperatury dolotu G520 Ten podwójny czujnik jest wkręcony w przewód dolotowy za sprężarką mechaniczną (albo inaczej patrząc za zespołem sterującym klapy regulacyjnej). Jego zadaniem jest pomiar ciśnienia i temperatury powietrza w tej części układu dolotowego. Zastosowanie sygnału Te sygnały są podstawą do regulacji ciśnienia doładowania sprężarki mechanicznej za pomocą klapy regulacyjnej. Ponadto sygnał temperatury powietrza służy do ochrony elementów przed zbyt wysoką temperaturą. Powyżej 130 C sterownik silnika zmniejsza wydajność sprężarki mechanicznej. czujnik ciśnienia dolotu G583 z czujnikiem temperatury dolotu G520 S359_049 Gdy brak sygnału tego czujnika, niemożliwa jest regulacja ciśnienia doładowania sprężarki mechanicznej. Sprężarka mechaniczna nie pracuje a turbosprężarka jest tylko sterowana. Objawia się to wyraźnym spadkiem mocy silnika w dolnym zakresie prędkości obrotowej. 32

33 Czujnik ciśnienia doładowania G31 z czujnikiem temperatury dolotu 2 G299 Ten czujnik jest wkręcony w przewód dolotowy tuż przed zespołem sterującym przepustnicy. Jego zadaniem jest pomiar ciśnienia i temperatury powietrza w tym miejscu Zastosowanie sygnału Sterownik silnika używa tego sygnału do regulacji ciśnienia doładowania turbosprężarki za pomocą zaworu ograniczania ciśnienia doładowania. Temperatura powietrza jest wartością korekcyjną w regulacji ciśnienia doładowania, pozwalającą uwzględnić wpływ temperatury na gęstość powietrza. czujnik ciśnienia doładowania G31 z czujnikiem temperatury dolotu 2 G299 S359_062 Gdy brak sygnału tego czujnika, turbosprężarka jest tylko sterowana (bez informacji zwrotnej). Uszkodzenie kolejnych czujników może prowadzić do wyłączenia sprężarki mechanicznej. Czujnik ciśnienia atmosferycznego Czujnik znajduje się w sterowniku silnika i mierzy ciśnienie otoczenia. sterownik silnika z wbudowanym czujnikiem ciśnienia atmosferycznego Zastosowanie sygnału Ciśnienie atmosferyczne jest wartością korekcyjną w regulacji ciśnienia doładowania, gdyż gęstość powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza. Gdy brak sygnału tego czujnika, turbosprężarka jest tylko sterowana (bez informacji zwrotnej). Może zwiększyć się emisja szkodliwych składników spalin oraz zmniejszyć moc silnika. S359_039 33

34 Układ sterowania silnika Czujnik prędkości obrotowej silnika G28 Czujnik prędkości obrotowej silnika jest zamocowany w kadłubie silnika. Jego koło impulsowe jest wbudowane w pierścień uszczelniający wału korbowego. Na podstawie tego sygnału sterownik silnika wyznacza prędkość obrotową silnika oraz po uwzględnieniu sygnału czujnika G40 położenie wałka rozrządu względem wału korbowego. Zastosowanie sygnału Sygnał jest wykorzystywany do wyznaczania dawki paliwa, początku wtrysku oraz kąta wyprzedzenia zapłonu. Ponadto jest używany do zmiany faz rozrządu. czujnik prędkości obrotowej silnika G28 S359_089 Gdy brak tego sygnału, silnik przestaje pracować i nie daje się ponownie uruchomić. Czujnik położenia wałka rozrządu G40 Jest to czujnik hallotronowy, umieszczony w obudowie wałków rozrządu nad wałkiem zaworów dolotowych, po stronie koła zamachowego. Jego kołem impulsowym są cztery zęby, wykonane wwałku zaworów dolotowych. Zastosowanie sygnału Ten sygnał wraz z sygnałem czujnika G28 służy do rozpoznania początku suwu pracy 1. cylindra oraz ustawienia wałka rozrządu względem wału korbowego. Są one wykorzystywane do wyznaczania początku wtrysku i kąta wyprzedzenia zapłonu oraz do zmiany faz rozrządu. czujnik położenia wałka rozrządu G40 S359_057 Gdy brak sygnału tego czujnika, silnik pracuje nadal, jednak po wyłączeniu nie daje się ponownie uruchomić. Nie działa zmiana faz rozrządu a wałek zaworów dolotowych ustawia się w pozycji późny. Odczuwany jest spadek momentu obrotowego silnika. 34

