1.2 TSI
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Transcript of 1.2 TSI
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Service Training
Selbststudienprogramm 443
Der 1,2l-77kW-TSI-Motor mit TurboaufladungKonstruktion und Funktion
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Dieser 1,2l-77kW-TSI-Motor ersetzt den 1,6l-75kW-Motor mit Saugrohreinspritzung. Ihm gegenber erzielt er wesentlich verbesserte Fahrleistungen, bei deutlich reduziertem Kraftstoffverbrauch und dadurch geringerem CO2-Aussto. Der Aspekt der CO2-Emission ist mittlerweile zu einem wichtigen Faktor gewor-den, der zu der Kaufentscheidung des Kunden beitrgt.
Konsequent verfolgt Volkswagen seine TSI-Strategie und setzt mit dem neuen 1,2l-TSI-Motor die Erfolgsstory dieser Motorenfamilie fort. Die Weiterentwicklung der Motorentechnik dieser kleinen aber kraftvollen Motorenbaureihe setzt auf konsequente Leistungsoptimierung und Leichtbau. Der Motor mit neuem Aluminium-Zylinderblock und einem neu entwickelten Brennverfahren kombiniert Ansprechverhalten, Verbrauch und Kosten fr die Volumenmotorisierung von Volkswagen.
Auf den folgenden Seiten stellen wir Ihnen die Konstruktion und Funktion des neuen 1,2l-77kW-TSI-Motors mitTurboaufladung vor.
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Das Selbststudienprogramm stellt die Konstruktion und Funktion von Neuentwicklungen dar!Die Inhalte werden nicht aktualisiert.
Aktuelle Prf-, Einstell- und Reparaturanweisungen entnehmen Sie bitte der dafr vorgesehenen Service-Literatur.
AchtungHinweis
Weitere Informationen zu Motormechanik und Motormanagement finden Sie im Selbststudienprogramm 405 Der 1,4l-90kW-TSI-Motor mit Turboaufladung.
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Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4Der 1,2 l-77 kW-Motor mit Turboaufladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Motormechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Der Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Das zweiteilige Steuergehuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Der Zylinderblock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Der Ventil- und Kurbeltrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Der Zylinderkopf mit Zwei-Ventiltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Die Einfachaufladung mit Abgas-Turbolader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Die Kurbelgehusebe- und entlftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16Die lversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17Die Khlsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Motormanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Die Systembersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Das Motorsteuergert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Die Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Funktionsplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Die Spezialwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Prfen Sie Ihr Wissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Auf einen Blick
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Einleitung
Der 1,2l-77kW-Motor mit Turboaufladung
Die Grundlage fr diesen Motor ist der 1,4l-90kW-TSI-Motor mit Turboaufladung.Bei der Entwicklung des 1,2l-77kW-TSI-Motors standen drei Ziele im Vordergrund:
- das Gewicht gegenber dem 1,4l-90kW-TSI-Motor zu verringern,
- die innere Reibung zu reduzieren und- ein Drall-Brennverfahren zu entwickeln
Die technischen Merkmale
Ein neu entwickelter Aluminium-Zylinderblock mit innovativen Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss
Der 2V-Zylinderkopf mit schrg hngenden Venti-len und Rollenschlepphebel-Ventiltrieb mit Steuer-kette (Ventilwinkel 12, Dachbrennraum)
Eine Stahlkurbelwelle mit auf 42mm reduzierten Pleuel- und Hauptlager-Durchmessern
Eine reibungsarme Leichtbau-Kolbengruppe mit einem Ringpaket mit reduzierten Tangentialkrften
Ein lkreislauf mit verringertem ldurchsatz und einer lpumpe mit optimiertem Wirkungsgrad
Eine abschaltbare Khlmittelpumpe
Ein geteiltes, servicefreundliches Leichtbau-Steuer-gehuse mit Abdeckungen aus Kunststoff und Magnesium
Ein Abgas-Turboladermodul mit elektrischem Ladedrucksteller
Eine im Zylinderblock und Zylinderkopf integrierte Kurbelgehuseentlftung mit labscheidung
Ein Zndtrafo
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Drehmoment- und Leistungsdiagramm
Das maximale Drehmoment von 175Nm wird bei einer Drehzahl von 1550 bis 4100 1/min erreicht. Somit liegt das Drehmoment bei 1550 1/min um ca. 45% ber dem des Vorgngermotors.Die maximale Leistung von 77kW erzielt der Motor bei einer Drehzahl von 5000 1/min.
Motorkennbuchstaben CBZB
Bauart 4-Zylinder-Reihenmotor
Hubraum 1197cm3
Bohrung 71mm
Hub 75,6mm
Ventile pro Zylinder 2
Verdichtungsverhltnis 10 : 1
max. Leistung 77kW bei 5000 1/min
max. Drehmoment 175Nm bei 1550-4100 1/min
Motormanagement Continental Simos 10
Kraftstoff Super bleifrei mit ROZ 95
Abgasnachbehandlung Drei-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung
Abgasnorm EU5
185
165
145
125
105
85
65
45
25
[Nm]
70
60
50
40
30
20
10
0
[kW]
1000 2000 3000 4000 5000 [1/min]
Leistung [kW]Drehmoment [Nm]
80
90205
Die technischen Daten
6000
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Motormechanik
Das zweiteilige SteuergehuseDas Steuergehuse besteht aus zwei Einzelteilen.Die obere Abdeckung besteht aus Kunststoff und lsst sich einzeln abbauen.Die untere Abdeckung besteht aus Magnesium-Druckguss. Sie wird mit speziellen Schrauben aus einer Aluminiumlegierung befestigt und kann ohne Abnahme des Zylinderkopfes abgebaut werden.
Der MotorMit konstruktiven Manahmen zur Gewichts-reduzierung konnte das Motorgewicht des 1,2l-77kW -TSI-Motors gegenber dem des 1,4l-90kW-TSI-Motors um 24,5kg gesenkt werden. Aber auch die Verringerung der Reibung und das neue Brennverfahren tragen zum Erreichen der Entwicklungsziele bei.
