Arbeitsspiel des Viertaktmotors

Transkript

1 Bild 3.1_1 Arbeitsspiel des Viertaktmotors Bild 3.1_2 Ventilsteuerdiagramm

2 Bild 3.1_3 Aufgabe Beeinflussung Verbrennung -> Wirkungsgrad Emissionen Laststeuerung Drehzahlregelung Begrenzung Betriebsbereich Stellgröße / Funktion Otto Einspritzung -Position -Vorsteuerung Menge -Lambda-Regelung Zündung -Zündzeitpunkt -Schließwinkel /-zeit -Klopfregelung Abgasrückführung Luftmasse (Zugriff nur bei E-Gas) - Drosselklappe - VTG- / Wastegate-Lader Für schnelle Eingriffe: - Zündzeitpunkt - Luft Bypassventil über Laststeuerung, typischerweise - Zündzeitpunkt -Luft-Bypassventil (+ Drosselklappe) Weitgehend motorisch bedingt (z.b. max. Zylinderfüllung) Stellgröße / Funktion Diesel Einspritzbeginn (SB) Je nach System, z.b. bei Common Rail ggf. Voreinspritzung (Beginn/Menge), Raildruck etc. Teilweise Abgasrückführung Einspritzmenge je nach Eingriffsmöglichkeiten Lader: Ladedrucksteuerung oder regelung Über Laststeuerung ->Einspritzmenge Volllastbegrenzung ->Einspritzmenge Drehzahl-Endabregelung ->Einspritzmenge Weitere. Diagnose / Notlauf / Motorschutz (!) Schubabschaltung Aktivkohlefilter Regenerierung Variable Ventilsteuerung (VVT/VCP) Prinzipvergleich Otto/Diesel Diagnose / Notlauf / Motorschutz (!) Bild 3.1_4 1. Nebenaggregate (Generator, Klimakompressor usw.) 2. Motor 3. Kupplung 4. Getriebe Drehmomente am Antriebsstrang

3 Bild 3.1_5 Geschichtliche Entwicklung von Benzineinspritzund Zündsystemen der Fa. Bosch Bild 3.1_6 Stellung von Kurbelwelle und Kolben im Zündzeitpunkt Z

4 Bild 3.1_7 Aufgaben der Zündanlage Bild 3.1_8 Mechanisches Verstellsystem Elektronisch optimiert Vergleich von Zündkennfeldern

5 Bild 3.1_9 1 Batterie 2 Zündschalter 3 Zündspule 4 Zündverteiler 5 Zündkondensator 6 Unterbrecher 7 Zündkerzen Rv Vorwiderstand zur Startspannungsanhebung Zündanlage mit konventioneller Spulenzündung Bild 3.1_10 Zahnscheibe mit Induktionssensor

6 Bild 3.1_11 1 Zündkerze 2 Einzelfunken-Zündspule 3 Drosselklappenschalter 4 Steuergerät 5 Motortemperatursensor 6 Klopfsensor 7 Drehzahl- und Bezugsmarkensensor 8 Geberzahnrad 9 Batterie 10 Zünd-Start-Schalter Schema einer vollelektronischen Zündanlage (VZ) Bild 3.1_12 Zündfolge von Viertaktmotoren

7 Bild 3.1_13 1 Motordrehzahl 2 Schaltersignale 3 CAN (serieller Bus) 4 Saugrohrdruck 5 Motortemperatur 6 Ansauglufttemperatur 7 Batteriespannung 8 Mikrocomputer 9 Analog-Digital-Wandler 10 Leistungsstufe Signalverarbeitung im elektronischen Zündsteuergerät Bild 3.1_14 Grundzündwinkel aus Last- und Drehzahlsignal Temperaturkorrekturen Zündwinkeleingriff bei Leerlaufregelung Korrektur bei Getriebeeingriff Zündwinkeleingriff bei Klopfregelung Nachstart- und Warmlaufkorrektur Zündwinkelbegrenzung ja Schiebebetrieb nein Korrektur vor Schubabschalten Zündzeitpunkt Korrektur beim Wiedereinsetzen Betriebspunktabhängige Zündwinkelkorrektur Berechnung des Zündzeitpunktes

8 Bild 3.1_15 Einzelfunken-Zündspule. 1 Niederspannungsanschluss außen, 2 lammelierter Eisenkern, 3 Primärwicklung, 4 Sekundärwicklung, 5 Hochspannungsanschluss innen über Federkontakt, 6 Zündkerze. Einzelfunken Zündspule Bild 3.1_16 Zweifunkenzündanlage

9 Bild 3.1_17 Zweifunken Zündspule Bild 3.1_18 Zentraleinspritzung 1 Kraftstoff 2Luft 3 Drosselklappe 4 Saugrohr 5 Einspritzventil 6Motor Einzeleinspritzung 1 Kraftstoff 2Luft 3 Drosselklappe 4 Saugrohr 5 Einspritzventile 6Motor Direkteinspritzung 1 Kraftstoff 2Luft 3 Drosselklappe (EGAS) 4 Saugrohr 5 Einspritzventile 6Motor Systeme zur Gemischbildung

10 Bild 3.1_19 Vergleich der Einspritzarten Bild 3.1_20 Kraftstoffversorgungssystem

11 Bild 3.1_21 Einspritzventile top-feed / bottom-feed Bild 3.1_22 Einspritzventile, integriert im Kraftstoffverteiler

12 Bild 3.1_23 Einspritzventil mit Luftumfassung Bild 3.1_24 Zumeßarten und Kraftstoffaufbereitung

13 Bild 3.1_25 1 Leitung vom Kraftstoff- zum Aktivkohlebehälter 2 Aktivkohlebehälter 3 Frischluft 4 Regenerierventil 5 Leitung zum Saugrohr 6 Drosselvorrichtung mit Drosselklappe p Differenz zwischen Saugrohrdruck P S und Umgebungsdruck P u Kraftstoffverdunstungs-Rückhaltesystem Bild 3.1_26 Hitzdraht-Luftmassensensor

