В статье рассмотрены:
Схема системы;
Система управления двигателя;
Подключение блоков управления к шине данных CAN;
Турбонагнетатель;
Успокоитель потока;
Регулирование давления наддува;
Электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75;
Датчик давления наддува G31;
Датчик температуры воздуха на впуске G42;
Датчик положения направляющего аппарата турбонагнетателя G581;
Рециркуляция ОГ;
Клапан рециркуляции ОГ N18;
Потенциометр системы рециркуляции ОГ G212;
Переключающий клапан радиатора системы рециркуляции ОГ N345;
Блок воздушной заслонки J338;
Потенциометр воздушной заслонки G69;
Система управления сажевого фильтра;
Окислительный катализатор; Сажевый фильтр;
Система предварительного накаливания;
Функциональная схема.

Схема системы


Система управления двигателя



Для управления двигателем 2,0 л TDI с впрыском Common-Rail используется электронная система управления дизельного двигателя EDC 17 фирмы Bosch.
Система управления EDC 17 является усовершенствованным вариантом EDC 16. В отличие от своего прототипа, блок управления EDC 17 отличается более высокой производительностью и большим объемом памяти.
Кроме того, эта система способна обеспечить управление другими узлами, которые могут быть установлены в дальнейшем.

Подключение блоков управления к шине данных CAN



J104 Блок управления ABS
J217 Блок управления АКП
J234 Блок управления подушек безопасности
J285 Блок управления комбинации приборов
J527 Блок управления рулевой колонки
J533 Диагностический интерфейс шин данных
J623 Блок управления двигателя
На представленной схеме показано, как блок управления двигателя встроен в структуру шины CAN авто.
Посредством шины CAN происходит обмен данными между различными блоками управления.

Турбонагнетатель



Для создания давления наддува в двигателе 2,0 л TDI используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией.
Он имеет регулируемые направляющие лопатки, посредством которых можно управлять потоком ОГ, направленным на колесо турбины.
Достоинство такой конструкции состоит в том, что во всем диапазоне оборотов двигателя можно обеспечить оптимальное давление наддува и хорошие условия для сгорания топлива.
Благодаря регулируемым лопаткам при низких оборотах двигателя достигается большой крутящий момент и создаются хорошие условия для разгона авто, а при высоких оборотах — экономичность и снижение токсичности ОГ.
Управление лопатками осуществляется посредством тяг с вакуумным приводом.

Успокоитель потока



В магистрали наддува после турбонагнетателя установлен успокоитель потока.
Он предназначен для снижения шума от работы турбонагнетателя.

Конструкция и принцип действия

При необходимости разгона с максимальным ускорением турбонагнетатель должен как можно быстрее создать давление наддува.
Колесо турбины и насосное колесо быстро ускоряются, и мощность турбонагнетателя достигает своего предела.
В результате в воздушном потоке могут возникать перепады давления, создающие шум в магистрали наддува.
Поток наддувочного воздуха приводит в колебание воздух в резонансных полостях.
Эти колебания имеют частоту, близкую к частоте шумов наддувочного воздуха.
При сложении звуковые колебания от наддувочного воздуха и от резонансных полостей успокоителя подавляют друг друга, и интенсивность шума снижается до минимума.

Регулирование давления наддува



1 Вакуумная система двигателя
2 Блок управления двигателя J623
3 Входной воздух
4 Интеркулер (промежуточный охладитель наддувочного воздуха)
5 Электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75
6 Насосная секция турбонагнетателя
7 Вакуумный привод
8 Турбина с изменяемой геометрией
9 Датчик давления наддува G31/датчик температуры воздуха на впуске G42

Регулятор давления наддува управляет количеством воздуха, подаваемого турбонагнетателем.

Электромагнитный клапан ограничения давления наддува N75




Электромагнитный клапан ограничения давления наддува является электропневматическим устройством.
С помощью этого клапана регулируется разрежение, посредством которого работает механизм управления направляющих лопаток.