Gewichtsbilanz im Vergleich
1,4l-90kW-
TSI-Motor
Gesamt -24,5kg
Zylinderblock
Kurbelwelle
Zylinderkopf mitVentiltrieb
Steuergehuse
Nebenaggregate
obere Steuergehuseabdeckung
untere Steuergehuseabdeckung
Beachten Sie, dass Sie fr die Montage des unteren Steuergehuses ausschlielich die hierfr erforderlichen Aluminium-schrauben verwenden.
unbeschichtete Aluminiumschrauben
114kg 89,5kg
-14,5kg
-2,0kg
-3,5kg
-2,0kg
-2,5kg
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Der Zylinderblock
Der Zylinderblock besteht aus Aluminium-Druckguss. Dadurch ist sein Gewicht gegenber dem des Zylinderblocks aus Grauguss mit Lamellengraphit, wie er beim 1,4l-90kW-TSI-Motors eingesetzt wird, um 14,5kg leichter.Wie schon bei dem 1,4l-90kW-TSI-Motor ist der Zylinderblock als Open-Deck-Konstruktion ausgefhrt. Das bedeutet, dass es keine Stege zwischen der ueren Wand und den Zylinderrohren gibt.
Dies hat zwei Vorteile:
- Es knnen sich in diesem Bereich keine Luftblasen bilden, die besonders beim Zweikreis-Khlsystem zu Entlftungs- und Khlungsproblemen fhren wrden.
- Bei der Verschraubung des Zylinderkopfes mit dem Zylinderblock ist die Zylinderverformung durch die Entkopplung von Zylinderrohr und Zylinderblock geringer und gleichmiger als bei einer Closed-Deck-Bauweise mit Stegen. Das fhrt zu einem geringeren lverbrauch, da die Kolbenringe diese verminderte Verformung besser ausgleichen knnen.
Die Grauguss-Zylinderlaufbuchsen
Die eingegossenen Grauguss-Zylinderlaufbuchsen haben zum Zylinderblock hin ein Rillenprofil mit Hinterschnitt. Dieses Profil sorgt fr eine feste, unlsbare Verbindung (Verklammerung) zwischen dem Zylinderblock und den Zylinderlaufbuchsen. Das fhrt zu einem geringeren Verzug des Zylinderblocks. Zustzlich wird eine ungleichmige Wrmeverteilung, wie sie bei Grauguss-Zylinderlaufbuchsen ohne Hinterschnitt durch Spaltbildung vorkommt, vermieden.
Zylinderlaufbuchse mit Rillenprofil
Zylinderblock
Zylinderrohruere Wand
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Hinterschnitt
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Motormechanik
Der Ventiltrieb
- Der Ventiltrieb ist von der 4-Ventil- auf die 2-Ventiltechnik umgestellt.
- Die Nockenwellenlagerung ist zur weiteren Rei-bungsreduzierung und Gewichtseinsparung ver-kleinert.
- Die Spann- und Gleitschienen konnten aufgrund der 2-Ventiltechnik mit reibungsarmen, groen Radien ausgefhrt werden.
Die Nockenwelle wird ber einen wartungsfreien Kettentrieb angetrieben. Die Spannung der Kette erfolgt durch einen hydraulischen Kettenspanner. Er drckt unterhalb des Nockenwellenrades die Spannschiene gegen die Kette. Die der Spannschiene gegenberliegende Gleitschiene verhindert, dass die Kette zu stark schwingt.
Nockenwelle in2-Ventiltechnik
Kettenrad Nockenwelle
Gleitschiene
hydraulischer Kettenspanner
Spannschiene
Kettenrad Kurbelwelle
Zahnkette Ventiltrieb
Der Ventil- und KurbeltriebAm Kurbel- und Ventiltrieb wurden eine Reihe von Manahmen umgesetzt, um die Reibung und das Gewicht zu verringern sowie die Steifigkeit der Kurbelwelle zu erhhen.
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Der Kurbeltrieb
- Die Durchmesser der Kurbelwellen- und der Pleuellager sind auf 42mm reduziert.
- Um die Steifigkeit der Kurbelwelle zu erhhen, sind die Breiten der Kurbelwellen- und Pleuellager verkleinert.
- Im biegekritischen Bereich der Kurbelwelle sind die Wangen breiter ausgefhrt.
- Die Kolbenringe besitzen eine geringere Tangentialspannung.
Die lpumpe wird ebenfalls ber eine wartungsfreie Zahnkette angetrieben.
Kolbenringe
Kurbelwelle
Kurbelwellenlager
Pleuellager
lpumpe
Zahnkette lpumpenantrieb
Wange
Kettenrad lpumpe
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Motormechanik
Der Zylinderkopf mit Zwei-VentiltechnikDie Umstellung von Vier- auf Zwei-Ventiltechnik verringert die Reibung und das Gewicht. Allerdings ist dadurch auch eine neue Anordnung der Einspritzventile und der Zndkerzen erforderlich. Durch die Erfahrungen mit der Direkteinspritzung in der TSI-Motorenfamilie konnten die Anforderungen fr diesen Motor bezglich Gemischauf-bereitung, Ladungsbewegung und Brenngeschwindigkeit festgelegt und auf die Auslegung eines Zwei-Ventil-Brennverfahrens mit festen Steuerzeiten bertragen werden.
Die technischen Merkmale des Zylinderkopfes sind:
- Ventile sind in einem Winkel von jeweils 12 gegenber der senkrechten Motorachse geneigt
- Ventiltellerdurchmesser der Einlassventile 35,5mm und der Auslassventile 30mm
- langhubige Auslegung der Kolben mit einem Hub von 75,6mm und einem Bohrungsdurchmesser von 71mm erhht die Ladungsbewegung bei Ein- und Auslasstakt
- natriumgefllte Auslassventile
Die Hochdruck-Einspritzventile sind einlassseitig und die Zndkerzen auslassseitig verbaut.
