Газовое оборудование EcoFuel для двигателей TSI 1,4 л 110 кВт - часть 1

После успешного внедрения системы EcoFuel на моделях Touran и Caddy данная технология применяется
на автомобилях Passat, Passat Variant и Touran — впервые на двигателях семейства TSI, оборудованных
двойным наддувом.

Интенсивное применение данной технологии особенно важно в свете охраны окружающей среды, ведь по
сравнению с двигателями, работающими на бензине, заметно сокращается количество вредных выбросов,
например содержание двуокиси углерода (CO

) меньше на 25%.

Таким образом, у модели Passat TSI EcoFuel с 7$ступенчатой коробкой передач DSG количество выбросов CO

при работе на газе составляет 119 г/км.
Кроме того, при работе на природном газе в отработавших газах автомобиля нет ни серы, ни сажи или мелкой
пыли.

В программе самообучения представлены
устройство и принцип действия новых разработок!
Программа самообучения не актуализируется.

Для проведения работ по техническому
обслуживанию и ремонту необходимо использовать
соответствующую сервисную литературу.

Внимание

Примечание

S425_002

На следующих страницах вашему вниманию представлены устройство и принцип работы газового
оборудования на примере Passat TSI EcoFuel.

Более подробная информация о газовом топливе приведена в программах самообучения № 262 «Природный
газ — альтернативное автомобильное топливо» и № 373 «Газовое оборудование автомобилей Touran
и Caddy».

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Passat TSI EcoFuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Двигатель TSI 1,4 л 110 кВт с двойным наддувом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Механическая часть двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Изменения в механической части двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Газовое оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Газовое оборудование Passat TSI EcoFuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Система управления двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Общая схема системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Блок управления двигателя J623   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Датчики  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Исполнительные элементы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
Электронный регулятор давления газа   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Комбинация приборов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
Функциональная схема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

Сервисное обслуживание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Специальный инструмент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Особенности автомобилей, использующих газовое топливо . . . . . . . . . . . . 26

Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Оглавление

Passat TSI EcoFuel оборудован двухтопливным двигателем. Это значит, что он может работать как на газе, так
и на бензине. Для этого помимо компонентов, необходимых для работы на бензине, потребовались узлы,
обеспечивающие работу на газе. Они представлены на схеме.
Подробные разъяснения по каждому из этих узлов изложены далее в данной программе самообучения.

Общие характеристики автомобиля

Ёмкость газовых баллонов 21 кг природного газа

Расход газа 4,4 кг газа группы H

на 100 км, запас хода примерно 480 км

Ёмкость топливного бака 31 л бензина

Расход бензина 6,8 л на 100 км,
запас хода примерно 460 км

Введение

Passat TSI EcoFuel

S425_002

S425_063

Электронный регулятор давления
газа с клапаном высокого давления
для работы на газе N372 и датчиком
давления в баллоне G400

Газовая распределительная магистраль
с клапанами подачи газа 1 ' 4 N366 ' N369
и датчиком G401

Реле запорного
клапана газовой
магистрали J908

S425_055

* Природный газ группы H (high) содержит

больше метана, чем газ группы L (low).
Чем выше содержание метана, тем лучше
качество газа и тем больше запас хода.

S425_004

S425_043

Газовые баллоны с запорными клапанами 1 ' 3 N361 ' N363
(Запорный клапан 3 N363 — с обратным клапаном.)

S425_028

Комбинация приборов с указателем запаса газа G411,
указателем запаса топлива G1, контрольной лампой
работы на газе K192 и контрольной лампой
резервного запаса топлива K105

S425_041

Топливный бак (для бензина)

S425_017

Газозаправочный штуцер с обратным клапаном
(Для Италии необходим адаптер.)

Введение

Двигатель TSI 1,4 л 110 кВт с двойным наддувом

Технические характеристики

Обозначение двигателя

CDGA

Конструктивное
исполнение

4 цилиндра, рядное

Рабочий объём

1390 см

Диаметр цилиндра

76,5 мм

Ход поршня

75,6 мм

Кол$во клапанов на
цилиндр

Степень сжатия

10:1

Макс. мощность

110 кВт при 5500 об/мин

Макс. крутящий момент

220 Н·м при
1500–4500 об/мин

Система управления
двигателя

Bosch Motronic MED 17.1

Топливо

Природный газ H (high)
Природный газ L (low)
при сокращении запаса
хода
Неэтилированный бензин
с октановым числом 95

Нейтрализация ОГ

Основной катализатор,
лямбда$регулирование

Соответствие нормам
токсичности ОГ

Евро 5

Внешняя скоростная характеристика
одинакова на обоих видах топлива.
Чтобы достичь этого результата, при
работе на газе компрессор работает
дольше, чем при работе на бензине.
Кроме того, давление наддува
примерно на 0,3 бар выше.