Последствия отказа

При выходе из строя этого клапана не создается разрежение, необходимое для работы вакуумного привода.
Пружина вакуумного привода устанавливает регулировочную тягу в такое положение, когда направляющие лопатки турбины ориентируются под большим углом (аварийный режим).
При низких оборотах двигателя и, следовательно, при низком давлении ОГ возможно только низкое давление наддува.
Мощность двигателя недостаточна, и активная регенерация сажевого фильтра невозможна.

Датчик давления наддува G31/датчик температуры воздуха на впуске G42

Датчик давления наддува G31 и датчик температуры воздуха на впуске G42 объединены в одном корпусе, установленном во впускном коллекторе.

Датчик давления наддува G31



Использование сигнала

Датчик давления наддува служит для измерения текущего давления воздуха во впускном коллекторе.
Блок управления двигателя использует сигнал этого датчика для регулирования давления наддува.

Последствия отказа

В случае отказа датчика никакого заменяющего сигнала не предусмотрено.
Регулирование давления наддува отключается и мощность двигателя заметно снижается.
Активная регенерация сажевого фильтра становится невозможной.

Датчик температуры воздуха на впуске G42

Блок управления двигателя использует сигнал датчика температуры для регулирования давления наддува.
Этот сигнал используется в блоке управления для корректировки результатов измерения давления с учетом зависимости плотности воздуха от температуры.

Датчик положения направляющего аппарата турбонагнетателя G581



Датчик положения направляющего аппарата турбонагнетателя встроен в вакуумный привод управления турбонагнетателя.
Он представляет собой датчик перемещения и предоставляет блоку управления двигателя информацию о положении направляющих лопаток турбонагнетателя.

Использование сигнала

Сигнал датчика характеризует текущее положение направляющих лопаток.
Этот сигнал вместе с сигналом датчика давления наддува G31 дают полную информацию о регулировании турбонаддува.

При выходе из строя

При выходе датчика из строя оценка положения направляющих лопаток производится на основе сигнала датчика давления наддува и числа оборотов двигателя.
При этом загорается лампа check engine.

Рециркуляция ОГ



1 Входной воздух
2 Блок воздушной заслонки J338 с потенциометром воздушной заслонки G69
3 Клапан рециркуляции ОГ с потенциометром системы рециркуляции G212 и клапаном рециркуляции ОГ N18
4 Блок управления двигателя J623
5 Трубопровод для подвода ОГ
6 Датчик температуры охлаждающей жидкости G62
7 Лямбда-зонд G39
8 Выпускной коллектор
9 Турбонагнетатель
10 Охладитель ОГ
11 Переключающий клапан радиатора системы рециркуляции ОГ N345
12 Электродвигатель привода заслонок впускных каналов V157 с потенциометром G336

Рециркуляция ОГ служит для уменьшения выброса окислов азота.
В процессе рециркуляции часть ОГ возвращается и снова используется в процессе сжигания топлива.
При этом доля кислорода в топливо-воздушной смеси уменьшается, что приводит к уменьшению скорости горения топлива.
В результате температура горения снижается, и выброс окислов азота сокращается.
Количество рециркулирующих газов регулируется в соответствии с характеристикой, заложенной в блок управления двигателя.
При этом учитывается число оборотов двигателя, цикловая подача, масса потребляемого воздуха, его температура и давление наддува.
В выпускном тракте перед сажевым фильтром находится широкополосный лямбда-зонд.
С помощью лямбда-зонда можно измерить содержание кислорода в ОГ в широком диапазоне величин.
Сигнал лямбда-зонда используется в качестве корректирующего параметра при регулировании количества ОГ, поступающих в систему рециркуляции.
Радиатор системы рециркуляции ОГ позволяет благодаря охлаждению возвращаемых газов снизить температуру горения топлива и увеличить расход газов через систему рециркуляции.
Благодаря низкотемпературному охлаждению ОГ этот эффект еще более усиливается.

Клапан рециркуляции ОГ N18



Перемещение тарелки клапана рециркуляции ОГ N18 осуществляется с помощью исполнительного электродвигателя.
Управление осуществляется блоком управления двигателя. С помощью электродвигателя положение клапана может плавно изменяться.
При изменении положения тарелки клапана изменяется масса ОГ, поступающих в систему рециркуляции.

