Układ zasilania silników FSI

Transkrypt

1 Szkolenia techniczne Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 334 Układ zasilania silników FSI Budowa i zasada działania

2 We wszystkich silnikach FSI od mocy 66 kw zastosowano udoskonalony układ zasilania. Najważniejsze zmiany to: - Pompa wysokiego ciśnienia i zasobnik paliwa mają specjalną powłokę, która daje odporność na korozję w przypadku stosowania paliwa o zawartości etanolu do 10%. - Inny sposób sterowania pompy wysokiego ciśnienia. - Brak przewodu przelewowego z pompy wysokiego ciśnienia. - Przewód przelewowy z zaworu bezpieczeństwa w zasobniku paliwa poprowadzony do obwodu niskociśnieniowego, przed pompą wysokiego ciśnienia. S334_074 W tym zeszycie omawiamy budowę i zasadę działania udoskonalonego układu zasilania na przykładzie silnika 2,0 l 110 kw FSI. 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 Schemat układu zasilania Układ zasilania o regulowanej wydajności Elementy układu zasilania Sterownik pompy paliwa Elektryczna pompa paliwa Pompa wysokiego ciśnienia z zaworem regulacyjnym ciśnienia paliwa.8 Czujnik ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) Czujnik ciśnienia paliwa (obwodu wysokociśnieniowego) Wtryskiwacze Zawór bezpieczeństwa Złączka z dławikiem Sprawdzamy swoją wiedzę

4 Schemat układu zasilania Układ zasilania o regulowanej wydajności Układ zasilania o regulowanej wydajności składa się z obwodu niskociśnieniowego i obwodu wysokociśnieniowego. 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 izużycie paliwa. Obwód niskociśnieniowy Podczas normalnej pracy silnika w obwodzie niskociśnieniowym panuje ciśnienie 0,5 do 5 bar. Natomiast w czasie rozruchu zimnego i gorącego silnika ciśnienie wzrasta do 6,5 bar. włącznik drzwiowy do sterowania wstępnym włączeniem pompy paliwa sterownik instalacji elektrycznej J519, sterowanie wstępnym włączeniem pompy paliwa To zwiększenie ciśnienia podczas rozruchu zimnego silnika powoduje także wzrost ciśnienia w obwodzie wysokociśnieniowym. Daje to lepsze przygotowanie mieszanki i w efekcie łatwiejszy rozruch. Natomiast zwiększenie ciśnienia podczas rozruchu gorącego silnika zapobiega tworzeniu się pęcherzy par benzyny w pompie wysokiego ciśnienia. akumulator sterownik Motronic J220 sterownik pompy paliwa J538 powrót dławik Obwód składa się z: - sterownika pompy paliwa J538, - zbiornika paliwa, - elektrycznej pompy paliwa G6, - filtra paliwa z zaworem bezpieczeństwa (otwiera się przy ok. 6,8 bar), - czujnika ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) G410. filtr paliwa z zaworem bezpieczeństwa Znaczenie kolorów odpływ swobodny niskie ciśnienie wysokie ciśnienie obwód niskociśnieniowy obwód wysokociśnieniowy elektryczna pompa paliwa G6 zbiornik paliwa czujnik ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) G410 4

5 Obwód wysokociśnieniowy W tym obwodzie ciśnienie zmienia się w zakresie bar. Zakres ciśnienia roboczego może być odmienny dla różnych silników. czujnik ciśnienia paliwa (obwodu wysokociśnieniowego) G247 przewód przelewowy zawór bezpieczeństwa Ostrożnie podczas otwierania obwodu wysokociśnieniowego. Trzeba przestrzegać zasad, podanych w instrukcji naprawy! Obwód składa się z: pompa wysokociśnieniowa zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 wtryskiwacze N30 N33 zasobnik paliwa S334_032 - pompy wysokiego ciśnienia (odporność na korozję do 10% etanolu w paliwie), - zaworu regulacyjnego ciśnienia paliwa N276, - zasobnika paliwa (odporność na korozję do 10% etanolu w paliwie), - zaworu bezpieczeństwa (otwiera się przy ok. 120 bar), - czujnika ciśnienia paliwa (obwodu wysokociśnieniowego) G247, - wtryskiwaczy N30 N33. 5

