Принцип работы дизельного двигателя
Audi A6 C5. Силовой агрегат. Топливная система (дизель)

При работе дизельного двигателя свежий воздух, пройдя через фильтр, засасывается в цилиндры и сильно сжимается, в результате чего происходит его разогрев до температуры около 600°С. Когда поршень приближается к положению верхней мертвой точки в такте сжатия, в сжатый и разогретый воздух впрыскивается дизельное топливо и происходит его самовоспламенение. При запуске холодного двигателя температура сжатого в цилиндрах воздуха может не достигать требуемого значения и самовоспламенения топлива не происходит. В этом случае для прогрева цилиндров двигателя используются свечи накаливания. Время предварительного прогрева двигателя зависит от температуры двигателя. Работой системы предварительного прогрева двигателя управляет реле времени.

Для управления впрыском топлива в цилиндры дизельного двигателя используются следующие системы.

Для завихрения или предкамерного впрыска, впрыск топлива осуществляется в предкамеру соответствующего цилиндра, при этом горячая смесь загорается сразу. Однако количество кислорода находящееся в предкамере достаточно только для сгорания части впрыснутого топлива. Остальная, несгоревшая часть, потоком, возникшим при сгорании, выдувается в камеру сгорания и там сгорает полностью.

При непосредственном впрыске топлива, топливо, подаваемое топливным насосом высокого давления, непосредственно впрыскивается в камеру сгорания, а именно, в выемку в поршне. При этом топливный насос сжимает топливо до давления 900 бар, а впрыск топлива производится в два этапа. Вначале производится впрыск небольшого количества топлива, что улучшает условия зажигания основной части топлива. В результате более мягкое сгорание, аналогичное сгоранию при впрыске в предкамеру. При этом количество подаваемого в двигатель топлива регулируется электронной системой управления дизельного двигателя, что обеспечивает оптимальный режим работы двигателя при уменьшении расхода топлива.

При насосе/форсунке (двигатель 1,9-I 115/130 л.с.) на каждом цилиндре установлен собственный топливный насос. Топливный насос и форсунка представляют собой единый узел, так называемый насос/форсунка (см. рис. 4С.4). Насос/форсунка приводится в действие от кулачка распределительного вала через дополнительный рычаг и создает давление около 2000 бар, что обеспечивает очень тонкое распыление топлива. Для охлаждения сильно нагревающегося при этом топлива, используется радиатор, установленный в цепи возврата топлива.

Перед поступлением топлива в топливный насос и форсункам, оно очищается в топливном фильтре от воды и загрязнений. Поэтому необходимо из фильтра удалять воду и проводить его замену при техническом обслуживании.

Топливный насос необслуживаемый. Все подвижные части насоса смазываются с дизельным топливом. Топливный насос приводится в действие зубчатым ремнем.

Устройство дизельного двигателя
Audi 100 C3. Силовой агрегат. Дизельный двигатель

Дизельный двигатель

• 1 — масляный картер;
• 2 — прокладка картера;
• 3 — приемник масляного насоса;
• 4 — масляный насос;
• 5 — уплотнительное кольцо водяного насоса;
• 6 — водяной насос;
• 7 — зубчатое колесо коленчатого вала;
• 8 — ремень привода распределительного вала;
• 9 — болт крепления промежуточного шкива;
• 10 — крышка привода распределительного вала нижняя;
• 11 — виброгаситель;
• 12 — болт крепления виброгасителя к зубчатому колесу коленчатого вала;
• 13 — болт крепления зубчатого колеса коленчатого вала;
• 14 — ремень привода генератора;
• 15 — крышка привода распределительного вала верхняя;
• 16 — болт крепления зубчатого колеса распределительного вала;
• 17 — шайба;
• 18 — зубчатое колесо распределительного вала;
• 19 — крышка привода распределительного вала задняя;
• 20 — стойка крепления верхней крышки;
• 21 — промежуточный шкив;
• 22 — зубчатое колесо водяного насоса;
• 23 — масляный фильтр;
• 24 — головка блока цилиндров;
• 25 — болт крепления головки блока;
• 26 — прокладка крышки головки;
• 27 — крышка головки блока;
• 28 — пробка маслозаливной горловины;
• 29 — зубчатое колесо привода топливного насоса;
• 30 — ремень привода топливного насоса;
• 31 — шайба;
• 32 — болт крепления зубчатого колеса привода топливного насоса;
• 33 — крышка ремня привода топливного насоса;
• 34 — прокладка головки блока;
• 35 — блок цилиндров;
• 36 — зубчатое колесо топливного насоса;
• 37 — болт крепления зубчатого колеса топливного насоса;
• 38 — топливный насос высокого давления;
• 39 — гайка крепления топливного насоса;
• 40 — трубопроводы высокого давления

