Двигатели Audi 2,0 л TFSI семейства EA888. Устройство и принцип действия

Четырёхцилиндровым двигателем TFSI марка Audi завершает

Изменения двигателей обоих классов мощности с точки зрения

следующий этап развития, основу которого составляют силовые

механики идентичны. В данном случае был реализован ряд мер

агрегаты 3-го поколения. Новый двигатель имеет рабочий объём

по уменьшению трения. Различия имеются в газообмене

2 л и предлагается в двух классах мощности. Один из них

и способе сжигания смеси. Двигатель класса мощности 1

заменяет прежний двигатель 1,8 л 3-го поколения 1-го класса

работает при этом по циклу Миллера, запатентованному

мощности (от 125 до 147 кВт).

в 1947 году. В мае 2015 года он был представлен на Венском

международном симпозиуме по моторостроению как самый

Целью дальнейших разработок было снижение выбросов CO₂,

эффективный бензиновый двигатель в своём классе.

а также, вследствие законодательных требований, микрочастиц

сажи. Двигатель 2,0 л BZ 3-го поколения показывает, что и при

Более чем 10 годами ранее марка Audi запустила в серийное

увеличении рабочего объёма можно уменьшить расход топлива.

производство первый двигатель TFSI с турбонаддувом

Сокращение «BZ» означает В-цикл, термодинамический цикл

и непосредственным впрыском топлива и с помощью концепций

Миллера, усовершенствованный маркой Audi.

Downsizing и Downspeeding заложила основу для

«Vorsprung durch Technik» (Превосходство высоких

технологий).

В этой программе самообучения имеются

так называемые QR-коды, которые

позволяют открывать дополнительные

интерактивные формы представления

материала (например, анимации),

подробнее см. «Информация по QR-кодам»

на стр. 30.

645_002

Учебные цели этой программы самообучения:

В этой программе самообучения описываются устройство

• Каковы отличия с точки зрения механики двигателя

и принцип действия 4-цилиндрового двигателя 2,0 л TFSI

от силовых агрегатов 3-го поколения?

семейства EA888 3-го поколения MLBevo мощностью

• Какие новшества имеются в системе смазки, системе

140 и 185 кВт.

наддува, топливной системе и системе впрыска топлива?

• Чем двигатель класса мощности 1 отличается от двигателя

Проработав настоящую программу самообучения, вы сможете

класса мощности 2?

ответить на следующие вопросы:

• Как протекает цикл Миллера?

2

Введение

Постановка целей

С внедрением так называемой идеологии оптимизации

Впервые двигатели применяются в новейшем поколении

размеров (Rightsizing) марка Audi делает очередной важный

Audi A4 (модель 8W). Кроме того, планируется дальнейшее

шаг после реализации концепции уменьшения объёма

применение в многочисленных автомобилях концерна: как

двигателя без снижения мощности и крутящего момента

с продольным, так и с поперечным расположением двигателя.

(Downsizing). При этом инновационные технологии двигателей

сводятся воедино и реализуются таким образом, что рабочий

Описания, приведённые в данной программе обучения,

объём, мощность и крутящий момент, а также расход топлива

касаются двигателей Audi A4 (модель 8W) продольной

и условия эксплуатации оптимально сочетаются друг с другом.

компоновки на момент начала производства.

В режиме частичной нагрузки новые двигатели демонстрируют

преимущества в расходе топлива силового агрегата,

разработанного согласно концепции Downsizing. При высокой

нагрузке они обладают преимуществами силового агрегата

с большим рабочим объёмом. Так обеспечиваются оптимальные

характеристики эффективности и мощности во всём диапазоне

частоты вращения двигателя.

645_003

Дополнительная информация

Дополнительную информацию по первому применению двигателей, а также по топливной системе можно найти

в программе самообучения 644 «Audi A4 (модель 8W). Введение».

4

Развитие семейства двигателей

Двигатели семейства EA113 или EA888 в течение нескольких лет

Однако двигатель этого семейства устанавливается

применяются в многочисленных моделях Audi и создают

и в спортивных моделях, например Audi S3.

широкую основу для использования бензиновых силовых

агрегатов. При разработке этого семейства двигателей

Далее приведён краткий обзор отдельных поколений

первоочередной целью было снижение расхода топлива

двигателей и их особенностей.

и выбросов CO₂.

Поколение

двигателя

EA888

3B

3

2

0/1

EA113

645_010

Год

Поколение двигателей Важнейшие особенности и новшества

Дополнительная

EA888

информация

• Первый двигатель EA888 TFSI марки Audi.

Программа самообучения 384

0/1

• Варианты 1,8 л и 2,0 л.

«Двигатель Audi 1,8 л 4V TFSI

• Топливная система с обратной связью по расходу.

с цепным приводом ГРМ».

• Цепной привод ГРМ.

• Регулирование фаз газораспределения на стороне впуска.

• Подача масла с обратной связью по расходу.

Программа самообучения 436

2

• Система Audi valvelift system (AVS) на стороне выпуска.

«Изменения в 4-цилиндровом

• Система подачи вторичного воздуха для двигателей

двигателе TFSI с цепным

автомобилей с особо низкой токсичностью ОГ (SULEV).

приводом ГРМ».