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Ventilwinkel
senkrechte Motorachse
AuslassseiteEinlassseite
Durchmesser Auslassventil: 30mmDurchmesser Einlassventil: 35,5mm
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09Die Einlassventile
Die Ventilsitze der Einlassventile besitzen eine spezielle Ausformung (Ventilmaskierung). Sie sorgt dafr, dass die Luft bei geringen Ventilhben nur in einem bestimmten Bereich in den Zylinder einstrmen kann. Dabei wird sie so in Richtung Zylinderwand gefhrt, dass ein strkerer Drall und eine hhere Strmungsgeschwindigkeit entstehen. Die Bildung eines homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum wird untersttzt.
Der Drallkanal
Aufgrund der Zwei-Ventiltechnik wurde fr eine sehr gute Gemischbildung ein neues Drall-Brennverfahren entwickelt. Dabei ist der Ansaugkanal so gestaltet, dass die Frischluft mit einer rotierenden Bewegung in den Zylinder einstrmt. Zusammen mit der Ventilmaskie-rung ergibt sich so eine ausgeprgte Drallbewegung der einstrmenden Luft im gesamten Brennraum zwi-schen Kolbenmulde und Brennraumdach. Daraus resultiert eine effiziente Gemischbildung und -aus-breitung im Brennraum, ein geringer Zndverzug, eine hohe Brenngeschwindigkeit sowie eine hohe Klopffestigkeit.
Einlasskanal
Einlassventil
Drallkanal
Drallbewegung der einstrmenden Luft
Strmungsverhalten ohne Maskierung
Strmungsverhalten mit Maskierung
einstrmendeLuft
Brennraum
Einlassventil
Drallbewegung wird durchMaskierung verstrkt
Ventilsitz
Ventilmaskierung
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Motormechanik
Die Steuerzeiten
Bei der Auslegung der Steuerzeiten wurde auf folgende Ziele geachtet:
- hohe Laufruhe im Leerlauf
- gute Volllastbeschleunigung bei niedrigen Dreh-zahlen
- geringe Ladungswechselverluste
Die Manahmen
- Fr eine gute Laufruhe im Leerlauf und whrend der Doppeleinspritzung beim Katheizen ist eine geringe Ventilberschneidung erforderlich. Dadurch wird vermieden, dass die ausgestoenen Abgase wieder angesaugt werden und die Gemischbildung verschlechtern.
- Um zu verhindern, dass ausgestoenes Abgas vom gerade im Ansaugtakt befindlichen Zylinder angesaugt wird, werden die Auslassventile ber einen Bereich von 180 KW geffnet. Dadurch sind die Auslasseventile des ausschiebenden Zylin-ders rechtzeitig geschlossen und die Restgase im ansaugenden Zylinder werden weiter verringert.
- Fr eine gute Volllastbeschleunigung bei niedri-gen Drehzahlen werden die Einlassventile ber einen Bereich von ca. 175 geffnet. Damit ist sichergestellt, dass das Einlassventil geschlossen ist, bevor das Frischgas durch den aufsteigenden Kolben wieder heraus geschoben wird.
- Um mglichst viel Frischgas in die Zylinder zu bekommen, wurde der Ventilhub gegenber dem des 1,4l-90kW-TSI-Motors von 9mm auf 9,5mm erhht.
* Die Steuerzeiten beziehen sich auf 1mm Ventilffnung.
1*
2
3
4
5
6
7
8
99,5
Vent
ilff
nung
[m
m]
Kurbelwinkel []
AuslassventilEinlassventil
8 vor UT 8 vor OT 19 nach OT 13 nach UT
UTUT OT
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Die Hochdruck-Einspritzventile
Auch die Hochdruck-Einspritzventile haben einen mageblichen Einfluss auf die Gemischbildung.Je kleiner zum Beispiel die Trpfchengre des eingespritzten Kraftstoffes ist, umso schneller vermischt er sich mit der einstrmenden Frischluft.Der Einspritzdruck liegt zwischen 40bar und 125bar.
Einflussgren auf die Gemischbildung sind:
- Anzahl und Strahlausrichtung der Einspritzstrahlen
- Einspritzdruck
- Einspritzzeit
- Trpfchengre
Die sechs Einzelstrahlen eines jeden Einspritzventils sind so angeordnet, dass sich eine optimale rum-liche Ausrichtung ergibt.
Damit wird eine schnelle und effiziente Durch-mischung mit der aus dem Drallkanal einstrmenden Luft gewhrleistet.
Hochdruck-Einspritzventil mit6 Einzelstrahlen
KolbenZylinderblock
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Motormechanik
Die Einfachaufladung mit Abgas-Turbolader
Die Ladeluftstrecke
Da der Fahreindruck bei einem Aufladekonzept ganz wesentlich vom Ansprechverhalten des Abgas-Turboladers abhngt, wurde das Saugrohrvolumen verkleinert. Dadurch muss der Abgas-Turbolader ein geringeres Volumen verdichten und der erforderliche Ladedruck wird schneller erreicht.Wie beim 1,4l-90kW-TSI-Motor wird auch bei diesem Motor eine flssigkeitsgekhlte Ladeluftkhlung eingesetzt. Dabei wird die Ladeluft von einem mit Khlmittel durchstrmten Ladeluftkhler im Saugrohr gekhlt.
Unterschiede zum 1,4l-90kW-TSI-Motor
Die Regelung des Ladedruckes erfolgt ber einen elektrischen Ladedrucksteller. Das Magnetventil fr Ladedruckbegrenzung N75, die Druckdose und das Umluftventil fr Turbolader N249 sind entfallen.
Durch das schnelle Ansprechverhalten des elektrischen Ladedruckstellers wird das Wastegate im Schubbetrieb schnell geffnet und so das Lader-pumpen reduziert.