Дизельные двигатели, устанавливаемые на автомобили Audi 100, пятицилиндровые, имеют много общего с пятицилиндровыми бензиновыми двигателями Audi. Так как дизельный двигатель не имеет системы зажигания, для запуска двигателя в камере сгорания каждого цилиндра есть свеча накаливания, которая нагревает воздух в цилиндре. Реле времени нагрева обеспечивает подачу тока на свечи накаливания как во время, так и после запуска двигателя. Двигатели моделей CM и OE оснащены, кроме того, устройством запуска холодного двигателя, встроенного в топливный насос 38 высокого давления (THBД).

Двигатели NC и 3D имеют в THBД электрическое нагревательное устройство для облегчения запуска холодного двигателя.

Hасос создает высокое давление (13–17 МПа), и топливо подается в цилиндры. Регулятор ТНВД обеспечивает подачу топлива в зависимости от положения педали акселератора.

Камера сгорания имеет такую форму, что при сжатии воздух в цилиндре завихряется: это позволяет лучше перемешивать впрыснутое топливо с воздухом. Перед THBД установлен топливный фильтр, который задерживает загрязнения и воду.

В процессе эксплуатации THBД не требует ухода. Насос приводится в действие зубчатым ремнем 30 от распределительного вала.

Дизельный двигатель оснащен электромагнитным клапаном, который прекращает подачу топлива при выключении зажигания. Во время запуска дизеля при повороте ключа в замке зажигания на этот клапан подается напряжение через выключатель свечей накаливания, и клапан открывает топливопровод.

Audi 2.7 / 3.0 V6 TDI – прощаться не будем

До 2005 года, пока не был представлен преемник известного V6 2.5 TDI, концерн VW использовал технологию впрыска насос-форсунка. 2.5 TDI до самого конца своей карьеры оснащался классическим непосредственным впрыском с радиальным насосом VP44. Двигатель заслужил репутацию ненадежного.

Новое поколение шестицилиндрового турбодизеля рабочим объемом 3,0 литра пошло в серию в 2005 году. Как и V6 2.5 TDI, новичок сохранил угол развала цилиндров 90 градусов. Из 3.0 TDI получили и большой 8-цилиндровый мотор объемом 4 литра, но уже с другим углом развала.

Примерно через год Ауди предложил сокращенную версию 3-литрового V6 емкостью 2,7 литра. Он имеет тот же диаметр цилиндра 83 мм, но ход поршня был уменьшен с 91,4 мм до 83,1 мм. В остальном, конструкция и технологии остались прежними.

С января 2011 года Audi начал предлагать обновленную версию 6-цилиндрового двигателя. Изменения были связаны с переходом на более строгий стандарт Евро 5.

Common Rail и сразу пьезо

Некоторые считают, что производитель из Ингольдштадта с новым двигателем немного припозднился. Как бы то ни было, новоявленный V6 с самого начала и до окончания производства использовал передовые, а самое главное, очень точные пьезоэлектрические топливные форсунки Common Rail фирмы Bosch. Когда они работают, то все здорово. Но по прошествии времени они отказывают, и замена оказывается весьма дорогой. Стоимость одной форсунки свыше 20 000 рублей. А всего их шесть. Хотя внезапно они не умирают, но опыт показывает, что если сдалась одна, то вскоре попросятся на замену и остальные. Когда пьезофорсунка выходит из строя, то увеличивается расход топлива, и автомобиль начинает дымить, однако сообщения об ошибке может и не быть.

Сила в цепях

Чтобы уменьшить нагрузку на газораспределительный механизм, инженеры Ауди разместили привод ГРМ со стороны коробки передач. Глядя на четыре цепи, нужно быть большим оптимистом, чтобы поверить в то, что они смогут исправно работать годами.

Наверное, вряд ли вы найдете еще одного производителя моторов с мировым именем, который использовал бы столь драматичное решение для привода ГРМ. Две цепи работают непосредственно от коленчатого вала. Одна управляет масляным насосом и балансировочным валом, проходящим через двигатель между двумя рядами роликов. Другая – двумя вспомогательными двойными звездочками (по одной для каждого ряда цилиндров). Далее звездочки с помощью короткой цепи соединены с одним из распределительных валов соответствующей головки блока. Второй кулачковый вал связан с первым с помощью шестерен. Чтобы усложнить схему, на противоположной стороне двигателя, то есть спереди, приютили короткий зубчатый ремень, питающий топливный насос высокого давления.