3

• Выпускной коллектор, встроенный в головку блока

Программа самообучения 606

цилиндров (IAGK).

«Двигатели Audi 1,8/2,0 л TFSI

3B

• Инновационная система управления температурой

семейства EA888

(ITM) с исполнительным механизмом системы

(3-го поколения)».

терморегулирования двигателя.

• Система наддува с применением турбонагнетателя

с электрическим перепускным клапаном.

• Двойная система впрыска топлива (MPI ↗ и FSI ↗).

• Новый рабочий процесс TFSI.

• Система Audi valvelift system (AVS) на стороне впуска.

• Заменяет вариант 1,8 л.

↗ См. «Словарь специальных терминов» на стр. 28.

5

Знакомство

Технические характеристики

Двигатель класса мощности 1 ↗

в Audi A4 (модель 8W)

Мощность, кВт

Крутящий момент, Н·м

Мощность, кВт, в режиме efficiency¹⁾

Крутящий момент, Н·м, в режиме efficiency¹⁾

Частота вращения, об/мин

645_004

Особенности

Технические характеристики

Буквенное обозначение двигателя

CVKB

Тип

4-цилиндровый, рядный

Рабочий объём, см³

1984

Ход поршня, мм

92,8

Диаметр цилиндра, мм

82,5

Количество клапанов на цилиндр

4

Порядок работы цилиндров

1-3-4-2

Степень сжатия

11,65 : 1

Мощность, кВт при об/мин

140 при 4200-6000

В режиме efficiency: 140 при 5300-6000¹⁾

Крутящий момент, Н·м при об/мин

320 при 1450-4200

В режиме efficiency: 250 при 1200-5300¹⁾

Топливо

Неэтилированный бензин с октановым

числом 95

Система управления двигателя

Bosch MED 17.1.10

Лямбда-регулирование/

Адаптивное лямбда-регулирование, адаптивное регулирование по детонации

регулирование по детонации

Смесеобразование

Система последовательного (двойного) непосредственного впрыска (FSI)

и распределённого впрыска (MPI) с адаптивным регулированием наполнения

цилиндров на холостом ходу

Система нейтрализации ОГ

Нейтрализатор вблизи двигателя, лямбда-зонд перед турбонагнетателем и после

нейтрализатора

Экологический класс

Евро 6 (W)

Выбросы CO₂, г/км

114²⁾

¹⁾ Дополнительную информацию по переключению в режим efficiency и связанному с этим изменению внешней скоростной

характеристики двигателя см. на стр. 24.

²⁾ Audi A4 Avant с передним приводом и КП S tronic.

↗ См. «Словарь специальных терминов» на стр. 28.

6

Volkswagen Technical Site: http://vwts.ru http://volkswagen.msk.ru http://vwts.info

огромный архив документации по автомобилям Volkswagen, Skoda, Seat, Audi

Двигатель класса мощности 2 ↗

в Audi A4 (модель 8W)

Мощность, кВт

Крутящий момент, Н·м

Частота вращения, об/мин

645_011

Особенности

Технические характеристики

Буквенное обозначение двигателя

CYRB

Тип

4-цилиндровый, рядный

Рабочий объём, см³

1984

Ход поршня, мм

92,8

Диаметр цилиндра, мм

82,5

Количество клапанов на цилиндр

4

Порядок работы цилиндров

1-3-4-2

Степень сжатия

9,6 : 1

Мощность, кВт при об/мин

185 при 5000-6000

Крутящий момент, Н·м при об/мин

370 при 1600-4500

Топливо

Неэтилированный бензин с октановым

числом 95

Система управления двигателя

SIMOS 18.4

Лямбда-регулирование/

Адаптивное лямбда-регулирование, адаптивное регулирование по детонации

регулирование по детонации

Смесеобразование

Система последовательного (двойного) непосредственного впрыска (FSI)

и распределённого впрыска (MPI) с адаптивным регулированием наполнения

цилиндров на холостом ходу

Система нейтрализации ОГ

Нейтрализатор вблизи двигателя, лямбда-зонд перед турбонагнетателем и после

нейтрализатора

Экологический класс

Евро 6 (W)

Выбросы CO₂, г/км

129¹⁾/139²⁾

¹⁾ Audi A4 седан с передним приводом и КП S tronic.

²⁾ Audi A4 Avant с приводом quattro и КП S tronic.

↗ См. «Словарь специальных терминов» на стр. 28.

7

Двигатель 2,0 л TFSI 3-го поколения MLBevo

(класс мощности 2)

Далее приведены важнейшие отличия от двигателя 2,0 л TFSI

Основой двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения MLBevo стал

3-го поколения. Если автомобиль оборудован системой

силовой агрегат 2,0 л TFSI автомобиля Audi A4 (модель 8K)

старт-стоп, обычно применяется версия 2.0. Дополнительную

мощностью 165 кВт (буквенное обозначение двигателя CNCB).

информацию по версиям системы старт-стоп можно найти

в программе самообучения 630 «Audi ТТ (модель FV).

Введение».

Поршень

• В плане геометрии соответствует поршню базового двигателя мощностью

165 кВт.

• По материалу аналогичен поршню двигателя Audi S3 (модель 8V).

• Трёхэлементное маслосъёмное кольцо.

645_016

Система адсорбера с активированным

углём (AKF)

• Повышение расхода воздуха.