Последствия отказа

При отказе клапана рециркуляции ОГ N18 он закрывается с помощью пружины.
Рециркуляция ОГ становится невозможна.

Потенциометр системы рециркуляции ОГ G212

Потенциометр служит для определения положения тарелки клапана системы рециркуляции ОГ.

Использование сигнала

Сигнал потенциометра сообщает блоку управления двигателя информацию о текущем положении тарелки клапана.
Эта информация используется для управления количеством рециркулируемых газов и, тем самым, регулируется содержание оксидов азота в ОГ.

Последствия отказа

При выходе потенциометра из строя рециркуляция ОГ прекращается.
Электропривод клапана рециркуляции ОГ обесточивается, и тарелка под воздействием пружины закрывает клапан.

Переключающий клапан радиатора системы рециркуляции ОГ N345



Радиатор системы рециркуляции ОГ может отключаться.
Благодаря этому двигатель и сажевый фильтр быстрее прогреваются до рабочей температуры.
Подключение радиатора системы рециркуляции ОГ происходит при температуре охлаждающей жидкости свыше 37°C.
Переключающий клапан радиатора является электропневматическим устройством.
Он создает для вакуумного исполнительного механизма разрежение, необходимое для переключения заслонки перепускного канала.

Последствия отказа

При выходе переключающего клапана из строя вакуумный исполнительный механизм не сможет переключить заслонку перепускного канала.
Перепускная заслонка останется в открытом состоянии, и радиатор системы охлаждения будет подключен.
В результате увеличится время прогрева двигателя и сажевого фильтра до рабочей температуры .

Блок воздушной заслонки J338



Перед входом клапана рециркуляции ОГ установлен блок воздушной заслонки.
В блоке находится электродвигатель, который через редуктор управляет положением воздушной заслонки.
Регулировка положения воздушной заслонки производится плавно в зависимости от нагрузки и числа оборотов двигателя.
Блок воздушной заслонки имеет следующее назначение.
В некоторых режимах воздушная заслонка используется для создания перепада давления между впускным трактом и контуром рециркуляции ОГ.
Этот перепад давления способствует более эффективной работе системы рециркуляции ОГ.
В режиме регенерации сажевого фильтра воздушная заслонка регулирует воздушный поток на входе.
При выключении двигателя заслонка закрывается.
При этом количества поступающего воздуха уменьшается постепенно, остановка двигателя происходит плавно.

Последствия отказа

При выходе узла из строя корректное управление процессом рециркуляции становится невозможным.
Активная регенерация сажевого фильтра также невозможна.

Потенциометр воздушной заслонки G69

Потенциометр встроен в привод воздушной заслонки.
Датчик потенциометра определяет текущее положение заслонки.

Использование сигнала

Сигнал потенциометра сообщает блоку управления двигателя информацию о текущем положении воздушной заслонки.
Эта информация необходима для управления процессом рециркуляции ОГ и регенерации сажевого фильтра.

Последствия отказа

При выходе потенциометра из строя прекращается рециркуляция ОГ и активная регенерация сажевого фильтра.

Система управления сажевого фильтра



Уменьшения выброса частиц сажи у двигателя 2,0 л TDI CR достигается как благодаря конструктивным особенностям самого двигателя, так и с помощью сажевого фильтра.
В автомобиле Tiguan сажевый фильтр находится в одном корпусе с окислительным катализатором.
Оба узла установлены в непосредственной близости от двигателя, для более быстрого достижения рабочей температуры.

