A VW EA888 TSI motorcsalád

A VW CHHA és CHHB kódú 2.0 TSI motorjai – az Audinál TFSI jelzésűek – az EA888 család tagjai és részei a keresztmotoros moduláris platformnak, így ma a konszern legtöbb típusában megtalálhatóak. 162, illetve 169 kW teljesítményt képesek leadni és megfelelnek az Euro 6-os károsanyag-kibocsátási normának, és hazánkban, az Audi győri motorgyárában készülnek. Ezen motorok kitűnő példái a modern benzinmotoroknak, mind szerkezeti, befecskendezési és kipufogógáz-kezelési szempontból.

A MOTOR SZERKEZETI FELÉPÍTÉSE

A motorblokk ➊ szürkeöntvényből készül, 2,4 kg-mal könnyebb az elődjénél. A hengerfal vastagságát 3 mm-re csökkentették, és hengertömbbe integrálták a forgattyúsház-szellőztetés durva szűrőjét. Az olajteknő műanyagból készül. A vezérlés lánchajtású, a láncfeszítőket a motorolaj nyomása működteti.

➊A motorblokk szürkeöntvény, ide integrálták a forgattyúsház-szellőztetés durva szűrőjét.

A lánc nyúlását a fedélzeti diagnosztika felügyeli: a vezérműtengelyek és a forgattyús tengely relatív elfordulásából lehet következtetni a nyúlásra. Amikor a hiba bekövetkezik, érdemes a láncfeszítő pozícióját is ellenőrizni a ➋. ábrának megfelelően.

➋ Ha az elektronika a lánc megnyúlását jelzi, érdemes a láncfeszítő pozícióját is ellenőrizni.

Ha 7 gyűrű látszódik a feszítőn, akkor a lánc már cserére szorul. A motor 2 kiegyenlítőtengelye ➌ a motorfordulatszám kétszeresével forog, egymással szemben, vagyis a másodrendű nyomatékok kiegyenlítését végzik. A tengelyeket a forgattyús tengelyről lánccal hajtják. Az egyik tengely forgásirány váltást pedig ferde fogazatú fogaskerekek végzik. A tengelyek csapágyazása: 1–1 sikló- és 2–2 hengergörgős.

➌ A motor 2 kiegyenlítő tengellyel van szerelve, hajtásuk lánccal történik, a for- gásirányváltást fogaskerekek végzik.

A kipufogóleömlők a hengerfejbe integráltak, és hűtőcsatornákkal vannak körülvéve. A hengerfej több érdekességet is tartalmaz, melyekre a cikk további részeiben részletesen is kitérünk.

Az olajszállítás állítható, a dugattyúhűtés kapcsolható. A motor üzemi hőmérsékletét az Autótechnika 2012/04. számában is bemutatott intelligens termomenedzsment-rendszer szabályozza.

A megfelelő légtömegáramról egy turbófeltöltő gondoskodik. A nyomásszabályozás turbinaoldalon megkerülő szelepes (wastegate), elektromos állítóművel. A pontos szabályozás érdekében útadóval rendelkezik. A turbófeltöltő szerkezetét a ➍. ábra mutatja be részletesen.

➍ A nyomásszabályozás turbinaoldalon megkerülő szelepes (wastegate), elekt- romos állítóművel és a pontos szabályozás érdekében útadóval rendelkezik.

SZELEPVEZÉRLÉS

Ma már megszokott, hogy a szívó- és kipufogóoldali vezérműtengely „fázisállítós”. Az EA888 szívóoldali vezérműtengelye 60 °ft értéket állít fokozatmentesen, a kipufogóoldali pedig 34 °ft-ot. A szelepvezérlés igazi érdekessége a szeleplöket-kapcsoló, ami a kipufogószelepek löketét tudja két állásban kapcsolni. Az eredeti vezérműtengelyt egy hosszbordázott tengely váltja fel, melyen tengelyirányba elcsúsztathatóan van a páros bütyköt tartalmazó hüvely ➎, így a szelepeket felváltva két-két különböző bütyökprofil emelheti.

➎ Az eredeti vezérműtengelyt egy hosszbordázott tengely váltja fel, melyen tengelyirányba elcsúsztathatóan van a páros bütyköt tartalmazó hüvely.