35 Zespół sterujący przepustnicy J338 z potencjometrami przepustnicy G187 i G188 Zespół sterujący przepustnicy z potencjometrami znajduje się przed kolektorem dolotowym. Zastosowanie sygnału Dzięki sygnałom tych potencjometrów sterownik silnika zna położenie przepustnicy i może nim prawidłowo sterować. Ze względów bezpieczeństwa zastosowano dwa potencjometry, których sygnały są wciąż wzajemnie porównywane. zespół sterujący przepustnicy J338 z potencjometrami przepustnicy G187 i G188 S359_050 Gdy brak sygnału jednego z potencjometrów, nie działają niektóre funkcje, np. tempomat. Uszkodzenie obu czujników powoduje wyłączenie nastawnika przepustnicy. Silnik pracuje wtedy zprędkością 1500 obr/min. Zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 z potencjometrem klapy regulacyjnej G584 Potencjometr G584 znajduje się w zespole sterującym klapy regulacyjnej. Ten zespół jest umieszczony w układzie dolotowym, za filtrem powietrza. Zastosowanie sygnału Dzięki potencjometrowi sterownik silnika zna położenie klapy regulacyjnej. Pozwala to ustawić klapę w żądanym położeniu. zespół sterujący klapy regulacyjnej J808 z potencjometrem klapy regulacyjnej G584 S359_052 Gdy brak tego sygnału, klapa regulacyjna jest cały czas otwarta, a sprężarka mechaniczna wyłączona. 35

36 Układ sterowania silnika Czujniki położenia pedału gazu G79 i G185 Oba czujniki położenia są częściami składowymi pedału gazu. Są to bezstykowe czujniki indukcyjne. Na podstawie tych sygnałów sterownik zna położenie pedału gazu. pedał gazu płytka metalowa Zastosowanie sygnału Na podstawie tych sygnałów sterownik wylicza moment obrotowy silnika, żądany przez kierowcę. Podobnie jak w przypadku przepustnicy, ze względów bezpieczeństwa zastosowano dwa czujniki, których sygnały są wzajemnie porównywane. S359_082 czujniki położenia pedału gazu G79 i G185 Uszkodzenie jednego lub obu czujników powoduje wyłączenie funkcji komfortowych (np. tempomatu czy regulacji MSR). Uszkodzenie jednego czujnika Gdy uszkodzony jest jeden czujnik, układ najpierw przechodzi do pracy na biegu jałowym. Dopiero gdy drugi czujnik pokaże zwolniony pedał gazu (jest to określona procedura kontrolna), możliwa jest dalsza jazda. Gdy kierowca wciśnie pedał gazu do oporu, prędkość obrotowa silnika będzie wzrastać powoli. Uszkodzenie obu czujników W przypadku uszkodzenia obu czujników silnik pracuje na biegu jałowym ze zwiększoną prędkością obrotową (maks obr/min) i nie reaguje na naciskanie pedału gazu. 36