Saugrohr mit Ladeluftkhler
Abgas-Turbolader mit elektrischem Ladedrucksteller V465
AbgaskrmmerLuftfilter
Drosselklappen-steuereinheit J338
Ladedruckrohr
Ladedruckgeber G31 mitAnsauglufttemperatur-
geber G299
Saugrohrdruckgeber G71 mitAnsauglufttemperaturgeber G42
Wastegate
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Der Abgas-Turboladermodul mit elektrischem Ladedrucksteller
Die Anforderungen an den Abgas-Turbolader sind bei diesem Motor besonders hoch, da er TSI-typische Fahrleistungen, wie das frhe Ansprechverhalten und ein hohes Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen ermglichen soll.
Um die geforderte Fahrleistung zu erreichen, wurden neben der Verkleinerung des Saugrohres weitere Manahmen am Abgas-Turbolader durchgefhrt:
- Der Anstrmwinkel des Abgases auf das Turbinenrad wurde so gewhlt, dass das Trgheitsmoment des Turbinenrades mglichst leicht berwunden wird und das Turbinenrad dadurch schneller eine hohe Drehzahl erreicht.
- Das Wastegate wird ber einen elektrischen Ladedrucksteller verstellt, der ein sehr schnelles Ansprechverhalten und eine hohe Bettigungskraft hat.
Verdichterrad
elektrischer Ladedrucksteller V465
Wastegate
Turbinenrad
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Motormechanik
Die Kurbelgehusebe- und entlftung
Kurbelgehusebelftung
Mit der Kurbelgehusebelftung wird das Kurbel-gehuse durchgesplt und die Wasserbildungim l verringert. Die Belftung erfolgt ber einen Schlauch vom Luftfilter zum Nockenwellengehuse.
Ein Rckschlagventil gewhrleistet eine kontinuierliche Luftzufuhr und es knnen keine Blow-by-Gase direkt und ungefiltert abgesaugt werden. Weiterhin ist das Rckschlagventil so konstruiert, dass es bei einem berdruck im Kurbelgehuse ffnet. Dadurch sind Beschdigungen an Dichtungen aufgrund von berdruck ausgeschlossen.
Kurbelgehuseentlftung
Anders als beim 1,4l-90kW-TSI-Motor kommt eine intern gefhrte Kurbelgehuseentlftung zum Einsatz. Am Zylinderblock ist ein labscheider aus Kunststoff angeschraubt. In ihm wird das l von den Gasen getrennt und tropft zurck in die lwanne. Die Gase strmen nun vom Zylinderblock zum Zylinderkopf. Je nachdem, wo der grte Unterdruck herrscht, werden sie direkt in das Saugrohr eingeleitet oder sie strmen weiter zur Zylinderkopfhaube, bis hin vor das Verdichterrad des Abgas-Turboladers. Die interne Fhrung der Gase verhindert, dass die Kurbelgehu-seentlftung einfriert.
die interne Fhrung der Gase durch Zylinderblock, Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube
Luftzufhrung vom Luftfilter
Einleitung vor dem Verdichterrad des Abgas-Turboladers
Rckschlagventil
Rckschlag-ventil
Einleitung in dasSaugrohr mitRckschlagventil
Rckschlagventil
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lkreislauf
Die verkleinerten Haupt- und Pleuellager-abmessungen sowie der 2V-Ventiltrieb mit nur einer Nockenwelle fhren zu einem deutlich abgesenkten lbedarf des Motors. Dadurch kann eine kleinere lpumpe verbaut und die durchschnittliche Arbeitsleistung gegenber der geregelten lpumpe um ca. 50% reduziert werden.
Die Druckregelung erfolgt ber ein Druckregelventil hinter dem lfilter. Damit wird sicher gestellt, dass unabhngig von der Beladung des lfilters immer ein ausreichender ldruck im Motor vorhanden ist.
lpumpenantrieb
Die Duo-Centric-lpumpe ist unten am Zylinderblock angeschraubt und wird ber einen wartungsfreien Zahnkettentrieb von der Kurbelwelle angetrieben. Um die Reibung gering zu halten, ist sie als Sumpfl-pumpe ausgefhrt und wird mit einer niedrigen Dreh-zahl (bersetzungsverhltnis = 0,6) angetrieben.
Die lversorgung
lfilter
Sumpflpumpe
Kettenrad Kurbelwelle
Kettenrad lpumpe
SumpflpumpeZahnkette
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Motormechanik
Die KhlsystemeWie beim 1,4l-90kW-TSI-Motor besitzt auch dieser Motor bis auf zwei Verbindungsstellen zwei voneinander unabhngige Khlsysteme. Ein System, um wie bisher den Motor zu khlen und ein Zweites, um die Ladeluft zu khlen. Durch die beiden Verbindungsstellen kann ein gemeinsamer Ausgleichsbehlter verwendet werden. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Motor-Khlsystem und dem Ladeluft-Khlsystem kann bis zu 100 C betragen.
Besonderheiten Motor-Khlsystem
- abschaltbare, mechanische Khlmittelpumpe- Zweikreis-Khlsystem fr unterschiedliche Khlmit-
teltemperaturen im Zylinderkopf und Zylinderblock
Besonderheiten Ladeluft-Khlsystem
- elektrische Pumpe fr Khlmittelumlauf- flssigkeitsdurchstrmter Ladeluftkhler im
Saugrohr
Um die Khlleistung des Ladeluft-Khlkreises sicherzustellen, muss er nach jedem ffnen entlftet werden. Die Entlftung erfolgt entweder mit dem Khlsystem-Befllgert -VAS 6096- oder ber die Gefhrte Funktion Khlsystem auffllen und entlften. Beachten Sie bitte die Hinweise im ELSA.
Legendea Ausgleichsbehlterb Wrmetauscher fr Heizungc Pumpe fr
Khlmittelumlauf V50d abschaltbare, mechanische
Khlmittelpumpee Ladeluftkhler im Saugrohrf Thermostat 1
vom Zylinderkopfg Thermostat 2
vom Zylinderblockh lkhleri Abgas-Turboladerj Zusatzkhler Ladeluftsystemk Khlerl Rckschlagventilm Drossel
a
b
n
l
c
d e f
g
h
j
im
Motor-KhlsystemLadeluft-Khlsystem
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Das Motor-Khlsystem
Auch bei diesem Motor kommt die bewhrte Zweikreiskhlung zum Einsatz. Die getrennte Fhrung des Khlmittels im Zylinderkopf und im Zylinderkurbelgehuse ermglicht einen unterschiedlichen Beginn der Khlung in beiden Bauteilen. Gesteuert wird die Khlmittelfhrung durch zwei Thermostate im Khlmittel-Verteilergehuse. Ein Thermostat fr den Zylinderkopf, das andere fr den Zylinderblock.
