Service.
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Selbststudienprogramm 279
nur zum internen Gebrauch
Der 2,0l-110 kW Motor mit
Benzin-Direkteinspritzung (FSI)
Mit den Verbesserungen der Benzineinsprit-zung in den Ansaugkanal ist das Sparpoten-zial der herk?mmlichen Technik weitgehend ausgesch?pft. M?glichkeiten Ottomotoren sparsamer und umweltfreundlicher zu machen, ist das Prinzip der Direkteinsprit-zung.Sparsame Dieselmotoren sind Direkteinsprit-zer. Also jene Motoren, bei denen der Kraft-stoff punktgenau und zum richtigen Zeitpunkt an den richtigen Ort gelangt.
Was liegt – zumindest in der Theorie – n?her, als das Prinzip der Direkteinspritzung auch bei Ottomotoren anzuwenden.
Mit der FSI-Technologie erschlie?t Audi dem Benzinmotor eine neue Dimension.
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Achtung!Hinweis!
Neu!
Das Selbststudienprogramm informiert Sie über Konstruktionen und Funktionen.
Das Selbststudienprogramm ist kein Reparaturleitfaden!
Angegebene Werte dienen nur zum leichteren Verst?ndnis und beziehen sich auf den zum Zeitpunkt der Erstellung des SSP gültigen Softwarestands.
Für Wartungs- und Reparaturarbeiten nutzen Sie bitte unbe-dingt die aktuelle technische Literatur.
Einleitung
Motor
?lkreislauf Der Zylinderkopf Ansaugluftführung Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Der Schichtladungs-Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Homogen–Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Kraftstoffsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Einkolben-Hochdruckpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Mengensteuerventil (N290) (MSV). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Kraftstoffverteilerrohr (Rail) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Kraftstoffdrucksensor (G247) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Die Hochdruck-Einspritzventile N30, N31, N32, N33. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Das Abgassystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Der Abgastemperatursensor (G235) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Das Abgasnachbehandlungssystem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Der No x -Speicherkatalysator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Die Regenerationsphasen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Der No x -Sensor (G295) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Der Abgastemperatursensor (G235) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Die Abgasrückführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Funktionsplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Sonderwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
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Luftgeführtes Brennverfahren mit
kennfeldgesteuerter Ladungsbewe-
gung (Schichtlade- und Homogenbe-
trieb)
Weiterentwickeltes Abgasnachbe-
handlungs-System mit No x-Speicher-
Kat und No x-Sensor
das Hochdruck-Einspritzsystem mit
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D r e h m o m e n t [N m ]
L e i s t u n g [k W ]
Drehzahl 1/min
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Steuerzeiten:
Einlass ?ffnet 28° n.OT Einlass schlie?t 48° n.UT Auslass ?ffnet 28° v.UT Auslass schlie?t 8° v.OT
Verstellbereich
Einlassnockenwelle:42° KW (Kurbelwinkel)Emissionsklasse:EU IV
Füllmengen:
Motor?l incl. Filter 4,8l
Verbrauch:st?dtisch 9,9l/100 km
(5-Gang au?erst?dt.5,4l/100 km Schaltgetriebe)durchschn.7,1l/100 km
Der 2,0l FSI-Motor
Technische Daten:Motor-Kennbuchstabe:AWA Hubraum:1984 ccm Bohrung:82,5 mm Hub:92,8 mm Verdichtung:11,5 : 1
Leistung:110 kW (150 PS)Drehmoment:200 Nm/
3250-4250 1/min Motormanagement:MED. 7.1.1Ventile:
4 pro Zylinder Ventilsteuerung:
Rollenschlepphebel mit hydraulischen Abstützelementen
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Von dort gelangen sie über die Schlauchver-
bindung in das integrierte Labyrinth des
Zylinderkopfdeckels. Von dort aus gelangen
sie als nahezu ?lfreie Blow-by-Gase über das
Druckregelventil in das Saugrohr.
ner Klasse.
Der Motorblock ist identisch mit dem des
2,0l-Motors mit Saugrohreinspritzung
(Kurbelwelle, Pleuel, Ausgleichswellen und
?lpumpe).