37 Czujnik położenia pedału sprzęgła G476 Czujnik położenia pedału sprzęgła jest przyczepiony do pompy wysprzęgnika. Podaje on informację o tym, czy pedał sprzęgła jest wciśnięty. Zastosowanie sygnału Gdy pedał sprzęgła zostaje wciśnięty: - wyłączany jest tempomat; - na chwilę zmniejszana jest dawka paliwa, by nie dochodziło do szarpania silnika podczas zmiany biegu; - możliwe jest załączenie sprężarki mechanicznej na postoju. Dzięki temu podczas ruszania ciśnienie doładowania może bardzo szybko wzrosnąć. pedał sprzęgła z czujnikiem położenia pedału sprzęgła S359_084 Budowa Pompa wysprzęgnika jest zamocowana bagnetowo do wspornika pedałów. Gdy pedał sprzęgła jest wciskany, popychacz przesuwa tłok w pompie wysprzęgnika. pompa wysprzęgnika wspornik pedałów popychacz Gdy brak sygnału tego czujnika, nie działa tempomat, a silnik może szarpać podczas zmiany biegu. czujnik położenia pedału sprzęgła tłok z magnesem trwałym skok pedału S359_085 37

38 Układ sterowania silnika Czujnik położenia pedału hamulca G100 Czujnik położenia pedału hamulca jest przykręcony do pompy hamulcowej. Zawiera on dwa czujniki, informujące o tym, czy pedał hamulca jest wciśnięty. Zastosowanie sygnału Na tej podstawie sterownik instalacji elektrycznej włącza światła hamowania. Ponadto sterownik silnika nie pozwala przyspieszać samochodem, gdy pedały hamulca i gazu są wciśnięte równocześnie. W takiej sytuacji sterownik zmniejsza dawkę paliwa oraz przestawia kąt wyprzedzenia zapłonu i przepustnicę. czujnik położenia pedału hamulca G100 S359_067 Gdy brak sygnału jednego z czujników, sterownik zmniejsza dawkę paliwa i silnik ma mniejszą moc. Nie działa też tempomat. Połączenia elektryczne - Czujnik położenia pedału hamulca jest zasilany przez przekaźnik zasilania zacisku 15 J Masa jest doprowadzona bezpośrednio z nadwozia samochodu. - Oba przewody sygnałowe są podłączone do sterownika silnika J623. Jeden z tych przewodów dociera również do sterownika instalacji elektrycznej J519, który włącza światła hamowania. S A S J681 S G100 J519 J623 zasilanie masa sygnał wejściowy S359_096 A S akumulator bezpiecznik 38

39 Jak to działa Wciskanie pedału hamulca powoduje, że popychacz przesuwa tłok pompy z pierścieniem magnetycznym (jest to magnes trwały). Ze względów bezpieczeństwa czujnik położenia pedału hamulca składa się z dwóch czujników hallotronowych. W poniższych opisach dla uproszczenia opisywany jest tylko przebieg sygnału 1. czujnika hallotronowego. Sygnał 2. czujnika zmienia się w odwrotny sposób. Pedał hamulca zwolniony Gdy pedał hamulca jest zwolniony, tłok zpierścieniem magnetycznym znajduje się wpołożeniu spoczynkowym. Układ elektroniczny czujnika wysyła sygnał 0 2 V do sterownika silnika i sterownika instalacji elektrycznej. Na tej podstawie sterowniki rozpoznają, że pedał hamulca jest zwolniony. czujnik położenia pedału hamulca czujnik hallotronowy 1 tłok z pierścieniem magnetycznym przed czujnikami hallotronowymi układ elektroniczny czujnik hallotronowy 2 S359_068 Pedał hamulca naciśnięty Naciśnięcie pedału powoduje przesunięcie tłoka nad czujniki hallotronowe. Gdy pierścień magnetyczny znajdzie się nad czujnikami hallotronowymi, układ elektroniczny wysyła do sterownika silnika sygnał o wartości do 2 V poniżej napięcia instalacji elektrycznej. Na tej podstawie sterowniki rozpoznają, że pedał hamulca jest naciśnięty. czujnik hallotronowy 1 sygnał wzrasta tłok z pierścieniem magnetycznym nad czujnikami hallotronowymi czujniki hallotronowe czujnik hallotronowy 2 sygnał opada S359_069 39