Das Zweikreis-Khlsystem hat folgende Vorteile:
- Der Zylinderblock wird schneller erwrmt, weil das Khlmittel bis zum Erreichen von 87C im Zylinder-block verbleibt. Die schnellere Erwrmung der Zylinderwnde reduziert die Emissionen an Kohlenwasserstoffen.
- Der getrennte Khlkreislauf fr den Zylinderkopf ermglicht eine frhzeitige Khlung der Brenn-rume. Dadurch werden eine bessere Fllung, eine geringere Klopfgefahr und weniger Stickoxi-demissionen erreicht.
Besondere Merkmale am Motorkhlsystem:
Um den Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen weiter zu senken, kommt eine abschaltbare, mechanische Khlmittelpumpe zum Einsatz, die whrend der Warmlaufphase kein Khlmittel frdert. Dazu wird der Khlmittelzufluss in den Zylinderblock und Zylinderkopf unterdruckgesteuert mit einer Blende versperrt.
Thermostat 2 Zylinderblock
87C
Thermostat 1Zylinderkopf
87C
Unterdruckanschluss
abschaltbareKhlmittelpumpe
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Motormechanik
Die abschaltbare Khlmittelpumpe
Damit der Motor mglichst schnell seine Betriebstem-peratur erreicht, wird die Frderung des Khlmittels bis zu einer Khlmitteltemperatur von 90C abge-schaltet. Dadurch steht das Khlmittel im Motor und wird schneller erwrmt.Der Kraftstoffverbrauch, die CO2- und die Abgasemissionen sinken.
Die Khlmittelfrderung wird abgeschaltet:
- bei Heizung aus, bis die Khlmitteltemperatur 90C betrgt und
- bei Heizung ein, fr eine Dauer von bis zu zwei Minuten.
So funktioniert es
Ventil fr Khlmittelregelung N513
KhlmittelpumpeS443_053
Die Khlmittelpumpe ist eingeschaltet:
Wird der Motor bei einer Khlmitteltemperatur von 30C oder mehr gestartet, ist die Khlmittelpumpe von Anfang an eingeschaltet. Das Khlmittel wird wie bei einer herkmmlichen Khlmittelpumpe zum Zylinderblock und Zylinderkopf gefrdert.
Flgelrad frdert
Khlmittel-Frderstrom zum Zylinderblock und Zylinderkopf
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Khlmittelpumpe ist abgeschaltet:
Das Ventil fr Khlmittelregelung wird vom Motor-steuergert angesteuert und gibt den Weg zum Saug-rohr frei. Durch den Unterdruck im Saugrohr wird die Membran nach links gezogen. Dadurch, dass die Blende und die Membran ber ein Gestnge mitein-ander verbunden sind, wird die Blende ber das Fl-gelrad geschoben bis sie am Anschlag anliegt.Es wird kein Khlmittel mehr gefrdert.
Die Khlmittelpumpe wird wieder eingeschaltet:
Zum Wiedereinschalten wird das Ventil fr Khlmittel-regelung mehrmals fr eine Sekunde im Abstand von ca. 7 Sekunden ein- und ausgeschaltet.Dadurch wird sichergestellt, dass sich das warme Khlmittel aus dem Motor nur langsam mit dem kalten Khlmittel vermischt.Bei einer Heizanforderung wird die Khlmittelpumpe sofort eingeschaltet.Das Ventil fr Khlmittelregelung wird nicht mehr angesteuert, der Unterdruck abgebaut und die Feder drckt die Blende in die Ausgangslage zurck.Das Flgelrad ist wieder frei und frdert das Khlmit-tel in Richtung Motor.
Anschlag
Der Khlmittel-Frderstrom wird durch die Blende abgeblockt.
Unterdruckleitung vom Ventil fr Khlmittelregelung N513
Membran
Gestnge
Blende
Flgelrad
S443_083
Betrgt die Khlmitteltemperaturbeim Motorstart weniger als 30C, wird die Khlmittelpumpe ber das Ventil fr Khlmittelregelung abgeshaltet.
Flgelrad frdert
voller Khlmittel-Frderstrom
Blende wird von der Feder zurckgedrckt
FederS443_115
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.20
09
Motormanagement
Die SystembersichtSaugrohrdruckgeber G71 mitAnsauglufttemperaturgeber G42
Ladedruckgeber G31 mitAnsauglufttemperaturgeber G299
Motordrehzahlgeber G28
Hallgeber G40
Drosselklappen-Steuereinheit J338 mitWinkelgeber 1 und 2 fr Drosselklappenantrieb bei elektrischer Gasbettigung G187 und G188
Gaspedalstellungsgeber G79 undGaspedalstellungsgeber 2 G185
Kupplungspositionsgeber G476
Bremspedalstellungsgeber G100
Kraftstoffdruckgeber G247
Klopfsensor G61
Khlmitteltemperaturgeber G62
Khlmitteltemperaturgeber am Khlerausgang G83
Lambdasonde G39
Lambdasonde nach Katalysator G130
Drucksensor fr Bremskraftverstrkung G294
Zusatz-Eingangssignale
Diagnose-Interface fr DatenbusJ533
Diagnoseanschluss
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09
Steuergert fr Kraftstoffpumpe J538Kraftstoffpumpe G6
Einspritzventil fr Zylinder 1 bis Zylinder 4 N30 - N33
Zndtrafo N152
Drosselklappen-Steuereinheit J338 mitDrosselklappenantrieb fr elektrische Gasbettigung G186
Stromversorgungsrelais fr Motronic J271
Regelventil fr Kraftstoffdruck N276
Ladedrucksteller V465
Ventil fr Khlmittelregelung N515
Relais fr Khlmittelzusatzpumpe J496Pumpe fr Khlmittelumlauf V50
Magnetventil fr Aktivkohlebehlter N80
Heizung fr Lambdasonde Z19
Heizung fr Lambdasonde nach Katalysator Z29
Steuergert im Schalttafeleinsatz J285 mitFehlerlampe fr elektrische Gasbettigung K132 undAbgas-Warnleuchte K83
Motorsteuergert J623mit Geber fr Umgebungsdruck
Zusatz-AusgangssignaleS443_097
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09
Motormanagement
Das Motorsteuergert J623Das Motormanagement ist die Simos 10. Es beinhaltet die gleichen Funktionen, wie beim 1,4l-90kW-TSI-Motor.