Kurbelgeh?use-Entlüftung
Die Blow-by-Gase gelangen vom Motorblock
direkt in den ersten ?labscheider. Der Gro?-
teil der ?lpartikel wird im Labyrinth des ?lab-
scheiders von den Gasen getrennt.
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Kolben
Leichtbau-Glattschaftkolben aus einer Alumi-nium-Legierung mit eng zusammenstehen-den Kolbenbolzenaugen.
Vorteil: kleinere oszillierende Massen und geringere Reibwerte, da der Kolbenschaft nur mit einem Teil des Umfangs im Zylinder l?uft.
Im Kolbenboden ist eine Str?mungsmulde eingearbeitet die den Luftstrom im Schichtla-debetrieb gezielt in Richtung Zündkerze lenkt. Durch die geometrische Formgebung des Kolbens wird der Luftstrom in eine rol-lende (Tumble) Bewegung versetzt.
?lkreislauf
Durch die Umstellung auf 4-Ventil-Zylinder-kopf mit Rollenschlepphebel unterscheidet sich die ?lgalerie wesentlich zum 5-Ventil-Zylinderkopf mit Tassenst??el.
über den Haupt?lkanal vom Motorblock
gelangt das ?l zwischen dem 3. und 4. -Zyl. in den Zylinderkopf.
Die hydraulischen Abstützelemente und die Nockenwellenlager werden durch zwei ?lka-n?le mit ?ldruck versorgt. In den Abstützele-menten befindet sich eine Spritzbohrung und dient zur Schmierung der Rollenschlepphe-bel. Im weiteren Verlauf der ?lkan?le wird der Schwenkmotor zur Nockenwellenverstellung mit ?ldruck beaufschlagt.
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Auslass-Nockenwelle
Leiterrahmen
Einlass-Nockenwelle
Tumbleplatte
Die Ventilsteuerung erfolgt über zwei gebaute
obenliegende Nockenwellen, die in einem Lei-
terrahmen verwindungssteif gelagert sind.
Der Antrieb der Auslass-Nockenwelle erfolgt
mittels Zahnriemen, die wiederum die
Einlass-Nockenwelle über eine Einfachkette
antreibt.
Jeder Ansaugkanal ist durch eine Tumble-
platte in eine obere und untere H?lfte geteilt.
Ihre Formgebung erm?glicht keine falsche
Montage.
Die Aufnahmen der Hochdruck-Einspritzven-
tile sind im Zylinderkopf integriert, wobei die
Hochdruck-Einspritzventile direkt in den
Brennraum hineinragen.
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gebaute
Nockenwelle
Rollenschlepphebel
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Druckregelventil
Ventilhaube
?labscheider
Die Ventilhaube besteht aus Kunststoff und wird mit einer Elastomerdichtung, welche fest mit der Ventilhaube verbunden ist, entkoppelt verbaut.
Die Ventilhaube beinhaltet das Druckregel-ventil für die Kurbelgeh?useentlüftung und den internen ?labscheider.
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Die Statorverstellung wird über die Kette auf
die Einlassnockenwelle übertragen und somit
werden die Steuerzeiten der Einlassventile
variiert.
Der Zahnriemen treibt die Auslassnocken-
welle an.
Diese nimmt auf der gegenüberliegenden
Seite den Rotor des Schwenkmotors auf.
Der Stator ist direkt mit dem Kettenrad ver-
bunden und treibt über die Kette die Einlass-
nockenwelle an.
Die Einlassnockenwelle nimmt am vorderen
Ende das Hallgeberrad und am hinteren Ende
den Antrieb für die Hochdruckpumpe auf.
Funktion der Nockenwellen-
verstellung siehe SSP 255
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42°/2
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Doppelnocken
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schrauben m?glich.
Die Ein- und Auslassnockenwellen müssen zueinander so gedreht werden bis die geformten Einbuchtungen sich senkrecht gegenüber liegen.