14 Bild 3.1_27 Auswertelektronik Messkanal Sensorelement Heizelement Temperatursensoren Heißfilm-Luftmassensensor Bild 3.1_28 Aktivkohlebehälter Zündspule/ Zündkerze Tankentlüftungsventil Saugrohrdruck- Sensor Kraftstoffverteiler/ Einspritzventil Phasengeber Lambda-Sonde Leerlaufsteller Klopfsensor Temp.- sensor Katalysator Elektronisches Steuergerät Drosselklappenwinkelsensor Drehzahlgeber CAN Diagnoseschnittstelle Wegfahrsperre Tankeinbaueinheit Bosch Komponenten OBD1 RLFS EWD = Europäisches On-Board-Diagnose-System Stufe I = Rücklauffreies Kraftstoffversorgungssystem = Einwicklungsdrehsteller Systemstruktur M-Motronic

15 Bild 3.1_29 Blockschaltbild M-Motronic Bild 3.1_30 Nockenwellenumschaltung

16 Bild 3.1_31 Variable Ansaugsysteme Bild 3.1_32 Klopfsensoren Anordnung

17 Bild 3.1_33 Signale des Klopfsensors: a) Druckverlauf im Zylinder b) gefiltertes Drucksignal c) Signal des Klopfsensors ohne Klopfen mit Klopfen Klopfsensoren Signale Bild 3.1_34 Lambdasonde

18 Bild 3.1_35 EGAS System Bild 3.1_36 EGAS Komponenten

19 Bild 3.1_37 Blockschaltbild ME-Motronic Bild 3.1_38 Diagnosemodul Tankleckage Aktivkohlebehälter Nockenwellenversteller* Tankentlüftungsventil Kraftstoffverteiler/ Einspritzventil Elektrische Sekundärluftpumpe* Zündspule/ Zündkerze Phasengeber Sekundärluftventil* Lambda-Sonde (LSU) Luftmassenmesser Elektronisches Steuergerät Drosselvorrichtung (EGAS) Drehzahlgeber Klopfsensor Temp.- sensor Vorkat. Hauptkat. Abgastemp.- sensor* Lambda- Sonde CAN Diagnoselampe Diagnoseschnittstelle Wegfahrsperre EGAS OBD RLFS Fahrpedalmodul = Elektronische Motorfüllungssteuerung = On-Board-Diagnose-System = Rücklauffreies Kraftstoffversorgungssystem Nockenwellenversteller: Einlass- und/oder Auslass-Verstellung Bosch Komponenten * optional Tankeinbaueinheit 3-Wege- Unterflurkat* Lambda- Sonde Quelle: GS/VSA 6400d Systemstruktur der ME-Motronic

20 Bild 3.1_39 Drehmomentbeeinflussung beim Benzinmotor Bild 3.1_40 Betriebsbereiche eines Motors

21 Bild 3.1_41 Applikation der Motorsoftware im Fahrzeug Bild 3.1_42 Aktivkohlebehälter Tankentlüftungsventil Rückschlagventil Turbounterdruckspeicher Nockenwellenversteller* Magnetventil Hochdruckpumpe Umluftventil Luftmassenmesser mit Temperaturfühler Ladedruck/ Temperatur-sensor Umgebungsdrucksensor Ladeluftkühler Kraftstoffverteiler Zündspule/ Zündkerze Magnetventil Phasengeber Waste Gate Steller Einspritzventil Abgasturbolader Elektronisches Steuergerät Drosselvorrichtung (EGAS) LBK 1 Drucksensor Klopfsensor Temp.- sensor Abgas- temp.- sensor* Waste Gate Lambda-Sonde CAN Diagnose lampe Fahrpedal modul Tankeinbaueinheit Drehzahlgeber Vorkat. Lambda-Sonde Quelle: GS/MKT 6789d Diagnose Schnittstelle Wegfahrsperre EGAS = Elektronische Motorfüllungssteuerung Nockenwellenversteller: Einlass- und/oder Auslass-Verstellung BDE-spezifische Bosch-Komponenten * optional 1 Ladungsbewegungsklappe (2 Punkt/kontinuierlich) Hauptkat. Systemstruktur MED- Motronic

22 Bild 3.1_43 Das FSI- Einspritzsystem Quelle: VW Last Homogen-Betrieb Schicht-Betrieb Schicht-Betrieb wird nur oberhalb 50 C Kühlmitteltemperatur und zwischen 250 und 520 C Abgastemperatur zugelassen. Der NOx- Speicher kann nach dem heutigen Stand nur in diesem Bereich NOx speichern. Drehzahl Bild 3.1_44 Quelle: VW Schichtbetrieb Homogenbetrieb Es wird erst ca. 70 vot Eingespritzt. Drosselklappenwinkel Lambdawert 3 1,6 1 Drehmoment Umschaltvorgang Schichtbetrieb/ Homogenbetrieb

23 Bild 3.1_45 Quelle: VW Kraftstoffmulde Luftmulde Kolbenform eines direkteinspritzenden Motors Bild 3.1_46 Quelle: VW Es wird in den Ansaugtakt eingespritzt Homogen Betrieb

24 Bild 3.1_47 Quelle: VW Tumble- Klappe Schicht- Betrieb Bild 3.1_48 MED- Motronic (5 min)