Die Doppeleinspritzung
Doppeleinspritzung bis 3000 1/min
Die Doppeleinspritzung vom Leerlauf bis zur Volllast bei bis zu 3000 1/min dient der gleichmigeren Gemischaufbereitung.
Die erste Einspritzung erfolgt vor Znd- OT whrend des Ansaugtaktes. Dabei wird kennfeldabhngig 50 - 80% des insgesamt einzuspritzenden Kraftstoffes eingespritzt.
Bei der zweiten Einspritzung wird die restliche Kraft-stoffmenge zu Beginn des Verdichtungstakes einge-spritzt. Dadurch lagert sich weniger Kraftstoff an der Zylinderwand ab. Der Kraftstoff verdampft fast voll-stndig und die Gemischbildung wird verbessert. Des Weiteren entsteht im Bereich der Zndkerzen ein etwas fetteres Gemisch als im Rest des Brennraumes. Das verbessert den Verbrennungsablauf und verringert die Klopfneigung.
Doppeleinspritzung beim Katheizen
Beim Katheizen mit Doppeleinspritzung wird der Katalysator schneller aufgeheizt als mit Einzeleinsprit-zung. Die Doppeleinspritzung ermglicht einen stabilen Motorlauf bei spten Zndwinkeln. Durch die spte Verbrennung wird der Katalysator mit erhhten Abgastemperaturen und -massenstrmen beauf-schlagt.Alles zusammen trgt zur Abgasemissions- und Verbrauchssenkung bei.
Der erste Teil der Einspritzung mit 80% der Gesamt-kraftstoffmenge erfolgt whrend des Ansaugtaktes. Dadurch wird eine gleichmige Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches herbeigefhrt.
Bei der zweiten Einspritzung wird eine geringe Kraft-stoffmenge vor Znd- OT eingespritzt.
Kraftstoff-Hochdruckpumpe
Kraftstoffzufuhr
Motorsteuergert
Hochdruck-Einspritzventile
N30-N33
Doppeleinspritzung bei Leerlauf bis Volllastbis zu 3000 1/min
Katheizen
Kraftstoff-Verteilerrohr
S443_088
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VO
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1.12
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09
Die Ladedruckregelung
Die Ladedruckregelung bestimmt die Luftmasse, die vom Abgas-Turbolader verdichtet und in die Zylinder gepumpt wird. Fr eine mglichst genaue Regelung sind zwei Druckgeber mit jeweils einem Ansauglufttemperaturgeber verbaut.
Saugrohrdruckgeber G71 mit Ansauglufttemperaturgeber G42
Aus den Signalen von Saugrohrdruckgeber und Ansauglufttemperaturgeber wird vom Motorsteuergert die Luftmasse im Saugrohr hinter dem Ladeluftkhler berechnet. Je nach berechneter Luftmasse wird der Ladedruck kennfeldabhngig angepasst und auf bis zu 2,1bar (absolut) erhht.Das Signal des Ansauglufttemperaturgebers dient als Korrekturwert fr den Ladedruck, da die Temperatur Einfluss auf die Dichte der Ladeluft hat.
Ladedrucksteller V465 mitintegriertem Wegsensor
Ladedruckgeber G31mit Ansauglufttemperatur-
geber G299
Saugrohr-druckgeber G71 mit Ansaugluft-temperatur-geber G42
Geber fr Umge-bungsdruck im
Motorsteuergert
Geber fr Umgebungsdruck
Der Geber fr Umgebungsdruck im Steuergert misst den Umgebungsluftdruck. Dieser dient als Korrekturwert fr die Ladedruckregelung, da die Dichte der angesaugten Luft mit zunehmender Hhe abnimmt.
Ladedruckgeber G31 mit Ansauglufttemperaturgeber G299
Das Signal des Ladedruckgebers wird zur Regelung und berwachung des Ladedruckes bentigt. Anahnd des Signals des Ansauglufttemperaturgebers wird der Ladedruck bei zu hoher Temperatur zum Schutz der Bauteile heruntergeregelt.
S443_042
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VO
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1.12
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09
Motormanagement
Der Ladedrucksteller V465
Der Ladedrucksteller ist ein Bestandteil des Abgas-Turboladers.
Aufgabe
Er dient zur Regelung des Ladedruckes
Die Vorteile des elektrischen Ladedruckstellers gegen-ber dem pneumatischen Magnetventil fr Lade-druckbegrenzung sind:
- Eine schnelle Verstellzeit und damit ein schnellerer Ladedruckaufbau
- Eine hohe Bettigungskraft, wodurch das Wastegate auch bei hohen Abgasmassenstrmen sicher geschlossen bleibt, um den Soll-Ladedruck zu erreichen.
- Das Wastegate kann unabhngig vom Ladedruck bettigt werden. Dadurch kann das Wastegate im unteren Last-/Drehzahlbereich geffnet werden. Der Grundladedruck sinkt und der Motor muss eine geringere Ladungswechselarbeit verrichten.
Auswirkung bei Ausfall
Bei einem elektrischen Ausfall wird das Wastegate ber den Abgasmassenstrom aufgedrckt.Bei einem mechanischen Ausfall wird das Wastegate vom elektrischen Ladedrucksteller geffnet, bzw. die Drosselklappe entsprechend geschlossen.Es erfolgt in beiden Fllen kein Ladedruckaufbau.