Схема системы



1 Блок управления комбинации приборов J285
2 Блок управления двигателя J623
3 Расходомер воздуха G70
4 Дизельный двигатель
5 Датчик температуры ОГ 1 G235
6 Турбонагнетатель
7 Лямбда-зонд G39
8 Окислительный катализатор
9 Сажевый фильтр
10 Датчик температуры ОГ 3 G495
11 Датчик давления ОГ 1 G450
12 Датчик температуры ОГ 4 G648

Конструкция



Сажевый фильтр и окислительный катализатор установлены раздельно в общем корпусе.
Окислительный катализатор установлен перед сажевым фильтром по направлению потока ОГ.
Конструкция с передним расположением окислительного катализатора в случае системы впрыска Common-Rail обладает следующими достоинствами.
  • Благодаря такому расположению катализатора уже перед входом в сажевый фильтр происходит подъем температуры ОГ. В результате сажевый фильтр быстро прогревается до рабочей температуры.
  • В режиме принудительного холостого хода это позволяет избежать сильного охлаждения сажевого фильтра засасываемым двигателем холодным воздухом. При этом окислительный катализатор выступает в качестве теплового аккумулятора, нагревающего поток ОГ, поступающих в сажевый фильтр.
  • Температура ОГ в процессе регенерации в этом случае может регулироваться с большей точностью, чем в случае использования сажевого фильтра с каталитическим напылением. Датчик температуры ОГ 3 измеряет температуру ОГ непосредственно перед сажевым фильтром. Это позволяет более точно рассчитать количество топлива в фазе добавочного впрыска, которое служит для повышения температуры ОГ при регенерации фильтра.


Окислительный катализатор

Для того чтобы окислительный катализатор быстрее нагревался до рабочей температуры, его основа (носитель) выполнена из металла.
На соты носителя нанесено покрытие из оксида алюминия, поверх которого напылен слой платины как катализатора для окисления углеводоров (HC) и моноксида углерода (CO).

Принцип работы

Окислительный катализатор преобразует большую часть углеводородов (HC) и окиси углерода (CO) в водяной пар и углекислый газ.

Сажевый фильтр

Сажевый фильтр состоит из ячеистой керамической структуры, изготовленной из карбида кремния.
В керамическом монолите имеется множество мелких каналов, которые попеременно заглушены с входной или выходной стороны.
Таким образом сформированы впускные и выпускные каналы, разделенные фильтрующими стенками.
Фильтрующие стенки пористые и покрыты слоем окиси алюминия и окиси церия.
На этот слой напылен благородный металл — платина, которая служит катализатором.

Принцип работы



Отработавшие газы, содержащие сажу, протекают через пористые фильтрующие стенки входных каналов.
При этом газы проходят через поры, а частицы сажи задерживаются во входных каналах.

Регенерация

Для того чтобы сажевый фильтр не забивался частицами сажи и не терял своих качеств, его нужно регулярно регенерировать.
В процессе регенерации собравшиеся в фильтре частицы сажи сжигаются (окисляются).
Регенерация сажевого фильтра происходит в результате следующих процессов:

  • пассивная регенерация,
  • фаза нагрева,
  • активная регенерация,
  • поездка в режиме регенерации,
  • регенерация в условиях сервиса.


Пассивная регенерация

При пассивной регенерации частицы сажи постоянно сжигаются без участия системы управления двигателя.
Это происходит преимущественно при высоких нагрузках на двигатель, например, при движении по автомагистрали при температуре ОГ от 350°C до 500°C.
При этом частицы сажи путем химической реакции с диоксидом азота превращаются в углекислый газ.

Фаза нагрева

Для того чтобы как можно быстрее разогреть катализатор и сажевый фильтр до рабочей температуры, система управления двигателя после основного впрыска топлива производит дополнительный впрыск.
При сгорании этого топлива температура в камере сгорания повышается.
Это дополнительное тепло с потоком отработавших газов достигает катализатора и сажевого фильтра и нагревает их. Фаза нагрева заканчивается, как только катализатор и сажевый фильтр нагреваются до рабочей температуры.

Активная регенерация

В большинстве режимов работы двигателя температура ОГ слишком мала для пассивной регенерации.
Поскольку частицы сажи при этом не выгорают, они накапливаются в фильтре.
Когда в фильтре накапливается определенное количество сажи, система управления двигателя запускает процедуру активной регенерации.
При температуре ОГ 650°C сажа сгорает и превращается в углекислый газ.