6 Elementy układu zasilania Sterownik pompy paliwa J538 Sterownik jest umieszczony na pokrywie elektrycznej pompy paliwa. Zadanie Sterownik zasila elektryczną pompę paliwa napięciem prostokątnym o zmiennym współczynniku wypełnienia. W ten sposób reguluje ciśnienie paliwa w zakresie 0,5 5 bar. W czasie rozruchu zimnego i gorącego silnika ciśnienie wzrasta do 6,5 bar. Skutki uszkodzenia sterownik pompy paliwa J538 S334_024 Gdy sterownik J538 jest uszkodzony, praca silnika jest niemożliwa. Elektryczna pompa paliwa G6 Elektryczna pompa paliwa jest wkręcona w zbiornik paliwa. Tworzy ona jeden podzespół z czujnikiem poziomu paliwa. Zadanie Elektryczna pompa paliwa tłoczy paliwo przez obwód niskociśnieniowy do pompy wysokiego ciśnienia. Jest zasilana przez sterownik J538 napięciem o zmiennym współczynniku wypełnienia. S334_076 6

7 Jak to działa Elektryczna pompa paliwa tłoczy zawsze tylko tyle paliwa, ile potrzebuje silnik. Ciśnienie jest mierzone przez czujnik ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) a informacja ta trafia do sterownika silnika. Gdy ciśnienie to odbiega od wartości zadanej, sterownik silnika zmienia wypełnienie impulsu sygnału, który przesyła do sterownika pompy paliwa; częstotliwość sygnału wynosi 20 Hz. Ten sterownik z kolei zmienia wysterowanie pompy paliwa (jest to napięcie prostokątne o częstotliwości 20 khz i zmiennym wypełnieniu). Zalety tego rozwiązania to: - mniejsze zużycie energii, gdyż pompa tłoczy tylko tyle paliwa, ile potrzebuje silnik w danej chwili, - słabsze nagrzewanie paliwa, ponieważ nie występuje niepotrzebne tłoczenie dużej ilości paliwa, - zmniejszenie hałasu, szczególnie na biegu jałowym. Obwód niskociśnieniowy sterownik pompy paliwa J538 sterownik Motronic J220 sygnał impulsowy (20 Hz) czujnik ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) G410 zasilanie impulsowe (20 khz) elektryczna pompa paliwa G6 0,5 6,5 bar pompa wysokiego ciśnienia zbiornik paliwa S334_080 Skutki uszkodzenia Gdy elektryczna pompa paliwa jest uszkodzona, praca silnika jest niemożliwa. Po wymianie sterownika pompy paliwa lub sterownika silnika trzeba przeprowadzić dopasowanie. Informacje na ten temat są podane w testerze VAS 5051, w funkcji Poszukiwanie usterek. 7

8 Elementy układu zasilania Pompa wysokiego ciśnienia z zaworem regulacyjnym ciśnienia paliwa N276 Pompa wysokiego ciśnienia jest przykręcona do głowicy silnika. Jej zadaniem jest utrzymywanie w obwodzie wysokociśnieniowym ciśnienia bar, zależnie od warunków pracy silnika. Najważniejsze cechy pompy - Jest to pompa jednotłoczkowa o regulowanej wydajności. Jej wydajność jest tak sterowana, by pompa tłoczyła tylko tyle paliwa, ile jest potrzebne w danej chwili. Dzięki temu pompa mniej obciąża silnik, co prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa. - Jest odporna na korozję do zawartości 10% etanolu w paliwie. Pozwala to sprzedawać samochody z silnikami FSI na całym świecie. - Brak przewodu przelewowego z pompy wysokiego ciśnienia. Nadmiar paliwa powraca wewnątrz pompy na jej stronę ssawną. pompa wysokiego ciśnienia S334_018 zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 Napęd pompy wysokiego ciśnienia Pompa jest napędzana przez podwójną krzywkę wałka zaworów dolotowych. Lokalizacja pompy, jej napęd oraz budowa zewnętrzna są odmienne wróżnych typach silników. pompa wysokiego ciśnienia podwójna krzywka S334_068 8