Ladedrucksteller V465
Wastegate
S443_110
Die Aktoren
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VO
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09Abgaskrmmer
Ladedrucksteller V465
Wastegate geschlossen
So funktioniert es
Das Motorsteuergert berechnet je nach Drehmo-mentanforderung den erforderlichen Soll-Ladedruck, um die notwendige Luftmasse in den Zylinder zu frdern.Bis dieser Soll-Ladedruck erreicht ist, bleibt das Wastegate geschlossen. So wird der gesamte Abgas-strom in Richtung Turbinenrad geleitet und treibt die-ses an. Das Turbinenrad ist ber eine gemeinsame Welle mit dem Verdichterrad der Frischluftseite ver-bunden. Dieses verdichtet die angesaugte Luft bis der Soll-Ladedruck erreicht ist.
Abgasseite des Turboladers mit Wastegate
Ist der Soll-Ladedruck erreicht, wird das Wastegate auf die fr den Soll-/Ist-Ladedruck bentigte Position geregelt.Wird zum Beispiel das Wastegate weiter geffnet, strmt ein Teil des Abgasstromes am Turbinenrad vor-bei. Damit sinkt die Drehzahl des Turbinen- und des Verdichterrades. Die angesaugte Luft wird nicht mehr so stark verdichtet und der Ladedruck sinkt.Den erforderlichen Verstellweg des Wastegate ber das Gestnge berechnet das Motorsteuergert anhand des Ist- und des Soll-Ladedruckes.Mit dem Ladedruckgeber G31 wird der Ist-Ladedruck gemessen.
Wastegate geffnet
Turbinenrad
Wastegate Gestnge
Turbinenrad
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Motormanagement
Regelablauf
Das Motorsteuergert berechnet aus der Drehmomentanforderung den erforderlichen Soll-Ladedruck.Weicht der Ist-Ladedruck vom Soll-Ladedruck ab, wird das Wastegate weiter geffnet (Ladedruck sinkt) bzw. weiter geschlossen (Ladedruck steigt). In der Startstellung ist das Wastegate geschlossen.
Wastegate geschlossen/geffnet
Um den Soll-Ladedruck zu erreichen, errechnet das Motorsteuergert die erfordrliche Wastegateposition und steuert den elelektrischen Ladedrucksteller mit einem PWM-Signal an.Um die erforderliche Wastegateposition und damit den Soll-Ladedruck einstellen zu knnen, ist im Lade-drucksteller ein Lagesensor verbaut. Es ist ein Hallsen-sor, der ber einen Hebel mit dem Verstellmechanismus verbunden ist.
Motorsteuergert
Gestnge zum WastegateElektromotor mit
Verstellmechanismus
Dauermagnete
Hallsensor
Durch eine Feder werden die Dauermagnete gegen einen Hebel gedrckt, der sich zusammen mit dem Gestnge bewegt. Dadurch gleiten die beiden Magnete mit jeder Verstellung des Wastegate am Hallgeber vorbei.
Anhand der magnetischen Feldstrke erkennt die Sensorelektronik bzw. das Motorsteuergert die Stel-lung des Verstellmechanismus und damit die Position des Wastegate.
Das Gestnge ffnet und schliet das Wastegate.
Motorsteuergert
Feder
Hebel
Hallsensor
Dauermagnete
Lagesensor
S443_112
S443_111
Verstell-hebel
Hebel
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09
Die Kontrollleuchte fr Khlmitteltemperatur K28 wird eingeschaltet.Befindet sich die Khlmittelpumpe im eingeschalteten Zustand, dauert es lnger, bis der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat.
Das Ventil fr Khlmittelregelung N513
Das Ventil ist auf der Keilrippenriemenseite des Motors seitlich an das Saugrohr abgeschraubt.
Aufgabe
Das Ventil fr Khlmittelreglung wird vom Motorsteu-ergert mit einem PWM-Signal angesteuert. Es gibt den Weg zum Unterdrucksystem des Motors frei. Mit Hilfe des Unterdruckes aus dem Saugrohr wird die Khlmittelpumpe an- bzw. abgeschaltet.
Auswirkung bei Ausfall
Fllt das Ventil aus, wird die Khlmittelpumpe nicht mehr bedarfsgerecht an- bzw. ausgeschaltet werden.
Befindet sie sich im abgeschalteten Zustand, wird die Blende durch Federn in die Ausgangsstellung gedrckt. Ist das nicht mglich, steigt die Khlmittel-temperatur unzulssig hoch an, da die Khlmittel-pumpe nicht frdert.
Der Zndtrafo N152
Der Zndtrafo fr die ruhende Hochspannungs-verteilung ist auf dem Saugrohr angeschraubt.
Aufgabe
Der Zndtrafo hat die Aufgabe, das Kraftstoff-Luftge-misch ber die Zndkerzen zum richtigen Zeitpunkt zu entznden. Der Zndwinkel wird fr jeden Zylinder individuell gesteuert.
Auswirkung bei Ausfall
Fllt der Zndtrafo aus, wird der Motor abgeschaltet. Es erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher des Motorsteuergertes und die Abgas-Warnleuchte wird eingeschaltet.