Проведение активной регенерации



Степень заполнения сажевого фильтра рассчитывается блоком управления двигателя на основе двух заранее запрограммированных моделей заполнения.
Одна из моделей основана на анализе стиля вождения с учетом сигналов датчиков температуры ОГ и лямбда-зонда.
Другая модель заполнения основана на оценке аэродинамического сопротивления сажевого фильтра.
В этой модели заполнение фильтра оценивается на основе сигналов датчика давления ОГ 1, датчика температуры ОГ и расходомера воздуха.
Влияние блока управления двигателя на рост температуры ОГ при активной регенерации

- Управление входным воздушным потоком осуществляется посредством блока воздушной заслонки.


- Рециркуляция ОГ отключается, чтобы увеличить содержание кислорода и, тем самым, температуру в камере сгорания.


- Для того чтобы повысить температуру горения, вскоре после «задержанного» основного впрыска следует первый дополнительный впрыск.


- Далее с большей задержкой после основного впрыска следует еще один дополнительный впрыск. Это топливо не сгорает в цилиндре, а испаряется в камере сгорания.


- Углеводороды из этой испарившейся порции топлива окисляются в катализаторе. Выделяющееся при этом тепло с потоком газа достигает сажевого фильтра и увеличивает температуру ОГ на его входе примерно до 620°C.


- Для расчета количества топлива для этого задержанного впрыска блок управления двигателя использует сигнал датчика температуры ОГ 3 G345, расположенного перед фильтром.


- Давление наддува регулируется так, чтобы водитель не почувствовал изменения крутящего момента в процессе регенерации фильтра.


Поездка в режиме регенерации

При поездках на короткие расстояния температура ОГ не поднимается до уровня достаточного для регенерации сажевого фильтра.
Когда наполнение сажевого фильтра достигает предела, на панели приборов загорается контрольная лампа сажевого фильтра.
При появлении этого сигнала водителю необходимо совершить поездку с целью регенерации фильтра.
Для этого автомобиль должен в течение короткого промежутка времени ехать с повышенной скоростью, чтобы температура ОГ поднялась на достаточно высокий уровень и были созданы условия для успешной регенерации фильтра.

Регенерация в условиях сервиса

Если регенерационная поездка не достигла своей цели, и наполнение сажевого фильтра достигает 40 грамм, помимо контрольной лампы сажевого фильтра загорается контрольная лампа системы предварительного накаливания.
На дисплее комбинации приборов появляется сообщение «Неисправность двигателя. Следуйте на сервисную станцию».
При появлении такого сообщения водителю необходимо обратиться в ближайший сервисный центр.
В данной ситуации, чтобы избежать повреждения сажевого фильтра, блок управления двигателя блокирует режим активной регенерации.
Сажевый фильтр в этом случае может быть регенерирован только в условиях сервисного центра с помощью тестера VAS 5051.
Если наполнение фильтра превышает 45 грамм, регенерация в условиях сервиса также становится невозможна, потому что опасность повреждения фильтра слишком высока. В этом случае фильтр необходимо заменить.[COLOR=#000000][FONT=Times New Roman]

Степень заполнения и виды регенерации сажевого фильтра двигателя 2,0 л TDI-CR


«Регенерация по пробегу» — регенерация сажевого фильтра по достижению определенного пробега.
Блок управления двигателя автоматически запустит режим регенерации, независимо от заполнения сажевого фильтра, если последние 750-1000 км регенерация не проводилась.
«Регенерация по пробегу» является дополнительной страховкой от переполнения сажевого фильтра.

При работе двигателя всегда выгорает небольшое количество масла.
Часть сгоревшего масла в виде золы оседает в сажевом фильтре.
Эта зола не может быть устранена при активной регенерации фильтра.
Для того чтобы гарантировать работоспособность сажевого фильтра, при проведении инспекционного контроля необходимо проверять массу накопившейся золы с помощью блока измеряемых величин.
Если эта масса превысит предельное значение, сажевый фильтр необходимо заменить.