• Меры по снижению шума.

645_015

Система управления двигателя

• Система Simos 18.4.

• Дроссельная заслонка с уменьшенной утечкой воздуха.

• Поставщиком дроссельной заслонки и топливного насоса высокого

давления является фирма Bosch.

• Подсоединение блока управления двигателя к шине данных FlexRay.

645_014

8

Система смазки

• Адаптация с целью высвобождения пространства для

электромеханического усилителя рулевого управления (EPS)

и планируемой установки системы стабилизации крена.

• Благодаря обратному клапану в модуле масляного фильтра, быстрее

создаётся максимальное давление масла во всех точках смазывания,

прежде всего — на холодном двигателе. В блоке цилиндров, а также

в головке блока цилиндров обратного клапана нет.

• Увеличение объёма масла между минимальным и максимальным

уровнем, чтобы при подчёркнуто динамичном стиле езды в области

забора масляным насосом всегда оставалось достаточное количество

масла.

645_017

Головка блока цилиндров

• Применение другого материала из-за более высокой мощности

и, соответственно, большей термической нагрузки.

• Увеличение толщины рубашки охлаждения.

• Адаптация клапанного механизма из-за более высокой мощности

и, соответственно, большей термической нагрузки (например,

выпускные клапаны, заполненные натрием).

• Конструкция турбонагнетателя рассчитана на термическую устойчивость

до 950 °C.

645_018

Блок цилиндров

• Переход к системе вентиляции картера через балансирные валы.

• Для форсунок охлаждения поршней из-за изменения системы

вентиляции картера требуется установка в строго определённом

направлении, см. руководство по ремонту.

645_012

Модификации по сравнению

с ULEV 125 (США)

• Отсутствует впрыск во впускной коллектор (MPI).

• Вентиляционный шланг системы вентиляции картера

диагностируется (законодательное требование).

645_019

9

Двигатель 2,0 л TFSI 3-го поколения MLBevo BZ (Audi ultra)

(класс мощности 1)

Далее приведены важнейшие отличия от двигателя 2,0 л TFSI

3-го поколения MLBevo мощностью 185 кВт.

Топливная система

• Повышение давления на 250 бар.

• Модификации деталей контура высокого давления.

645_021

Цепной привод

• Более длинные башмаки успокоителей.

• Некруглая форма звёздочки привода ГРМ.

• Уменьшенное усилие натяжителя.

• Увеличение частоты вращения масляного насоса, звёздочка

с 22 зубьями (раньше — 24).

645_029

Система управления

двигателя

• Система Bosch MED 17.1.10.

• Новый рабочий процесс (BZ = B-цикл).

• Применение расходомера воздуха,

обусловленное новым рабочим процессом.

645_020

10

Другие изменения

Головка блока цилиндров

• Вакуумный насос фирмы Bosch.

• Система Audi valvelift system (AVS) на стороне впуска.

• Более компактный турбонагнетатель, адаптированная термодинамика.

• Модифицированные впускные каналы.

• Новое моторное масло 0W-20 (согласно допускам VW 50800

• Маскирование камер сгорания.

и VW 50900).

• Направляющие втулки клапанов полностью встроены в тело головки

блока цилиндров для лучшего отвода тепла.

• Маслосъёмные колпачки выпускных клапанов с двойной кромкой.

645_044

645_024

Поршень

• Меры по снижению трения.

• Поршень с изменённым днищем.

645_022

Коленчатый вал

• Уменьшенный диаметр коренных подшипников.

645_013

645_025

11

Механическая часть двигателя

Кривошипно-шатунный механизм

Главными задачами при модернизации кривошипно-шатунного

При этом у двигателей классов мощности 1 и 2 имеются

механизма были уменьшение массы и снижение потерь

некоторые особенности и различия. Они описаны далее.

на трение.

Обзор

Поршень

• Адаптация днища поршня.

Поршневые кольца

• Трёхэлементное

маслосъёмное кольцо.

Шатун

• Крышка

отделяется

отламыванием ↗.

Коленчатый вал

• Уменьшенный диаметр коренных

подшипников у двигателя класса

мощности 1.

645_040

↗ См. «Словарь специальных терминов» на стр. 28.

12

Коленчатый вал

Диаметр коренных подшипников у двигателя класса мощности 2

до аналогичного показателя прежнего двигателя 1,8 л TFSI.

такой же, как у двигателя 3-го поколения. Для двигателя класса

Благодаря этому удалось дополнительно снизить массу.

мощности 1 диаметр коренных подшипников был уменьшен

Оба коленчатых вала имеют по 4 противовеса.

Класс мощности 1

Класс мощности 2

645_025

645_023

Поршни и клапаны

Для двигателя класса мощности 2 эти компоненты были

Увеличенные зоны завихрения улучшают смешивание топлива

переняты от предшествующего силового агрегата. Были

и воздуха в цилиндре. В днище поршня выполнены

модифицированы только поршневые кольца: теперь

соответствующие выточки для клапанов, дополненные

применяется трёхэлементное маслосъёмное кольцо,

увеличением высоты в так называемой зоне эпсилон.

см. «Трёхэлементные маслосъёмные кольца» на стр. 27.