9 Odmiany pomp wysokiego ciśnienia Pompy różnych silników są identyczne pod względem zasady działania i budowy wewnętrznej. Jednak, ze względu na odmienną zabudowę, różnią się budową zewnętrzną. Poniżej omówiono najważniejsze różnice. Silniki 1,4 l 66 kw i 1,6 l 85 kw W tej pompie przewód wysokiego ciśnienia jest metalowy i przykręcany do pompy, a przewód niskiego ciśnienia gumowy i zamocowany opaską sprężystą o zwiększonej sile zacisku. Układ zasilania odpowietrza się samoczynnie, podczas pracy silnika. przyłącze przewodu wysokiego ciśnienia pokrywa zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 S334_020 przyłącze przewodu niskiego ciśnienia znak służący do prawidłowego ułożenia przewodu gumowego Aby ułatwić założenie przewodu gumowego w stanie nienaprężonym, na przewodzie i na korpusie pompy znajdują się trójkątne znaki. Po założeniu przewodu znaki te muszą być ustawione naprzeciw siebie. Silniki 2,0 l 110 kw i 2,0 l 147 kw W tych silnikach oba przewody paliwowe są wykonane z metalu i przykręcone do pompy. W pokrywie pompy jest odpowietrznik, który jest potrzebny wyłącznie podczas produkcji. W czasie eksploatacji samochodu układ zasilania odpowietrza się samoczynnie. przyłącze przewodu wysokiego ciśnienia zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 przyłącze przewodu niskiego ciśnienia S334_022 pokrywa z odpowietrznikiem Pomp wysokiego ciśnienia nie wolno rozkładać, gdyż prowadzi to do powstawania nieszczelności. 9

10 Elementy układu zasilania Zasada sterowania Jest to pompa jednotłoczkowa o regulowanej wydajności. Tłoczy ona tylko tyle paliwa, ile potrzeba do zrealizowania wtrysku. Sterownik silnika wyznacza na podstawie potrzebnej dawki paliwa punkt początku tłoczenia. Gdy ten punkt zostanie osiągnięty, zawór regulacyjny ciśnienia paliwa zamyka zawór dolotowy i rozpoczyna się robocze tłoczenie paliwa. zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 komora pompy z obwodu niskociśnieniowego do zasobnika paliwa zawór dolotowy zawór wylotowy tłok S334_058 podwójna krzywka na wałku zaworów dolotowych Poniżej schematu pompy przedstawiono wykres, podzielony na trzy fragmenty. Są to kolejne fazy pracy pompy: ssanie, tłoczenie zwrotne i tłoczenie robocze. Za każdym razem omawiany fragment jest zaznaczony na szaro. - Niebieska linia przedstawia wznios krzywki napędzającej pompę, a zatem pokazuje skok tłoka pompy. ssanie tłoczenie zwrotne tłoczenie robocze - Czerwona linia to ciśnienie, panujące w komorze pompy. S334_070 10

11 Zasysanie paliwa. Podczas zasysania paliwa sprężyna iglicy zaworu utrzymuje zawór w pozycji otwartej.w ten sposób przez cały czas ruchu tłoka paliwo napływa do komory pompy. sprężyna iglicy iglica zaworu komora pompy zawór dolotowy otwarty ruch tłoka kierunek obrotu wałka z krzywką S334_060 Podczas ssania ssanie - tłok porusza się w dół, koniec ssania - ciśnienie w komorze pompy jest w przybliżeniu równe ciśnieniu w obwodzie niskociśnieniowym. S334_038 11

12 Elementy układu zasilania Tłoczenie zwrotne Aby dopasować ilość tłoczonego paliwa do bieżącego zużycia, zawór dolotowy jest utrzymywany w stanie otwartym także po zwrocie tłoka i rozpoczęciu przez niego ruchu powrotnego. Paliwo jest wtedy tłoczone z powrotem do obwodu niskociśnieniowego. Powstające przy tym pulsacje ciśnienia w przewodzie zasilającym są tłumione przez tłumik uderzeń hydraulicznych i dławik w złączce. obszar niskiego ciśnienia zawór dolotowy otwarty tłumik uderzeń hydraulicznych zawór wylotowy zamknięty ruch tłoka w górę S334_056 Podczas tłoczenia zwrotnego - tłok jest już po dolnym zwrocie i porusza się w górę, początek tłoczenia zwrotnego tłoczenie zwrotne koniec tłoczenia zwrotnego - jednak zawór dolotowy wciąż jest otwarty, więc ciśnienie w komorze pompy jest mniej więcej równe ciśnieniu w obwodzie niskociśnieniowym. S334_040 12