S425_005

Внешняя скоростная характеристика

S425_006

Число оборотов (об/мин)

Крут

ящий момент, Н·м

Мощ

ность, кВт

Этот двигатель уже устанавливается на автомобили
разных моделей. Но из$за тепловых и механических
нагрузок, возникающих при работе на газе,
потребовалось внесение изменений в некоторые
механические детали и узлы двигателя. Система
управления также была адаптирована для работы
на газе.

Особенности конструкции

●

Блок управления двигателя для работы на газе
и бензине

●

Работа на гомогенной смеси (лямбда 1)
на обоих видах топлива

●

Турбонагнетатель с предохранительным
клапаном

●

Подключаемый нагнетатель с механическим
приводом

●

Распределительная газовая магистраль
с датчиком и клапанами подачи газа

Механическая часть двигателя

S425_008

S425_012

Канавки под первое и второе кольца кованых
поршней имеют твёрдое гальваническое покрытие.
Для уменьшения удельных давлений на поршень
от поршневого пальца немного увеличена длина
пальца.
Верхнее компрессионное кольцо имеет
высокопрочное износостойкое покрытие. Верхние
шатунные вкладыши и втулки шатунов изготовлены
из более износостойкого материала.

Поршни

Поршневые
кольца

Седло
клапана

Маслосъёмный
колпачок

Клапан

Фазы распределительных валов

Участок кулачка, ответственный за закрывание
клапана, сделан немного более плоским. Благодаря
этому клапан закрывается чуть медленнее
и уменьшаются механические нагрузки.

Клапаны, маслосъёмные колпачки,
направляющие клапанов

Впускные и выпускные клапаны изготовлены из
твёрдого сплава и азотированы. Направляющие
клапанов изготовлены из сверхизносостойкого
материала. Маслосъёмные колпачки имеют вторую
уплотнительную кромку, которая обеспечивает
принудительную смазку стержня клапана
в направляющей. Для сёдел клапанов в головке
блока цилиндров выбран износо$
и коррозионностойкий материал.

S425_011

Распредвал впускных
клапанов

Распредвал выпускных
клапанов

Профиль кулачка
(закрывание клапана)

Изменения в механической части двигателя

Используемый в качестве моторного топлива природный газ отличается не только более чистым горением по
сравнению с бензином, но и повышенной детонационной стойкостью. Так, октановое число газа группы Н
достигает ROZ 130. Благодаря этому возможно более ранее воспламенение смеси, без риска возникновения
детонации. Повышается КПД, возрастают давление и температура газов в камере сгорания. Другой
особенностью газа является его сухость и отсутствие у него смазывающих свойств бензина. Всё это вызывает
повышенные нагрузки на двигатель и требует внесения изменений в его механическую часть.

Поршневой
палец

Шатун

Направляющая
втулка клапана

Поршни, поршневые кольца,
поршневые пальцы, шатуны

Форсунки охлаждения поршней,
масляный радиатор

Из$за очень высокой температуры сгорания газо$
воздушной смеси днища поршней очень сильно
нагреваются. Для обеспечения как можно более
низкой температуры увеличена производительность
форсунок охлаждения поршней.

Масляный радиатор для большей эффективности
охлаждения получил две пластины.

Механическая часть двигателя

S425_013

S425_032

S425_030

При работе на бензине охлаждение форсунок
достигается за счёт протекающего сквозь них
топлива (бензина). В случае газового топлива такое
охлаждение отсутствует. Поскольку форсунка
выступает непосредственно в камеру сгорания,
было бы неизбежно воздействие недопустимо
высоких температур.

Поэтому приняты две меры:

второе тефлоновое кольцо с хорошей
теплопроводностью и

алюминиевый корпус отводят тепло форсунки
в головку блока цилиндров.

Алюминиевый
корпус

Тефлоновое кольцо с
высокой теплопроводностью

Форсунка охлаждения
поршня

Масляный
радиатор

Форсунки 1 ' 4 N30 ' N33

Пластины радиатора

Масляный насос, насос
охлаждающей жидкости,
корпус'распределитель системы
охлаждения

Производительность масляного насоса и насоса
ОЖ увеличена — у масляного насоса за счёт
большей частоты вращения, а у насоса ОЖ за счёт
увеличения наружного диаметра крыльчатки
с 54 до 60 мм.