Для двигателя класса мощности 1 из-за повышения степени

Впускные и выпускные клапаны, кроме того, имеют более

сжатия и нового рабочего процесса TFSI были произведены

длинный стержень. Диаметр выпускных клапанов, напротив,

дополнительные изменения.

не изменился.

Камеры сгорания имеют увеличенные зоны завихрения

(маскирование клапанов), что потребовало применения

впускных клапанов меньшего размера.

Класс мощности 1

Класс мощности 2

Маскирование

клапанов

Уменьшенные

впускные клапаны

Выпускные клапаны

одинакового размера

Адаптированные выточки

под клапаны

Углубление,

Зона эпсилон

направляющее

увеличенной высоты

поток

645_028

645_027

13

Блок цилиндров

Система вентиляции картера

В результате перемещения системы Audi valvelift system (AVS)

В корпус балансирного вала добавлена гильза со шлицем,

на сторону впуска для двигателя класса мощности 1 также

так что картерные газы могут протекать через неё.

потребовалась адаптация системы вентиляции картера. Вместо

прежних точек отбора в кривошипных камерах 3-го и 4-го

В результате вращения балансирного вала большая часть масла

цилиндров картерные газы ↗ теперь отбираются

(под действием центробежной силы) отделяется от картерных

из кривошипных камер в области 1-го и 2-го цилиндров.

газов (маслоотделитель грубой очистки) и стекает обратно

Оттуда картерные газы попадают в корпус одного

в масляный поддон. Дальнейший маршрут картерных газов

из балансирных валов.

к модулю маслоотделителя тонкой очистки на головке блока

цилиндров соответствует направлению картерных газов

у двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения.

Точки отбора картерных газов

Балансирный вал

Поток картерных газов

в кривошипных камерах 1 и 2

к модулю маслоотделителя

тонкой очистки

645_032

Гильза со шлицем

Картерные газы

Места входа картерных газов

в блоке цилиндров

в кривошипную камеру

цилиндров 1 и 2

↗ См. «Словарь специальных терминов» на стр. 28.

Дополнительная информация

Дополнительную информацию по работе модуля маслоотделителя тонкой очистки можно найти в программе

самообучения 606 «Двигатели Audi 1,8 л и 2,0 л TFSI семейства EA888 (3-го поколения)».

14

Форсунки охлаждения поршней

В результате перехода к системе вентиляции картера

форсунок охлаждения поршней, которые больше не прилегают

с направлением потока картерных газов вокруг одного

к картеру. Прежде для этих целей использовалась опорная

из балансирных валов в двигатель класса мощности 1 при

кромка. По этой причине при установке форсунок охлаждения

изготовлении блока цилиндров тоже пришлось вносить

поршней на новом двигателе необходимо обращать внимание

изменения. Это также влияет на установочное положение

на их точное расположение. В противном случае надёжная

работа системы охлаждения поршней не обеспечивается.

Прежнее исполнение

Новое исполнение

645_048

645_026

Опорная кромка для форсунки

Форсунка охлаждения поршня,

охлаждения поршня на картере

требующая установки

в определённое положение

Дополнительная информация

Дополнительная информация по установке форсунок охлаждения поршней содержится в руководстве по ремонту!

Указание

Все описанные далее изменения и новшества касаются исключительно двигателя класса мощности 1.

Моторное масло 0W-20

Для дальнейшего снижения потерь мощности на трение

и тем самым уменьшения расхода топлива в двигателе класса

мощности 1 применяется моторное масло спецификации 0W-20

согласно допускам VW 50800 и VW 50900.

Новое моторное масло обладает следующими свойствами:

• Оно способствует быстрому нагнетанию, поскольку обладает

• Кроме того, данное масло можно применять только для

большей текучестью (меньшей вязкостью). Благодаря этому

двигателей с соответствующим допуском.

масло быстрее поступает к точкам смазки. Кроме того, оно

более выгодно для водителя, совершающего много поездок

• Из-за меньшей вязкости давление масла создаётся

на небольшие расстояния, поскольку потери двигателя

медленнее. Поэтому у двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения

на трение меньше (меньшее сопротивление масла).

MLBevo класса мощности 1 масляный насос вращается

немного быстрее. Кроме того, в корпус масляного фильтра

• В новое масло (зеленоватого оттенка) добавлен химический

установлен новый обратный клапан.

маркер, в результате чего его можно однозначно

идентифицировать в лаборатории.

Указание

Соблюдать указания производителя по новому моторному маслу, например актуальное руководство по эксплуатации

автомобиля.

Соблюдать требования по вязкости масла, а также соответствующие допуски для моторных масел согласно таблицам

инспекционного сервиса.

15

Головка блока цилиндров

В то время как для двигателя класса мощности 2 головка блока

Они были необходимы для реализации нового рабочего

цилиндров была перенята от силового агрегата 2,0 л TFSI

процесса TFSI. К тому же, это способствует плавному ходу

3-го поколения, в конструкцию головки блока цилиндров

и уменьшению склонности к детонации.

у двигателя класса мощности 1 были внесены многочисленные

изменения.

Головка блока цилиндров двигателя класса мощности 1 имеет

следующие изменения:

• Перенос системы Audi valvelift system (AVS) на сторону

• Форсунки FSI были размещены ближе к камерам сгорания.

впуска.