Система предварительного накаливания

Двигатель 2,0 л TDI с системой впрыска Common-Rail оснащен системой предварительного накаливания для обеспечения быстрого пуска дизельного двигателя.
Эта система позволяет запускать дизель практически в любых климатических условиях без длительного прогрева, почти как бензиновый двигатель.
Достоинства системы предварительного накаливания:

  • быстрый, как у бензинового двигателя, запуск при температурах до минус 24°C;
  • очень быстрый прогрев. В течение 2 секунд температура свечи накаливания поднимается до 1000°C;
  • регулируемые температуры для предварительного накаливания и накаливания после пуска;
  • самодиагностика;
  • соответствие европейской системе бортовой диагностики.


Схема системы



Принцип работы

Предварительное накаливание

Управление стальными свечами накаливания осуществляется от блока управления двигателя посредством блока управления свечей накаливания J179 с помощью сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), сдвинутых по фазе.
При этом напряжение на отдельной свече регулируется частотой ШИМ-сигнала.
Для быстрого запуска двигателя при температуре ниже 18°C максимальное напряжение для прогрева составляет 11,5 В.
При таком напряжении обеспечивается быстрый прогрев свечи накаливания (менее чем за 2 с) до температуры свыше 1000°C.
В результате обеспечивается быстрый предварительный прогрев всех цилиндров двигателя.

Накаливание после пуска двигателя

При непрерывном уменьшении коэффициента заполнения ШИМ-сигнала напряжение на свече накаливания изменяется в зависимости от режима работы двигателя от 4,4 В до номинального значения.
После пуска двигателя свечи накаливания продолжают работать до достижения температуры охлаждающей жидкости 18°C, но не более 5 минут.
Послепусковое накаливание способствует снижению выброса углеводородов и снижению шумности двигателя во время прогрева.

Нагрев свечей накаливания сдвинутыми по фазе сигналами



Для того чтобы не перегружать бортовую сеть, нагрев свечей накаливания осуществляется сдвинутыми по фазе сигналами.
При этом задний фронт сигнала для одной из свечей запускает импульс для нагрева следующей свечи.

Функциональная схема



A Аккумуляторная батарея
C Генератор
F Выключатель стоп-сигналов
G6 Подкачивающий топливный насос
G28 Датчик числа оборотов двигателя
G31 Датчик давления наддува
G39 Лямбда-зонд
G40 Датчик Холла
G42 Датчик температуры воздуха на впуске
G62 Датчик температуры охлаждающей жидкости
G69 Потенциометр воздушной заслонки
G70 Расходомер воздуха
G69 Датчик положения педали акселератора
G81 Датчик температуры топлива
G83 Датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе из радиатора
G185 Датчик положения педали акселератора 2
G212 Потенциометр системы рециркуляции ОГ
G235 Датчик температуры ОГ 1
G247 Датчик давления топлива
G336 Датчик положения заслонок впускных каналов (потенциометр)
G450 Датчик 1 давления ОГ
G476* Датчик положения педали сцепления
G495 Датчик температуры ОГ 3
G581 Датчик положения направляющего аппарата турбонагнетателя
G648 Датчик температуры ОГ 4
J17 Реле топливного насоса
J179 Блок управления свечей накаливания
J317 Реле электропитания клеммы 30
J338 Блок дроссельной заслонки
J519 Блок управления бортовой сети
J623 Блок управления двигателя
J832 Реле дополнительного топливного насоса
N18 Клапан рециркуляции ОГ
N30-33 Форсунки цилиндров 1-4
N75 Электромагнитный клапан ограничения давления наддува
N276 Регулятор давления топлива
N290 Клапан дозирования топлива
N345 Переключающий клапан радиатора системы рециркуляции ОГ
Q10-13 Свечи накаливания 1-4
S Предохранитель
V157 Электродвигатель привода заслонок впускных каналов
V178 Насос 2 циркуляции охлаждающей жидкости
V393 Дополнительный топливный насос
Z19 Нагревательный элемент лямбда-зонда

* Только для а/м с МКП

1 Шина данных CAN Low
2 Шина данных CAN High


Статья взята с http://autoholding.net