13 Tłoczenie robocze W wyznaczonym punkcie początku tłoczenia roboczego sterownik zaczyna zasilać zawór regulacyjny ciśnienia paliwa. Iglica cofa się, pokonując opór sprężyny, a sprężyna zaworu dolotowego zamyka ten zawór. Dalszy ruch tłoka w górę wywołuje teraz wzrost ciśnienia w komorze pompy. Gdy ciśnienie to przekroczy ciśnienie w zasobniku paliwa, otwiera się zawór wylotowy. Paliwo przepływa wtedy z pompy do zasobnika. iglica zaworu zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276 sprężyna zaworu dolotowego komora pompy do zasobnika paliwa zawór wylotowy otwarty zawór dolotowy zamknięty ruch tłoka w górę sprężyna iglicy S334_058 Podczas tłoczenia roboczego - tłok wciąż porusza się w górę, początek tłoczenia roboczego tłoczenie robocze koniec tłoczenia roboczego - ciśnienie w komorze pompy rośnie. Opadnie ono dopiero wtedy, gdy tłok przejdzie przez górny martwy punkt i rozpocznie ruch w dół. zmienny S334_042 Punkt początku tłoczenia roboczego jest zmienny. Jego położenie zależy od żądanej wydajności pompy. 13

14 Elementy układu zasilania Czujnik ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) G410 Czujnik znajduje się w przewodzie, doprowadzającym paliwo do pompy wysokiego ciśnienia. Jego zadaniem jest pomiar ciśnienia paliwa w obwodzie niskociśnieniowym i przekazanie tej informacji sterownikowi silnika. czujnik ciśnienia paliwa (obwodu niskociśnieniowego) G410 S334_012 Zastosowanie sygnału Sygnał jest niezbędny do regulacji ciśnienia paliwa w obwodzie niskociśnieniowym. Ciśnienie jest utrzymywane na poziomie pomiędzy 0,5 a 5 bar, zależnie od typu silnika. Skutki uszkodzenia Gdy nie ma informacji o ciśnieniu paliwa, sterownik zasila pompę sygnałem o stałym współczynniku wypełnienia. Ciśnienie w obwodzie jest wtedy podwyższone. 14

15 Czujnik ciśnienia paliwa (obwodu wysokociśnieniowego) G247 Czujnik znajduje się obok dolnej części kolektora dolotowego i jest wkręcony w zasobnik paliwa. Jego zadaniem jest pomiar ciśnienia w zasobniku i przekazanie tej informacji sterownikowi silnika. czujnik ciśnienia paliwa (obwodu wysokociśnieniowego) G247 S334_014 Zastosowanie sygnału Na podstawie tego sygnału sterownik silnika reguluje ciśnienie w zasobniku paliwa, wysterowując zawór regulacyjny. Ciśnienie jest utrzymywane na poziomie pomiędzy 30 a 110 bar, zależnie od typu silnika. Skutki uszkodzenia Gdy brak sygnału czujnika, sterownik silnika wysterowuje zawór regulacyjny ciśnienia sygnałem o stałej wartości. 15

16 Elementy układu zasilania Wtryskiwacze N30 N33 Wtryskiwacze są włożone w gniazda głowicy. Ich zadaniem jest wtryskiwanie paliwa pod dużym ciśnieniem bezpośrednio do cylindra. Zadanie Zadaniem wtryskiwaczy jest doskonałe rozpylenie paliwa i wtryśnięcie go w odpowiednie miejsce komory spalania. Zależnie od aktualnego stanu pracy silnika, paliwo gromadzi się wokół elektrod świecy zapłonowej (w trybie mieszanki uwarstwionej) lub wypełnia równomiernie całą komorę spalania (tryb mieszanki jednorodnej ubogiej i jednorodnej). wtryskiwacze S334_054 pierścień podkładka pierścień uszczelniający komory spalania pierścień uszczelniający połączenie wtryskiwacza z zasobnikiem paliwa rowek do zaczepienia ściągacza S334_082 element centrujący, utrzymuje prawidłową pozycję wtryskiwacza w gnieździe 16