• Впускные каналы имеют новую геометрию, т. е. они

• Адаптация крышки головки блока цилиндров

выполнены более прямолинейными, чтобы оптимизировать

к изменившемуся установочному положению системы

движение воздушного заряда.

Audi valvelift system (AVS).

• Положение свечи зажигания и форсунки, а также форма

• Повышение степени сжатия с 9,6 : 1 до 11,7 : 1 в результате

поршня адаптированы к изменённой камере сгорания.

уменьшения объёма камеры сжатия:

• изменённое маскирование клапанов;

• Направляющие втулки клапанов полностью встроены в тело

• уменьшение высоты свода камеры сгорания на 9 мм;

головки блока цилиндров для лучшего отвода тепла.

• изменение формы поршня.

• Маслосъёмные колпачки выпускных клапанов с двойной

кромкой.

Класс мощности 1

Крышка головки

блока цилиндров

Исполнительные механизмы

регулирования подъёма

клапанов 1-8 (AVS)

F366-F373

Маслосъёмные

колпачки

выпускных

клапанов

Впускные

каналы

Форсунки цилиндров 1-4 (FSI)

N30-N33

Маскирование

клапанов

645_031

16

Крышка головки блока цилиндров и распределительные валы

Из-за перемещения системы Audi valvelift system (AVS)

механизмов регулирования подъёма клапанов системы

на другую сторону для двигателя класса мощности 1

Audi valvelift system (AVS) вследствие этого находятся на стороне

используется соответствующим образом адаптированная

впуска. Распределительный вал впускных клапанов имеет

крышка головки блока цилиндров. Штуцеры исполнительных

внешние зубцы, на которых расположены смещаемые

кулачковые сегменты Audi valvelift system (AVS).

Класс мощности 1

Класс мощности 2

Крышка головки

Крышка головки блока цилиндров

На стороне впуска:

блока цилиндров

исполнительные механизмы

регулирования подъёма

клапанов 1-8 (AVS)

F366-F373

На стороне выпуска:

исполнительные механизмы

регулирования подъёма

клапанов 1-8 (AVS)

F366-F373

Распредвал впускных

Распредвал

клапанов с подвижными

впускных клапанов

кулачковыми сегментами

Распредвал выпускных клапанов

Распредвал выпускных клапанов

с подвижными кулачковыми сегментами

645_047

645_046

Дополнительная информация

Дополнительную информацию по принципу действия системы управления подъёмом клапанов Audi valvelift system (AVS)

можно найти в программе самообучения 411 «Двигатели Audi 2,8 л и 3,2 л FSI с системой Audi Valvelift System».

17

Цепной привод

Принципиальное устройство цепного привода во многом

Для двигателя класса мощности 1 были произведены ещё более

перенято от двигателя 3-го поколения. Но и в этом случае были

значительные изменения. Далее представлен перечень

приняты меры по усовершенствованию. Благодаря снижению

принятых мер.

потерь мощности на трение, уменьшилась и мощность,

необходимая для работы цепного привода.

Направление цепи

Башмак успокоителя расположен между звёздочками обоих

распредвалов. При этом он, однако, практически не касается

цепи. Для защиты от перескакивания цепи башмак успокоителя

был удлинён. Он привинчен к головке блока цилиндров.

Башмак успокоителя

Верхняя защита

от перескакивания цепи

Успокоитель

Нижняя защита

от перескакивания цепи

Успокоитель

На обоих концах успокоителя была размещена защита

645_033

от перескакивания цепи. Эта мера уже внедрена в текущее

серийное производство двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения.

18

Привод балансирных валов

На приводе балансирных валов были произведены следующие

• более узкое исполнение цепи и уменьшение количества

модификации для снижения трения:

звеньев цепи с 96 до 94;

• меньшее изменение направления в траектории движения

цепи;

• новые башмаки натяжителя и успокоителя;

• новые звёздочки привода;

• демпфер цепи с более мягкой характеристикой.

Балансирные валы

Звёздочка привода ГРМ

Звёздочка привода ГРМ

Специальное исполнение контуров кулачков

на распределительных валах приводит к возникновению сил,

действующих на механизм привода ГРМ. Поэтому звёздочка

привода ГРМ на коленчатом валу не является круглой: её форма

напоминает лист клевера. Благодаря этому уменьшаются

нагрузки в цепи, а также колебания натяжителя цепи. Это, в свою

очередь, позволило несколько упростить конструкцию

натяжителя (отказаться от клапана ограничения давления).

Масляный насос

Привод масляного насоса

Передаточное отношение было изменено, так что масляный

насос теперь вращается быстрее. Звёздочка привода имеет

22 зуба вместо 24. Это потребовалось для того, чтобы обеспечить

надёжное питание всех точек смазки новым моторным маслом

спецификации 0W-20.

19

Система управления двигателя

Расходомер воздуха

Для двигателя класса мощности 1 применяется система

управления MED 17.1.10 фирмы Bosch. В этой системе

количество всасываемого воздуха регистрируется посредством

дополнительно установленного расходомера воздуха.

Он необходим, поскольку во время активного B-цикла

дроссельная заслонка максимально открыта. Вследствие этого

распознавание обратного потока возможно только с помощью

расходомера воздуха.