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S443_116Ventil fr Khlmittelregelung N513
Zndtrafo N152
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Funktionsplan
A Batterie
G39 LambdasondeG40 HallgeberG42 AnsauglufttemperaturgeberG71 SaugrohrdruckgeberG61 Klopfsensor 1G62 KhlmitteltemperaturgeberG100 BremspedalstellungsgeberG130 Lambdasonde nach KatalysatorG247 KraftstoffdruckgeberG476 Kupplungspositionsgeber
J271 StromversorgungsrelaisJ496 Relais fr Khlmittelzusatzpumpe
J519 BordnetzsteuergertJ623 Motorsteuergert
N80 Magnetventil 1 fr AktivkohlebehlterN152 ZndtrafoN276 Regelventil fr KraftstoffdruckN513 Magnetventil fr Khlmittelkreislauf
Q23- Zndkerzen 1 bis 4Q26
V50 Pumpe fr Khlmittelumlauf
Z19 Heizung fr LambdasondeZ29 Heizung fr Lambdasonde 1 nach Katalysator
J519J271
S S S S S S S SS
A
V50
J496 N80 N276
Z19G39 G130Z29 G100
G476
N152
G61 G62 G40
G247G42G71
J623
S
N30
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N513
30
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Q23 Q24 Q25 Q26
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G28 MotordrehzahlgeberG31 LadedruckgeberG79 GaspedalstellungsgeberG83 Khlmitteltemperaturgeber
am KhlerausgangG185 Gaspedalstellungsgeber 2G186 Drosselklappenantrieb fr
elektrische GasbettigungG187 Winkelgeber 1 fr Drosselklappenantrieb
bei elektrischer GasbettigungG188 Winkelgeber 2 fr Drosselklappenantrieb
bei elektrischer GasbettigungG294 Drucksensor fr BremskraftverstrkungG299 Ansauglufttemperaturgeber 2
J338 Drosselklappen-SteuereinheitJ519 BordnetzsteuergertJ533 Diagnose-Interface fr DatenbusJ538 Steuergert fr KraftstoffpumpeJ623 Motorsteuergert
N30 - Einspritzventile fr Zylinder 1 bis 4N33
V465 Ladedrucksteller
V465 G31G299
G28 G83 G294 G187 G188 G186J338
N31 N32 N33
J623
J519
J538
PlusMasseAusgangssignalEingangssignalCAN-Datenbus
S S
G79 G184
J533
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30
87
J285 J285 G1
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Service
Die Spezialwerkzeuge
Bezeichnung Werkzeug Verwendung
Gegenhalter 3415 mit Adapter 3415/2
Mit dem Gegenhalter und dem Adapter wird die Riemenscheibe festgehalten und die Befestigungsschraube der Riemenschraube gelst bzw. festgezogen.
Drehmoment-schlssel(drehwinkelge-steuert)VAS 6583
Der drehwinkelgesteuerte Drehmomentschlssel dient z. B. zum Anziehen der Schrauben des oberen und unteren Steuergehuses.
AbzieherT10112A
Mit dem Abzieher werden die Zndkerzenstecker von den Zndkerzen abgezogen.
ArretierbolzenT10414
Mit dem Arretierbolzen wird die Nockenwelle arretiert.
S443_092
S443_090
S443_093
S443_091
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Bezeichnung Werkzeug Verwendung
MotorhalterT10416 Mit dem Motorhalter knnen der Motor und das Getriebe nach
unten abgesenkt werden.
Montage-vorrichtungT10417
Die Montagevorrichtung dient zur Montage des Dichtringes an der Kurbelwellen-Riemenscheibeseite.
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S443_094
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Prfen Sie Ihr Wissen
1. Welche Aussage zur mechanischen Khlmittelpumpe ist richtig?
a) Die mechanische Khlmittelpumpe ist entfallen. Die elektrische Pumpe fr Khlmittelumlauf V50 hat deren Aufgabe bernommen.
b) Die mechanische Khlmittelpumpe wurde durch eine elektrische Khlmittelpumpe ersetzt. Diese wird beim Motorstart nicht eingeschaltet, wodurch der kalte Motor schneller warm wird.
c) Die mechanische Khlmittelpumpe wird bei kaltem Motorstart abgeschaltet, wodurch der kalte Motor schneller warm wird.
2. Welche Aussage zur Kurbelgehuseentlftung ist richtig?
a) Die Kurbelgehuseentlftung erfolgt vom Zylinderblock ber eine Verschlauchung in das Saugrohr.
b) Die Kurbelgehuseentlftung erfolgt intern und die Gase werden je nach Unterdruckverhltnissen in das Saugrohr oder vor das Verdichterrad des Abgas- Turboladers eingeleitet.
c) Die Kurbelgehuseentlftung erfolgt intern ber den Zylinderblock und wird dort in das Saugrohr eingelei-tet.
3. Wie erfolgt die Ladedruckregelung?
a) Die Ladedruckregelung erfolgt ber das Magnetventil fr Ladedruckbegrenzung N75 und eine Druckdose
b) Die Ladedruckregelung erfolgt ber den elektrischen Ladedrucksteller V465.
c) Die Ladedruckregelung erfolgt ber die Regelklappen- Steuereinheit J808.
Welche Antwort ist richtig?
Bei den vorgegebenen Antworten knnen eine oder auch mehrere Antworten richtig sein.
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4. Welche Aussage zum Steuergehuse ist richtig?
a) Das Steuergehuse ist einteilig ausgefhrt.
b) Das Steuergehuse ist zweiteilig ausgefhrt, Steuergehuse- Oberteil und Steuergehuse- Unterteil beste-hen aus Kunststoff
c) Das Steuergehuse ist zweiteilig ausgefhrt, das Steuergehuse- Oberteil besteht aus Kunststoff, das Steu-ergehuse- Unterteil aus Magnesium und wird mit speziellen Aluminiumschrauben befestigt.
5. Welches sind die Vorteile des elektrischen Ladedruckstellers?
a) schnelle Verstellzeit, dadurch schneller Druckaufbau
b) hohe Bettigungskraft, dadurch bleibt das Wastegate auch bei hohen Druckschwankungen sicher geschlossen
c) das Wastegate kann zu jeder Zeit bettigt werden, dadurch kann es im unteren Last-/ Drehzahlbereich geffnet werden, der Grundladedruck sinkt und der Motor muss eine geringere Ladungswechselarbeit ver-richten
Lsungen
1. c)
2. b)
3. b)
4. c)
5. a) , b), c)
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VOLKSWAGEN AG, WolfsburgAlle Rechte sowie technische nderungen vorbehalten.000.2811.00.00 Technischer Stand 11/2009
Volkswagen AG After Sales Qualifizierung Service Training VSQ-1 Brieffach 1995 D-38436 Wolfsburg
Dieses Papier wurde aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff hergestellt.
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