Для поддержания невысокой температуры блока
цилиндров, термостат 2 в корпусе$распределителе
охлаждающей жидкости открывается при 80°C.

S425_064

Насос
охлаждающей
жидкости

Масляный
насос

Корпус$
распределитель
системы охлаждения

Термостат 1

Термостат 2

S425_015

Свечи зажигания

Из$за более высоких требований к зажиганию и
более высокой температуры воспламенения при
работе на газе обычные свечи изнашивались
бы очень быстро. Поэтому материал свечей
зажигания был изменён. Центральный электрод
представляет собой иридиевый стержень толщиной
0,6 мм, а массовый электрод изготовлен из платины.

S425_031

Система выпуска ОГ

Система выпуска ОГ заканчивается уже около
переднего газового баллона. Это позволило
сделать газовые баллоны и бензиновый бак
максимально вместительными.

Для соответствия нормам Евро5 состав и количество
покрытия 3$компонентного катализатора
были подобраны с учётом работы на газе.
Это необходимо, поскольку при неполном
сгорании смеси остаётся метан, стойкий к высокой
температуре.

Иридиевый
центральный
электрод

Массовый электрод
из платины

3$компонентный
катализатор

S425_014

Турбонагнетатель

Для уменьшения времени отклика турбонагнетателя
немного уменьшен размер насосного колеса.

Турбо$
нагнетатель

Газовое оборудование Passat TSI EcoFuel

Для Passat TSI режим работы на газе является приоритетным. Это означает, что водитель не имеет возможности
переключать виды топлива. Если выполнены все условия работы на газе, то двигатель заводится и работает
только на газе.

Газовое оборудование

Газозаправочный штуцер с фильтром и обратным
клапаном

Газозаправочный штуцер находится над горловиной
бензобака под лючком топливного бака с правой стороны
автомобиля. На газозаправочном штуцере находятся
обратный клапан и металлический фильтр.

Клапаны 1 и 2
отключения баллонов N361, N362

Газовые баллоны 1, 2, 3
общей вместимостью 21 кг

Клапан 3 отключения баллона
N363

Защитный кожух

Соединительная муфта
с двойным зажимом

Газовая магистраль
высокого давления

Газозаправочный штуцер
с фильтром и обратным
клапаном

Крепление

Газовая магистраль высокого давления
и соединительная муфта

Газовая магистраль изготовлена из нержавеющей стали.
Для обеспечения хорошей герметичности газовой
магистрали её отдельные части соединены муфтами
с двойными зажимами.

Распределительная газовая
магистраль с датчиком G401 и
клапанами подачи газа N366 $ N369

S425_016

Газовая магистраль
низкого давления

Помните, что перед проведением работ
с газовым оборудованием следует
сбросить давление в магистрали
высокого давления. Соблюдать
указания ELSA.

Электронный регулятор давления газа
с датчиком давления в баллонах
G400 и клапаном высокого давления
для работы на газе N372

Подключение
к системе охлаждения

Также помните, что если режим работы
на газе сменился на работу на бензине
из$за того, что закончился газ,
в баллонах всё ещё находится
остаточное количество газа.

Система управления двигателя

Общая схема системы

Датчики

Датчик давления во впускном коллекторе G71
с датчиком температуры воздуха на впуске
G42

Датчик температуры охлаждающей жидкости
G62

Датчик температуры охлаждающей жидкости
на выходе из радиатора G83

Датчик газовой
распределительной
магистрали G401

Лямбда$зонд после катализатора G130

Датчик Холла G40

Дополнительные входные сигналы

Датчик детонации 1 G61

Датчик давления топлива G247

Датчик положения педали тормоза G100

Датчик положения педали сцепления G476

Датчик давления
в баллоне G400

Датчик числа оборотов двигателя G28

Датчик давления наддува G31 с датчиком
температуры воздуха на впуске 2 G299

Датчик давления во впускном коллекторе 3
G583 с датчиком температуры воздуха на
впуске 3 G520

Датчик положения педали акселератора G79
и датчик положения педали акселератора 2
G185

Блок дроссельной заслонки J338
Датчики угла поворота 1 $ 2 привода
дроссельной заслонки с электроприводом
G187 $ G188