645_034

Рабочий процесс

В двигателе класса мощности 1 марка Audi впервые применяет

В истории двигателей внутреннего сгорания уже достаточно

новый рабочий процесс. Эта мера также принята для снижения

рано предпринимались действия схожей направленности,

расхода топлива. Достигается это в основном за счёт сокращения

которые должны были повысить коэффициент полезного

фазы сжатия.

действия бензиновых двигателей (например, цикл Аткинсона

и циклический процесс по принципу Миллера).

Цикл Аткинсона

Уже в 1882 году Джеймс Аткинсон представил силовой агрегат,

Рабочий ход поршня и ход выпуска длиннее, чем при впуске

с помощью которого он намеревался значительно увеличить

и при сжатии. Впускной клапан закрывается очень поздно, после

коэффициент полезного действия двигателя внутреннего

НМТ (нижней мёртвой точки) в такте сжатия. Преимущество

сгорания. Вместе с тем таким образом он хотел обойти патенты,

заключается в том, что большая степень расширения приводит

касавшиеся 4-тактного двигателя, разработанного Николаусом

к повышению коэффициента полезного действия. Рабочий ход

Августом Отто.

длится дольше, благодаря чему количество тепловой энергии,

В двигателе Аткинсона все четыре такта реализуются за один

теряемой с отработавшими газами, уменьшается.

оборот коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного

Недостатком является то, что в нижнем диапазоне частот

механизма соответствующей конструкции. Так как для этого

вращения доступен только относительно небольшой крутящий

коленчатый вал должен дважды обеспечить перемещение

момент. Чтобы стабильно отдавать мощность без угрозы

поршня вверх, Аткинсон сделал длину этих перемещений

«заглохнуть», двигатель Аткинсона должен работать с довольно

разной. Ход сжатия был короче, а ход расширения (рабочий

высокой частотой вращения. Для реализации цикла Аткинсона

ход) — длиннее. За счёт кинематики такого

требуется кривошипно-шатунный механизм очень сложной

кривошипно-шатунного механизма степень сжатия оказывается

конфигурации.

меньшей, чем степень расширения.

Поршень в нижней мёртвой точке (НМТ)

Поршень в нижней мёртвой точке (НМТ)

между впуском и сжатием

между рабочим ходом и выпуском

Ход поршня во время

Ход поршня во время

такта впуска

рабочего хода

645_035

645_036

Считайте этот QR-код и узнайте больше о цикле

Аткинсона.

20

Новый рабочий процесс TFSI у двигателей Audi (B-цикл)

В случае нового рабочего процесса TFSI двигателя 2,0 л TFSI

Этот рабочий процесс обозначается как «рабочий процесс

класса мощности 1 речь в основном идёт о модифицированном

с увеличенным расширением» («B-цикл»). Однако с физической

цикле Миллера. При этом показатели расхода топлива могут

точки зрения при этом происходит не удлинение фазы

быть ниже, чем у сопоставимого двигателя 1,8 л TFSI

расширения, а сокращение фазы сжатия.

3-го поколения, хотя трение внутри двигателя выше

из-за большего рабочего объёма.

То есть полностью адекватным выражение «удлинённый

рабочий ход» было бы при сравнении такого процесса

Изменение времени открытия клапанов на стороне впуска

с обычным двигателем меньшего рабочего объёма, который при

реализуется с помощью системы Audi valvelift system (AVS).

уменьшенной длине хода поршня имел бы сопоставимую

Для этого система AVS переключается на кулачок, который,

степень сжатия.

во-первых, приводит к другому времени открытия клапанов

(раннее закрывание впускных клапанов) и, во-вторых,

уменьшает ход открытия впускных клапанов.

Сравнение положений клапанов и цилиндров

При частичной нагрузке

При полной нагрузке

• Высокая базовая степень сжатия.

• Впускной клапан закрывается поздно.

• Впускной клапан закрывается рано.

• Продолжительное открытие клапана.

• Непродолжительное открытие клапана.

• Высокий крутящий момент.

• Очень низкие выбросы ОГ.

• Большая мощность.

Благодаря меньшему ходу,

Благодаря полному ходу,

впускной клапан

впускной клапан открывается

не открывается широко.

на нормальную ширину.

В результате проходное

В результате проходное

сечение меньше

645_042

сечение больше

645_043

Регулирование хода клапанов с помощью системы Audi valvelift system (AVS)

На кулачковых сегментах для каждого клапана имеется по два

профиля кулачка. Фазы газораспределения, управляемые

кулачками, рассчитаны на достижение необходимых

характеристик двигателя. Регулируемыми параметрами

являются продолжительность и момент открытия клапана,

а также ход клапана (проходное сечение).

В случае малых профилей кулачков (на иллюстрации показаны

зелёным цветом) продолжительность открытия составляет

Различная высота

140° угла поворота коленвала. При полном ходе клапана,

профиля кулачка,

реализуемом большими профилями кулачков (на иллюстрации

влияющая на ход

140° КВ

показаны красным цветом), продолжительность открытия

клапана

достигает 170° угла поворота коленвала.

170° КВ

645_052

22

Характеристики

Новый рабочий процесс TFSI двигателей Audi характеризуется

следующими особенностями:

• активация в режиме частичной нагрузки двигателя;

• увеличенная геометрическая степень сжатия;

• укороченный такт сжатия (подобно циклу Миллера);

• изменения в конструкции камеры сгорания (маскирование,

• степень расширения больше степени сжатия (подобно циклу

диаметр клапанов, форма поршня);

Миллера);

• изменённые впускные каналы в ГБЦ (завихрение потока).