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Unterdruck
speicher
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Die Stellung der Saugrohrklappen beeinflus-
sen die Gemischbildung und somit die Abgas-
werte. Die Steuerung der Saugrohrklappen
geh?rt zu den Abgasrelevanten Systemen
und wird von der EOBD überwacht.
Das Saugrohrunterteil ist mit dem Kraftstoff-
rail verschraubt.
Leistungsposition erfolgt kennfeldgesteuert.
Last, Drehzahl und Temperatur sind die dafür
relevanten Gr??en.
Der Unterdruckspeicher ist im Saugrohrmo-
dul integriert.
Saugrohr-Unterteil
Im Saugrohrunterteil befinden sich vier Saug-
rohrklappen, die vom Stellmotor V157 über
eine gemeinsame Welle angetrieben werden.
Das im Stellmotor integrierte Potentiometer
G336 dient zur Rückmeldung der Klappenstel-
lung an das Motorsteuerger?t J220.
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Drosselklappe
Saugrohrklappe
Tumbleplatte
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Diese Luftführung wird für den Schichtlade-betrieb genutzt.
Wir sprechen von einem luftgeführten Brenn-verfahren mit kennfeldgesteuerter Ladungs-bewegung.
Variante 1:
Die angesaugte Luftmasse wird durch schlie-?en der Saugrohrklappe oberhalb der Tum-bleplatte in den Brennraum geführt.
Variante 2:
Die angesaugte Luftmasse wird durch ?ffnen der Saugrohrklappe oberhalb und unterhalb der Tumbleplatte in den Brennraum geführt. Diese Luftführung erm?glicht den Homogen-betrieb.
Ansaugluftführung
Das FSI-Verfahren realisiert zwei Luftführungsvarianten
Steuerger?t für Motronic J220
Steuerger?t für ABS J104
Steuerger?t für Airbag J234
Steuerger?t mit Anzeige-einheit im Schalttafel-einsatz J285
Klima Bedien- u. Anzeigeneinheit E87
Steuerger?t für autom.-Getriebe
Geber für Lenk-winkelsensor G85
Geber für Ansauglufttemperatur G42Drosselklappen-Steuereinheit Potentiometer für Saugrohrklappe G336
Geber für Abgastemperatur G235Geber 2 für Gaspedalstellung G185Bremspedalschalter für GRA F47Geber für Kraftstoffdruck G247
Geber für Kühlmitteltemperatur G62Geber für Kühlmitteltemperatur--Sensor J583
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Diagnose-anschluss
Ventil für Nockenwellen-verstellung N205
Mengensteuerventil N290
Kraftstoffpumprelais J17Kraftstoffpumpe G6
Einspritzventile Zylinder 1-4 N30-33
Zündspulen 1-4 N70, N127, N291, N292
Drosselklappen-Steuereinheit J338Drosselklappenantrieb G186Magnetventil für
Aktivkohlebeh?lter-Anlage N80
Thermostat für kennfeldgesteuerte Motorkühlung F265Ventil für AGR N18
Heizung für Lamdasonde Z19, Z29Heizung für Geber NO x Z44Zusatzausgangssignale
Stromversorgungsrelais für Motronic J271
Motor für Saugrohrklappe Luftsteuerung V157
Motorsteuerger?t Ansauglufttemperatur Bremslichtschalter Bremspedalschalter Drosselklappenwinkel
E-Gas Kontrollampe-Info Fahrerwunschmoment Notlaufprogramme (Infos über Eigendiagnose) Gaspedalstellung
GRA-Schalterstellungen GRA-Sollgeschwindigkeit H?heninformation Kickdown-Information Kompressor ausschalten Kompressor EIN/AUS Kraftstoffverbrauch
Kühlmitteltemperatur Kupplungspedalschalter Leerlauferkennung Motordrehzahl Motormomente IST Wegfahrsperre Crashsignal Abgastemperatur Getriebesteuerger?t
Freigabe Adaption
Leerlauffüllungsregelung
Kompressor ausschalten
Leerlauf Solldrehzahl
Motormoment SOLL
Notlaufprogramme (Infos
über Eigendiagnose)
Schaltvorgang aktiv/
nicht aktiv
W?hlhebelposition
Wandler-/Getriebeschutz
Wandlerkupplung-Zustand
momentaner Gang bzw.