Ez a bütyökváltó szelepvezérlés korábbról, mint Audi AVS ismert (Autótechnika 2007/3. – az autotechnika.hu, http://autotechnika.hu/cikkek/2918,audi-avs-technika.html cím alatt a működésről filmet is megnézhetünk.). Hengerenként két beavatkozó gondoskodik motorterheléstől függően a bütykök közötti átkapcsolásról ➏, ➐. 

➏ Hengerenként két beavatkozó gondoskodik motorterheléstől függően a bütykök közötti átkapcsolásról.

➐ A beavatkozó felépítése.

Az átkapcsolás egy-egy hengernél két motorfordulat alatt megtörténik, természetesen a gyújtási sorrendnek megfelelően. A bütyökhüvely axiális irányban elmozdul, miközben a görgős himba görgője felett a két bütyök helyet cserél. A bütyökhüvely tengely mentén történő mozgatására, annak mindkét oldalán, kimart spirálhorony szolgál. Az elmozdításhoz, amikor a bütyök alapkörön van, a vezetőkeretbe szerelt elektromágneses aktuátorból 18–22 ms alatt egy tüske nyúlik be a spirálhoronyba. A tengely forgása miatt a bütyök ekkor egészen addig eltolódik, amíg a másik bütyök alapköre a szelephimba fölé nem ér. Ha az átkapcsolás megtörtént, akkor a spirálhorony végén lévő rámpa a tüskét visszalöki az aktuátorba. A bütyök visszafelé történő kapcsolása hasonló módon, de a másik oldali horony és az aktuátor segítségével történik. A bütyökhüvelyt a kívánt pozícióban – egyik vagy másik bütyök görgő előtti helyzete – egy rugóval előfeszített golyósretesz tartja ➎.

Az egyik állítóelem meghibásodása esetén a vezérlő megpróbálja az összes állítót az utolsó jól működő pozícióba állítani. Ha nem sikerül, akkor minden hengert kis szelepemelésre kapcsol, a motorfordulatszámot 4000 min-1-re korlátozza, és kigyullad a visszajelző lámpa. Ha sikerül a kapcsolás a nagy szeleplöketre, akkor a korlátozás megszűnik, a lámpa kialszik, viszont a hibatárolóban megmarad az esemény, így később kiolvasható.

KEVERÉKKÉPZÉS

A motor kétségkívül legnagyobb érdekessége a kettős befecskendezőrendszer ➑, amely egy nagynyomású (150–200 bar), közvetlen és kisnyomású, szívócső-befecskendező alrendszerből áll. Az Euro 6-os károsanyag-kibocsátási norma elérése érdekében nyúltak ehhez az eszközhöz, ugyanis a közvetlen benzinbefecskendezés megnöveli a részecskekibocsátást, ami már szikragyújtású motorok esetén is megköveteli a részecskeszűrő használatát.

➑ A kettős befecskendezőrendszer felépítése.

Az Audi természetesen több előnyét is felsorolja a rendszernek: csökkenti a tüzelőanyag-fogyasztást és a CO2-kibocsátást, valamint jobb akusztikai tulajdonságokat biztosít. Emellett nagy előnye, hogy a szelepekre rárakódott kartergázból származó olajsár-lerakódást lemossa, amikor a szívócsőbe fecskendezi a tüzelőanyagot.

BEFECSKENDEZÉSI STRATÉGIA

A kis- és nagynyomású rendszert a motorvezérlő a pillanatnyi üzemállapot függvényében kapcsolja. A szívócső-befecskendezés egyszeri tüzelőanyag-bejuttatással történik, a közvetlen befecskendezés viszont lehet egyszeri, kétszeri vagy háromszori. Így összesen 4 különböző befecskendezési jelleg közül választhat a vezérlő a hűtőfolyadék hőmérséklete, a terhelés és a motorfordulatszám alapján. A stratégiát elsősorban az Új Európai Menetciklusnak megfelelően állították be, hogy gyors bemelegedést érjenek el, és elkerüljék a részecskeszűrő alkalmazását.