Сравнение положения поршня в такте сжатия

На приведённых ниже иллюстрациях сравнивается положение

Они показывают положения поршня при ES (hV = 1,0 мм)

поршня в момент закрытия впускного клапана (ES)

у двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения с новым В-циклом

для двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения с обычным рабочим

по сравнению с двигателем 2,0 л TFSI 3-го поколения

процессом и для двигателя 2,0 л TFSI 3-го поколения с новым

с обычным рабочим процессом при частоте вращения двигателя

В-циклом.

2000 об/мин и эффективном среднем давлении (p_me) 6 бар.

Двигатель 2,0 л TFSI 3-го поколения с обычным рабочим

Двигатель 2,0 л TFSI 3-го поколения с новым рабочим

процессом

процессом (В-цикл)

Впускной клапан закрывается при угле поворота коленвала

Впускной клапан закрывается при угле

за 20° до НМТ

поворота коленвала за 70° до НМТ

645_041

Считайте этот QR-код и узнайте больше

Считайте этот QR-код и узнайте больше

об изменениях головки блока цилиндров.

об изменениях во всём двигателе.

23

Рабочие режимы

Пуск двигателя

Распредвал впускных клапанов в положении работы малого кулачка, что означает меньший ход

клапана, короткую фазу впуска 140° угла поворота коленвала и непродолжительное открытие

впускного клапана. При пуске двигателя в зависимости от температуры двигателя впрыск топлива

(однократный, многократный) осуществляется во время такта сжатия и (или) такта впуска.

Фаза прогрева

До температуры охлаждающей жидкости 70 °C непосредственный впрыск топлива (FSI) осуществляется

один или два раза. В зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры происходит

переключение в режим распределённого впрыска (MPI).

Работа двигателя

В зависимости от нагрузки по В-циклу или по характеристикам для полной нагрузки.

при рабочей

температуре

Работа по B-циклу

• Двигатель работает по В-циклу в режиме холостого хода и в диапазоне частичной нагрузки.

• Распредвал впускных клапанов в положении работы малого кулачка.

• До частоты вращения двигателя 3000 об/мин в диапазоне низкой и частичной нагрузок впрыск

топлива осуществляется форсунками MPI.

• Заслонки впускных каналов регулируются только в диапазоне низких нагрузок.

• Дроссельная заслонка открывается как можно больше.

• Давление наддува повышается (до абсолютного давления 2,2 бар). Благодаря этому во время

короткого открытия впускного клапана возможно хорошее наполнение цилиндра всасываемым

воздухом.

Характеристики

• Переключение распредвала впускных клапанов в положение работы профиля кулачков для полной

при полной

нагрузки с помощью системы Audi valvelift system (AVS). Здесь реализуется фаза впуска в 170° угла

нагрузке

поворота коленвала.

• Заслонки впускных каналов в диапазоне полной нагрузки открыты.

• Впрыск топлива осуществляется соответственно характеристикам в режиме непосредственного

впрыска (FSI). В зависимости от запрашиваемой мощности может осуществляться до 3 впрысков.

При этом как количество впрыскиваемого топлива, так и момент соответствующего впрыска могут

варьироваться.

• Дроссельная заслонка в данном случае переходит в нормальный рабочий режим.

Режим efficiency

Когда водитель выбирает для двигателя режим efficiency в системе Audi drive select, блок управления

двигателя ограничивает крутящий момент двигателя значением 250 Н·м, а мощность 140 кВт после

этого достигается только при частоте вращения 5300 об/мин.

Ступени регулирования масляного насоса

320 Н·м

140 кВт

Низкое давление

Высокое давление

Частота вращения двигателя, об/мин

645_049

24

Система впрыска топлива и система охлаждения

320 Н·м

140 кВт

Непосредственный

впрыск топлива (FSI)

Распределённый впрыск

топлива (MPI)

Температура ОЖ 105 °C

Частота вращения двигателя, об/мин

645_050

Заслонки впускных каналов и Audi valvelift system (AVS)

320 Н·м

140 кВт

AVS с малым ходом клапанов

AVS с большим ходом клапанов

1

Заслонки впускных каналов закрыты

Частота вращения двигателя, об/мин

645_051

1

Порог обратного переключения с большого хода клапанов на малый

25

Процессы в цилиндре

Далее описываются условия, возникающие в камере сгорания,

в сравнении с обычным бензиновым двигателем.

Рабочий ход

Обычный

Новый рабочий процесс

рабочий процесс

(B-цикл)

Впуск

Поршень перемещается из ВМТ в НМТ.

Впускной клапан закрывается значительно

раньше момента достижения поршнем НМТ.

После закрытия впускного клапана давление

в цилиндре начинает уменьшаться,

поскольку поршень продолжает двигаться

вниз.

Сжатие

Поршень перемещается из НМТ в ВМТ.

Сначала должно быть компенсировано

падение давления. При угле поворота

коленвала 70° перед ВМТ давление

в цилиндре снова уравнивается с давлением

во впускном тракте. При обычном рабочем

процессе давление в этой точке уже выше.