Zielgang
ESP-Steuerger?t
ASR-Anforderung
ASR-Eingriffsmoment SOLL
Bremspedal-Zustand
ESP-Eingriff
Fahrgeschwindigkeit
MSR-Anforderung
MSR-Eingriffsmoment
No x-Sensor Stickoxid-S?ttigung (für Regeneration)Schalttafeleinsatz
Eigendiagnose-Infos
Fahrgeschwindigkeit
Kilometerstand
Kühlmitteltemperatur
?ltemperatur
Wegfahrsperre
Lenkwinkelsensor
Lenkradwinkel
(wird genutzt zur Vorsteue-
rung der Leerlaufregelung
und zur Motormoment-
berechnung aufgrund des
Leitungsbedarfs der Servo-
lenkung)
CAN-low
CAN-high
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Vier weitere Betriebszust?nde stehen zur Verfügung, die das FSI-Konzept abrunden.
Die Betriebszust?nde k?nnen mittels Messwerteblock lesen nachvollzogen
werden.
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Motorsteuerger?t
Zur Motorsteuerung kommt das Motronic-Steuerger?t MED 7.1.1 zum Einsatz.Die Bezeichnung MED 7.1.1 steht für:M =Motronic E = Elektrische Gasbet?tigung D =Direkteinspritzung 7.=Ausführung
1.1
=Entwicklungsstufe
Die Bosch Motronic MED 7.1.1 beinhaltet die Benzin-Direkteinspritzung.
Bei diesem System wird der Kraftstoff direkt in den Zylinder und nicht in das Saugrohr ein-gespritzt.
Betriebsarten
W?hrend konventionelle Ottomotoren auf ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch angewie-sen sind, k?nnen nach dem Magerkonzept arbeitende Motoren mit Benzin-Direktein-spritzung im Teillastbereich durch gezielte Ladungsschichtung mit hohem Luftüber-schuss betrieben werden.
Das FSI-Verfahren realisiert zwei wesentliche Betriebsarten. Den Schichtladungs-Betrieb im Teillastbereich und den Homogen-Betrieb im Volllastbereich.
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Hochdruckein-spritzventil
Drosselklappe
Saugrohrklappe Tumbleplatte
lysators muss zwischen 250 °C und 500 °C liegen
– Die Saugrohrklappe muss geschlossen sein
Im Schichtladungs-Betrieb schlie?t die Saug-rohrklappe den unteren Ansaugkanal voll-st?ndig, damit die angesaugte Luftmasse über den oberen Ansaugkanal beschleunigt und walzenf?rmig in den Zylinder einstr?men muss.
Durch die Str?mungsmulde im Kolben wird der Tumble-Effekt noch verst?rkt. Gleichzeitig wird die Drosselklappe weit ge?ffnet um die Drosselverluste so gering wie m?glich zu hal-ten.
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Kraftstoffwolke
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Im Verdichtungstakt wird kurz vor dem Zünd-zeitpunkt Kraftstoff unter hohem Druck
(50-100 bar) in den Zündkerzen nahen Bereich eingespritzt.
Da der Einspritzwinkel recht flach ausf?llt, kommt die Kraftstoffwolke praktisch nicht mit dem Kolbenboden in Berührung, ein soge-nanntes …luftgeführtes“ Verfahren.
In dem Zündkerzen nahen Bereich bildet sich eine gut zündf?hige Gemischwolke, die in der Kompressionsphase entzündet wird. Zus?tz-lich befindet sich nach der Verbrennung eine isolierende Luftschicht zwischen dem gezün-deten Gemisch und der Zylinderwand. Dies führt zu einer Reduktion der W?rmeabfuhr über den Motorblock.
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Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt jetzt, nicht wie beim Schichtladungs-Betrieb in der Ver-dichterphase, sondern in der Ansaugphase. Hierbei kommt es zu einer homogenen (14,7:1) Füllung im Zylinder.