Блок регулирующей заслонки J808
Потенциометр регулирующей заслонки G584

Инд

ка

то

р за

паса

то

пл

ив

а G1

Контрольная лампа
электропривода
дроссельной заслонки K132

Контрольная лампа ОГ K83

Блок
управления
в комбинации
приборов J285

Датчик давления усилителя тормозов G294

Лямбда$зонд G39

Инд

ка

то

р за

паса

га

за

G411

Ко

нтр

ль

на

я лампа

раб

оты н

газ

K192

Ко

нтр

ль

на

я лампа

ре

зе

вно

го

за

па

са

то

пл

ив

Компоненты
газового
оборудования

S425_023

Блок управления двигателя J623
с датчиком атмосферного
давления

Блок управления
бортовой сети J519
Диагностический
интерфейс
шин данных J533

Диагностический

разъём

Ши

на CAN$п

вод

Блок управления топливного насоса J538
Подкачивающий топливный насос G6

Реле дополнительного насоса системы
охлаждения J496
Циркуляционный насос ОЖ V50

Электромагнитный клапан 1 абсорбера N80

Регулятор давления топлива N276

Реле питания системы Motronic J271

Блок дроссельной заслонки J338
Электропривод дроссельной заслонки G186

Катушки зажигания 1 $ 4 с выходными
каскадами N70, N127, N291, N292

Клапаны подачи газа цилиндров 1 $ 4
N30 $ N33

Нагревательный элемент лямбда$зонда Z19

Нагревательный элемент лямбда$зонда 1,
после катализатора Z29

Электромагнитная муфта приводного
нагнетателя N421

Блок регулирующей заслонки J808
Исполнительный электродвигатель
регулирующей заслонки V380

Дополнительные выходные сигналы

Клапан подачи
газа 1 $ 4
N366 $ N369

Клапан высокого
давления для работы
на газе N372

Реле запорного
клапана газовой
магистрали J908
Клапаны 1 $ 3 для
отключения баллонов
N361 $ N363

Электромагнитный клапан ограничения
давления наддува N75

Перепускной клапан турбонагнетателя N249

Клапан 1
регулирования положения распредвала N205

Исполнительные элементы

Система управления двигателя

S425_049

В Базовой установке можно вручную
переключать группы индикации между
243 для работы на газе и 244 для
работы на бензине. Это может быть
полезным при поиске неисправностей.

Блок управления двигателя J623

Блок управления двигателя установлен в средней части водоотводящего короба. Он обеспечивает выполнение
общих функций при работе на бензине и на газе. В обоих режимах обеспечивается работа на гомогенной
смеси с лямбда = 1 (стехиометрическая смесь).

Холодный старт

Если двигатель запускается при температуре охлаждающей жидкости ниже 10°C, то при работе на бензине
активируются клапаны подачи газа. В этом случае при закрытом клапане высокого давления для работы
на газе к бензину добавляется до 15% газа (от общего потребного количества топлива).
Если газ из газораспределительной магистрали воспламенился, на клапаны подачи газа через 60 с подаётся
полное напряжение. Благодаря этому температура форсунок повышается прим. на 35°C и исключается
«залипание» клапанов подачи газа. Затем включается клапан высокого давления для работы на газе и снова
поднимает давление в газораспределительной магистрали. Переключение на газ происходит, как только
возможно.

Аварийный пуск

Если в течение 4–8 с (в зависимости от температуры ОЖ) не удалось завести двигатель на одном виде топлива,
он заводится на другом топливе.

Например:

В случае если температура ОЖ составляет 20°C и дозаправки газом не было, автомобиль заводился бы
на газе. Если это невозможно вследствие какой$либо неисправности газового оборудования, двигатель
заводится на бензине.

В случае если температура ОЖ составляет 0°C, пуск происходил бы на бензине. Если это невозможно
вследствие какой$либо неисправности бензиновой системы, двигатель заводится на газе.

Система бортовой диагностики II

Система бортовой диагностики во время движения проверяет все компоненты и системы, влияющие на ОГ.
Она сохраняет информацию о сбоях и ошибках и отображает наличие неисправности ОГ посредством
контрольной лампы K83.

* Заправка газом

Двигатели, работающие на природном газе, хорошо переносят бедную смесь, но относительно плохо —
богатую. Если бы газ Н (богатый) подавался то же время, что газ L (бедный), это могло бы привести к трудностям
при пуске и ухудшению динамических характеристик. Чтобы этого избежать, работа на газе блокируется до
тех пор, пока не активируется лямбда$регулирование и не удастся определить качество газа.

Если блок управления двигателя по сигналу датчика давления в баллоне G400 определяет, что по сравнению
с последним пуском давление в баллоне увеличилось на 30%, он делает вывод о состоявшейся заправке газом.
С помощью лямбда$регулирования выполняется адаптация качества газа, адаптируется время открытия
клапанов подачи газа. Адаптация выполняется в диапазоне средних оборотов/нагрузок и длится 60 с.
За пределами этого диапазона адаптация прерывается, а таймер останавливается. Только по завершении
адаптации двигатель при каждом пуске сразу заводится в режиме работы на газе.