В первые секунды после запуска двигатель может издавать шум. Причиной является падение давления масла в натяжителях цепей. Как только насос заполнит их маслом, двигатель начинает работать тихо. Если шум не проходит, то настало время позаботиться о приводе ГРМ. Как правило, необходимость в этом возникает после 200-250 тыс. км. Речь идет об инвестициях порядка 60 000 рублей. Это не мало, но с другой стороны вы должны понимать, что когда-то ваш автомобиль стоил очень дорого. А если не потратить эту сумму сейчас, то потом понадобиться намного больше денег. В один прекрасный день натяжители уже не смогут натянуть цепи. И тогда мотор, который обычно не ломается, превратится в кучу металлолома.

Проще и легче

С января 2011 года Ауди предложил второе поколение шестицилиндрового дизеля. Целью обновления стали требования стандарта Евро-5. Изменения привели, в том числе, и к уменьшению веса двигателя – примерно на 8 кг. В два раза сократилась масса привода ГРМ. Новый мотор имеет только две цепи, причем одна из них питает топливный насос высокого давления. Следовательно, исчез короткий зубчатый ремень в передней части агрегата.

Усовершенствование привода ГРМ сократило длину двигателя на 10 см. Но сократилось ли число проблем? Да, но есть нюанс. Беда в том, что вместо двух коротких цепей стала использоваться одна, но очень длинная. Она соединяет две шестерни на распределительных валах, а ее установка — операция длительная. Вторая цепь меняется еще дольше — 27 часов по регламенту. Общее время работ по замене увеличилось в два раза. Поэтому в случае чего, стоимость замены не будет дешевле, чем в двигателях с четырьмя цепями.

Из шести остались две

Помимо упрощения системы привода ГРМ, что привело не только к снижению массы, но и повышению надежности, производитель изменил и впускную систему. Сначала использовалось шесть вихревых заслонок. Заслонки устанавливались в один из двух впускных каналов каждого цилиндра. При низких оборотах заслонки закрывались, чтобы обеспечить завихрение всасываемого воздуха. На более высоких оборотах и при запуске двигателя они открывались.

Оригинальное решение иногда может беспокоить владельца. Это связано с появлением нагара, электроника распознает неправильную работу и выдает сообщение об ошибке. Обрыва заслонок и попадания в двигатель здесь обычно не происходит. Заслонки имеют электрический привод (от 16 000 рублей) и в случае необходимости могут быть заменены отдельно (6 000 рублей на сторону).

Обновленная версия 3.0 TDI, предлагаемая с января 2011 года, использует вместо шести заслонок только две, встроенных во впускной коллектор подальше от двигателя. Каждая заслонка предназначена для одного ряда цилиндров. Это решение с годами показало себя как более надежное. Пожалуй, только в самом начале производства нередко подводил серводвигатель привода заслонок (около 18 000 рублей), о чем сигнализировал бортовой компьютер.

Самый главный недостаток

Опыт эксплуатации этих двигателей в различных моделях Ауди показывает, что их самая большая слабость – система EGR. ЕГР может закоксоваться, но это происходит не так часто. Чаще приходится решать вопросы с радиатором системы (кулером). Он расположен в развале блока, имеет квадратную форму и в один прекрасный день полностью блокируется отложениями. Новый будет стоить около 15 000 рублей, а сам клапан – чуть более 2 000 рублей. Если EGR забивается, то двигатель уходит в аварийный режим, а происходит это обычно после 150 000 км.

Еще одна проблема, которая в настоящее время беспокоит реже, потеря охлаждающей жидкости по вине радиатора EGR. Как правило, все заканчивалось банальной заменой радиатора и уплотнений. Хуже, если жидкость попадет в сажевый фильтр. Ремонт окажется несравненно дороже.

Сегодня все еще встречаются неисправности электропривода лопаток турбонагнетателя, который работает в условиях высоких температур. К счастью, он меняется отдельно, хотя и стоит около 18 000 рублей. Все же это лучше, чем менять турбину в сборе за 100 000 рублей, как это бывало в прошлом на других двигателях.

Заключение

Хотя дизельный V6 и имеет некоторые проблемы, но в целом – это надежный агрегат. Если вы ищете Ауди А6 или А4 и стоите перед выбором между скромным четырехцилиндровым 2.0 TDI и шестицилиндровым 3.0 TDI, то лучше приобрести машину с дизельным V6. 3-литровый агрегат везет гораздо лучше и больше походит характеру автомобиля. А версия турбодизеля, соответствующая стандарту выбросов Евро-5, считается более надежной.