Hideg motorindítás esetén, amikor a hűtőfolyadék hőmérséklete nem éri el a 45 °C-ot, 3-szor fecskendez be a nagynyomású rendszer a kompresszióütem alatt, majd a bemelegítés és a katalizátorfűtés szakaszában a közvetlen benzinbefecskendező rendszer a szívó- és a kompresszióütemben is juttat tüzelőanyagot az égéstérbe. Az előgyújtást kicsire veszi az elektronika, és a szívócsövekben lévő csappantyúkat bezárja, hogy a motor gyorsabban elérje az üzemi hőmérsékletét.

Ha a hűtőfolyadék hőmérséklete 45 °C felett van, és részterheléses állapotban van a motor, akkor a vezérlő átkapcsol szívócső-befecskendezésre. A csappantyúk ekkor is csukva vannak. Ezzel csökkentik a részecskekibocsátást, és mivel a tesztciklusban nagyrészt ebben az állapotban jár a motor, ezért a kibocsátása határérték alatti részecskeszűrő nélkül is (a tesztcikluson!).

Teljes terhelésen a közvetlen befecskendezés lép a szívócsőbe fecskendező rendszer helyébe, és szívó- és kompresszióütemben is juttat tüzelőanyagot az égéstérbe. A szívócsövekben lévő csappantyúkat is kinyitja, hogy a teljes keresztmetszeten áramolhasson be levegő a motorba. Ilyenkor csak a lehető legnagyobb teljesítmény elérése számít, a motor ekkori részecskekibocsátása már jelentős.

Vészüzemben, ha valamelyik befecskendezőrendszer meghibásodik, a motor csak a másikat használja, így a jármű nem kényszerül leállásra. Természetesen a visszajelző lámpa kigyulladásával jelzi a problémát a járművezetőnek.

A befecskendezőrendszer szerelésénél ügyelni kell a maradó nyomás eltávolítására. Ehhez a motort úgy kell járatni, hogy a nyomásszabályozó szelep csatlakozóját lehúzzák. A szivattyúból így is visszamarad egy kis nyomás, de a szétszerelés már biztonságosan elvégezhető.

FORGATTYÚHÁZ-SZELLŐZTETÉS

A részecskekibocsátás egyik okozója a szívórendszerbe vezetett kartergáz olajtartalma. Ezért a forgattyúház szellőztetése is egyre kifinomultabbá válik, az olajleválasztás minőségére nagy hangsúlyt fektetnek. Ahogy a ➒. ábrán is látható, a 2.0 TSI motor az alábbi elemeket tartalmazza:

– durva leválasztó a motorblokkban,

– finom leválasztó a szelepfedélre csavarozva,

– visszacsapó szelep a visszafolyató ágon,

– nyomásszabályozó szelep, ami a rendszernyomást 100 mbar-ral a környezeti nyomás alatt tartja.

➒ A forgattyúház-szellőztetés elemei.

A durva szűrő a nagyobb méretű olajcseppeket választja le a terelőlemezen, majd a visszafolyó csatornába vezeti, hogy az olajteknőbe kerüljenek. A gáz ezután a finomszűrőbe kerül ➓, ahol a ciklonos leválasztóban akár 16 000 min-1 fordulatot is elérhet. Ekkor a kis olajcseppek is kiválnak a gázból és a visszafolyó csatornába, majd az olajteknőbe kerülnek. A rendszer tartalmaz egy megkerülő szelepet is, hogy nagy motorfordulatszám esetén a nagy tömegáramtól a tömítések ne sérüljenek meg. A megtisztított gáz nyomását 100 mbar-ral a környezeti nyomás alá szabályozzák.

➓ A finomszűrő felépítése, a ciklonos leválasztó működése.

ÖSSZEFOGLALÁS

Az EA888 család harmadik generációja kitűnő példa arra, mennyire bonyolódnak a motorháztető alatt található rendszerek. A megszokott, egyszerű szerkezeteket kapcsolható, állítható, elektromos szabályozott, komplex rendszerek váltják fel, melyekkel a kibocsátási normák és az irreálisan kis tüzelőanyag-fogyasztás a vizsgálathoz használt menetcikluson elérhetővé váltak, de megbízhatóságuk még nem bizonyított.