17 Jak to działa Przepływ prądu przez cewkę elektromagnesu wywołuje pole magnetyczne. Wciąga ono rdzeń elektromagnesu z iglicą, otwierając w ten sposób wtryskiwacz i rozpoczynając wtrysk paliwa. Przerwanie zasilania cewki powoduje zanik pola magnetycznego. Rdzeń z iglicą są dociskane sprężyną do gniazda i wtrysk kończy się. filtr siatkowy cewka iglica z rdzeniem elektromagnesu Skutki uszkodzenia Uszkodzony wtryskiwacz jest rozpoznawany dzięki funkcji kontroli wypadania zapłonów. Taki wtryskiwacz nie jest dalej wysterowywany. teflonowy pierścień uszczelniający kanalik rozpylacza S334_083 Po wymianie wtryskiwacza trzeba skasować wyuczone wartości w sterowniku silnika. Informacje na ten temat są podane w funkcji Poszukiwanie usterek testera. 17

18 Elementy układu zasilania Zawór bezpieczeństwa Zawór bezpieczeństwa, wkręcony w zasobnik paliwa, chroni układ przed nadmiernym wzrostem ciśnienia na skutek usterki albo silnego nagrzania. przewód zasilający pompa wysokociśnieniowa przyłącze niskiego ciśnienia Jest to zawór mechaniczny, otwierający się przy ciśnieniu 120 bar. Otwarcie zaworu powoduje przepływ paliwa z zasobnika przez przewód przelewowy do przewodu zasilającego. Stąd paliwo trafia do pompy wysokiego ciśnienia. Wprowadzenie krótkiego przewodu przelewowego pozwoliło zrezygnować z długiego przewodu, odprowadzającego paliwo do zbiornika. zawór bezpieczeństwa S334_016 przewód przelewowy zasobnik paliwa Złączka z dławikiem W złączce pomiędzy przewodem zasilającym a przelewowym jest umieszczony dławik o średnicy 1,5 mm. przewód zasilający złączka z dławikiem Jego zadaniem jest wytłumienie uderzeń hydraulicznych, które powstają: - podczas tłoczenia zwrotnego paliwa z pompy wysokiego ciśnienia, - w razie otwarcia zaworu bezpieczeństwa. Zapobiega to pulsacjom ciśnienia w przewodzie zasilającym, które wywoływałyby hałas, przenoszący się następnie na nadwozie przez uchwyty przewodu. przewód przelewowy S334_086 18

19 Sprawdzamy swoją wiedzę 1. Do czego służy zawór w filtrze paliwa? a) Do utrzymywania ciśnienia w obwodzie niskociśnieniowym na stałym poziomie 5 bar. b) Do ochrony układu przed nadmiernym wzrostem ciśnienia (powyżej 6,8 bar). c) Podczas rozruchu zimnego i gorącego silnika zwiększa ciśnienie w układzie do 6,5 bar. 2. Jaka jest częstotliwość sygnałów ze sterownika silnika do sterownika pompy paliwa i ze sterownika pompy paliwa do pompy paliwa? a) Oba sygnały mają częstotliwość 20 khz. b) Sterownik silnika wysyła sygnał o częstotliwości 20 Hz, a sterownik pompy paliwa sygnał o częstotliwości 20 khz. b) Sterownik silnika wysyła sygnał o częstotliwości 20 khz, a sterownik pompy paliwa sygnał o częstotliwości 20 Hz. 3. Po wymianie których elementów układu zasilania trzeba przeprowadzać dopasowanie przez funkcję Poszukiwanie usterek testera? a) W żadnym wypadku nie przeprowadza się dopasowania. b) Po wymianie sterownika silnika lub sterownika pompy paliwa. c) Po wymianie każdego elementu. Rozwiązania: 1.) b; 2.) b; 3.) b 19

20 334 VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg, VK-21 Service Training Wszelkie prawa zastrzeżone. Zmiany zastrzeżone Stan techniczny 09/04 Papier wyprodukowany z celulozy bielonej bez użycia chloru.