4.2 V8 TDI от Audi: конструкция, надежность и проблемы

Компания Audi самостоятельно разрабатывала дизельные моторы V8 и «делилась» ими с маркой Volkswagen. Так первый V8 TDI рабочим объемом 3,3 л (224 л.с.) впервые появился в конце 1999 года на модели A8 (образца 1994). Уже в 2003 году этот мотор заменили на новый 4-литровый V8 TDI (ASE, 275 л.с.), который, однако, выпускали всего два года – до середины 2005 года.

4-литровый агрегат пришлось модернизировать для соответствия экологическим нормам и для устранения серьезных врожденных проблем, из-за которых надежность этого V8 TDI далека от оптимальной. В частности, у него случаются обрывы пластиковых воздушных заслонок во впускном коллекторе, которые попадают в цилиндры со всеми сопутствующими повреждениями. Кроме того, инженеры просчитались с механизмом натяжителей цепи ГРМ этого двигателя. Из-за утечек масла по каналам дополнительного орошения цепи цилиндры натяжителей цепи не оказывают нормального расчетного давления. В результате цепи провисают и «подъедают» зубья на маленькой шестерне механизма ГРМ. Этот процесс долгий и длится до 100 000 км. Цепь начинает шуметь и в один момент проскакивает. Обычно проскакивает цепь левой половинки V-образного блока – ее цепь длиннее, а потому рычаг натяжителя больше. Упомянутые проблемы были решены в конструкции двигателя 4.2 TDI V8 (BVN, а позднее CCFA, CCFC), который появился в начале 2005 года. В этой статье, подготовленной вместе с компанией Automax, мы поговорим о надежности и проблемах 8-цилидровых двигателей 4.2 TDI.

Цепной привод ГРМ мотора 4.2 TDI V8 гораздо надежнее, чем у 4-литрового предшественника

Двигатель 4.2 TDI V8 (его фактический рабочий объем – 4134 см. куб, т.е. 4,1 литра) «вдохновлен» выпущенным в 2003 году мотором 3.0 TDI V6. Так, например, у него он заимствовал ГБЦ, в которой распредвалы впускных и впускных клапанов соединены зубчатой передачей с цилиндрической прямозубой шестерней, имеющей встроенный компенсатор зазора между зубьями шестерен. Диаметр цилиндров и расстояние между осями цилиндров такие же, как у 3.0 TDI V6 – соответственно 83 и 90 мм. Система впрыска – Common Rail от Bosch. Также дизельный V8 получил систему рециркуляции отработавших газов с охлаждением, масляный насос с регулируемой производительностью и ультразвуковой датчик уровня и температуры масла.

А вот турбонагнетателей у мотора V8 два. Их поставляет компания Garret, модель GT17. Турбины у мотора V8 TDI с жидкостным охлаждением, изменяемой геометрией и датчиком частоты вращения.

Турбина с датчиком скорости вращения ротора.

Схема двухпоточной системы подачи воздуха с двумя воздушными фильтрами, двумя расходомерами воздуха и двумя интеркулерами «воздух-­воздух» позаимствована у агрегата 4,0 л V8 TDI. Оба ряда цилиндров соединены алюминиевой перемычкой, куда подаются отработавшие газы. Сами впускные коллекторы изготовлены из пластмассы. Внутри расположены заслонки впускных каналов. Они управляют подачей воздуха по винтовым каналам и используются для регулирования вихревого потока в камерах сгорания. На каждый ряд цилиндров приходится по реверсивному электродвигателю, приводящему заслонки при помощи тяг. Сильный вихревой поток в камере сгорания при низкой нагрузке позволяет достичь оптимального сгорания, а следовательно, снижения вредных выбросов.

Впускной коллектор с заслонками на «прямых» впускных каналах.

Надежность и проблемы мотора 4.2 TDI V8 (CCFA, CCFC, CLZB)

Мотор 4.2 TDI V8 надежен и неприхотлив, его типичные болячки можно пересчитать по пальцам одной руки. Даже EGR на этом двигателе долгие годы работает без нарекания. А вот тяги управления воздушными заслонками во впускных коллекторах закисают из-за грязи и периодически нуждаются в чистке. Обычно моторчики и механизм их сервопривода не ломается. Если пластиковые шестерни в них износятся, то придется покупать новые механизмы сервопривода.

Турбины ходят долго, более 300 000 км. Но отказы, а именно износ картриджей турбин, все же случаются. Эта проблема решается комплексным восстановлением турбины.

Больше всего проблем доставляет топливная аппаратура. Ресурс форсунок зависит от качества топлива, которым заправляют мотор 4.2 TDI V8. Пьезоэлектрические форсунки Bosch практически не поддаются восстановлению, а стоимость одной из них легко переваливает за 1200 бел. руб.