Благодаря более высокой геометрической

степени сжатия, давление при новом

рабочем процессе возрастает быстрее.

Давление в ВМТ примерно одинаково

(12 бар). В целом, средний уровень

давления в новом рабочем процессе выше,

поэтому он имеет больший коэффициент

полезного действия.

Начало рабочего хода

Поршень перемещается из ВМТ в НМТ.

Во время расширения при новом рабочем

процессе из-за меньшего объёма камеры

сгорания уровень давления выше.

Выпуск

Поршень перемещается из НМТ в ВМТ.

На этом этапе новый рабочий процесс из-за

различных массовых характеристик смеси

и других тепловых переходов обеспечивает

незначительное преимущество по КПД.

26

Техническое обслуживание

Трёхэлементные маслосъёмные кольца

Трёхэлементные маслосъёмные кольца состоят из 2 тонких

Трёхэлементные маслосъёмные кольца, несмотря

стальных пластин и расширителя. Расширитель прижимает

на незначительное усилие прижатия, могут очень хорошо

стальные пластины (маслосъёмные кольца) к стенке цилиндра.

адаптироваться к форме цилиндра. Они обладают меньшим

трением и снимают масло со стенок цилиндра.

Рекомендации по установке

При установке необходимо контролировать правильное

Поэтому для облегчения контроля оба конца имеют цветные

положение расширителя маслосъёмного кольца. Это особенно

метки. Концы расширителя не должны перекрываться, так как

важно в случае поршней, поставляемых с предустановленными

в противном случае функционирование маслосъёмного кольца

кольцами. Концы расширителя могут заходить друг на друга.

не обеспечивается. Замки трёхэлементного маслосъёмного

кольца при установке должны располагаться по окружности

со смещением на 120° относительно друг друга.

Замок

Трёхэлементное маслосъёмное кольцо,

состоящее из:

Верхней стальной

пластины

Расширителя

кольца

Нижней стальной

пластины

Цветная метка 1

Цветная метка 2

645_045

Указание

При установке трёхэлементных маслосъёмных колец на поршни строго соблюдать соответствующие указания по порядку

действий, приведённые в руководстве по ремонту.

Volkswagen Technical Site: http://vwts.ru http://volkswagen.msk.ru http://vwts.info

огромный архив документации по автомобилям Volkswagen, Skoda, Seat, Audi

Объём работ по техническому обслуживанию

Замена масла

По индикатору технического обслуживания в зависимости от стиля вождения

и условий эксплуатации: от 15 000 км/1 год до 30 000 км/2 года

Интервал замены воздушного фильтра

90 000 км

Интервал замены свечей зажигания

60 000 км/6 лет

Интервал замены топливного фильтра

-

Привод ГРМ

Цепь (в рамках ТО замена

не предусмотрена)

Указание

Приоритет всегда имеют данные в актуальной сервисной литературе.

27

Приложение

Словарь специальных терминов

В этом словаре приводятся объяснения всех терминов,

выделенных в тексте программы самообучения курсивом

и отмеченных стрелкой ↗.

↗ Картерные газы

↗ Класс мощности двигателя

Картерными газами называют газы, проникающие в картер

В ФРГ согласно Федеральному закону об охране от вредного

двигателя из камер сгорания между поршнем и стенкой

воздействия дыма и сточных вод (Постановление о предельных

цилиндра. Причиной их проникновения являются высокое

значениях выбросов для двигателей внутреннего сгорания)

давление в камере сгорания и совершенно нормальные

в соответствии с Директивой Европарламента, мобильные

эксплуатационные зазоры поршневых колец. Система

рабочие машины разделены на классы мощности.

вентиляции удаляет эти газы из картера двигателя и подаёт их

Различают ступени I, II, IIIA, IIIB и IV, а также классы мощности

в камеры сгорания.

19 кВт - 36 кВт, 37 кВт - 55 кВт, 56 кВт - 74 кВт, 75 кВт - 129 кВт

и 130 кВт - 560 кВт, причём различие проводится на основании

изменяемой и неизменяемой частоты вращения.

↗ Шатун с крышкой, отделяемой отламыванием

Это наименование шатунов объясняется технологией их

изготовления. Стержень шатуна и крышка шатуна отделяются

друг от друга путём целенаправленного разламывания

(отламывания). Преимуществом этой технологии является

↗ MPI

точное совпадение разломов обеих частей друг с другом

с высокой точностью соединения.

Сокращение от Multi Point Injection (распределённый впрыск)

обозначает систему впрыска топлива бензиновых двигателей,

при которой топливо впрыскивается перед впускными

клапанами, т. е. во впускной коллектор. В некоторых двигателях

Поверхности разломов

она применяется в сочетании с системой непосредственного

впрыска топлива FSI.

Место заданного

разрушения

645_054

Форсунка MPI

Впускной коллектор

↗ FSI

645_053

Сокращение от Fuel Stratified Injection (послойный

(непосредственный) впрыск) используется в отношении

бензиновых двигателей для обозначения применяемой маркой

Audi технологии непосредственного впрыска топлива в камеру

сгорания. Топливо впрыскивается под давлением до 200 бар.

Форсунка FSI

Камера сгорания

645_055

28

///////////////////////////////////////