** Датчик температуры ОЖ

При температуре ОЖ от 10°C гарантировано, что охлаждающая жидкость достаточно тёплая, чтобы
исключить обледенение регулятора давления газа во время регулирования давления газа.
Кроме того, из$за сухости газа в сёдлах клапанов подачи газа использованы уплотнения из эластомера.
При очень низких температурах они могут прилипнуть и больше не открыться. При температуре выше 10°C
этого не происходит.

Пуск

В таблице представлен алгоритм пуска двигателя TSI EcoFuel 1,4 л 110 кВт.

Температура охлаждающей жидкости**

10°C

Температура охлаждающей жидкости**

> 10°C

Без

предшествую'

щей заправки

газом*

Пуск при работе на бензине

Пуск при работе на газе

Переключение в режим работы на газе

Завершение фазы холодного пуска,

температура охлаждающей жидкости

> 10°C и время после пуска > 100 с

предшествую'

щей заправкой

газом*

Пуск при работе на бензине

Пока не завершится адаптация к качеству газа

Переключение в режим работы на газе

После активации лямбда$регулирования,

завершения фазы холодного пуска,

температура охлаждающей жидкости

> 10°C и время после пуска > 100 с

Переключение в режим работы на газе

После активации лямбда$регулирования,

но не позднее чем через 540 с

Система управления двигателя

Датчики

Датчик давления в баллоне G400

Датчик давления в баллоне прикручен
к электронному регулятору давления газа.
Поперечным отверстием он связан с камерой
высокого давления и измеряет высокое давление
газа.

Использование сигнала

По этому сигналу блок управления двигателя
определяет

запас газа в баллонах,

производилась ли дозаправка газом и

герметичны ли запорные клапаны баллонов.
Для этого в движении на режимах без нагрузки
клапаны закрываются один раз на 4 секунды.
Газ, оставшийся в магистралях, сжигается, и
давление должно падать. Если оно не падает,
значит, как минимум один клапан негерметичен.

При выходе из строя

Если сигнал датчика газовой распределительной
магистрали отсутствует, происходит немедленное
переключение в режим работы на бензине.

Датчик давления
в баллоне G400

Газовый штуцер высокого
давления от газовых баллонов

S425_062

S425_061

Датчик газовой распределительной
магистрали G401

Датчик газовой распределительной магистрали
G401 прикручен к газовой распределительной
магистрали с торца. Он определяет давление газа
в контуре низкого давления.

Использование сигнала

Блоку управления двигателя сигнал этого датчика
необходим,

чтобы определить, достаточно ли давление газа
для работы двигателя на нём,

для регулирования давления газа
в распределительной магистрали в диапазоне
5 $ 9 бар и

для расчёта продолжительности открытия
клапанов подачи газа.

При выходе из строя

Если сигнал отсутствует, индикатор запаса газа
показывает «Полный». Автомобиль продолжает
движение на газе, однако при следующем пуске
двигатель заводится и работает на бензине, как
если бы была выполнена дозаправка. При активном
лямбда$регулировании снова происходит
автоматическое переключение на газ.

Исполнительные
элементы

Клапаны 1 ' 3 отключения баллонов
N361 ' N363

Каждый газовый баллон оборудован запорным
клапаном. С его помощью баллон запирается при
ВЫКЛЮЧЕНИИ зажигания.

Назначение

В отсутствие электропитания клапаны закрыты
и препятствуют утечке газа из баллонов.
При работе на газе все клапаны запитываются
через реле запорных клапанов J908 и открывают
магистраль к электронному регулятору давления
газа. При заправке они открываются давлением
заправляемого газа.

S425_018

Запорный клапан
баллона

S425_054

Клапан подачи
газа

Последствия отказа

При отказе одного из клапанов работа на газе
продолжается, пока достаточно газа.
Если датчик давления в баллоне G400 распознает
негерметичность клапана, зарегистрируется
ошибка и загорится контрольная лампа ОГ K83.

Последствия отказа

При отказе одного из клапанов подачи газа
двигатель переключается на бензин.

S425_021

Клапаны подачи газа N366 ' N369

Клапаны подачи газа вставлены во впускные каналы
цилиндров. При работе на газе они управляются
блоком управления двигателя.

Назначение

Их задача — подавать газ во впускной коллектор.

Продолжительность открытия клапана подачи газа
зависит от

числа оборотов двигателя,

нагрузки на двигатель,

качества газа и

давления газа в распределительной магистрали.

содержание .. 1 2