Volkswagen Система отключения цилиндров (АСТ) на двигателе 1,4 л 103 кВт TSI. Устройство

Программа

самообучения

содержит

информацию

новинках

конструкции

автомобиля

Программа

самообучения

не

актуализируется

Для

проведения

работ

по

техническому

обслуживанию

ремонту

необходимо

использовать

соответствующую

техническую

документацию

Внимание

Указания

Двигатель 1,4 л TSI 103 кВт с системой отключения цилиндров (ACT) — это представитель новой серии
бензиновых двигателей EA211. Он также является первым массово выпускаемым четырёхцилиндровым
двигателем, в котором половина цилиндров может быть отключена для уменьшения расхода топлива.
Комбинация отключения цилиндров с BlueMotion Technology позволяет двигателю быть мощным
и одновременно с этим экологичным.

Отключение цилиндров уменьшает расход топлива двигателя 1,4 л TSI в цикле NEFZ на 0,4 литра
на 100 километров. Это соответствует уменьшению выбросов CO

на десять граммов на километр.

В комбинации с BlueMotion Technology расход топлива уменьшается на 0,6 литров на 100 км.

В этой программе самообучения объясняются принципы устройства и действия системы отключения
цилиндров (ACT*).

*Аббревиатура ACT (active cylinder technology) является зарегистрированной торговой маркой
концерна Volkswagen.

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Двигатель 1,4 л 103 кВт TSI с системой отключения цилиндров (ACT) . . . . . . . .4
Преимущества отключения цилиндров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

Механическая часть двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Устройство системы отключения цилиндров  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Устройство распредвалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
Смещение блоков кулачков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12
Меры по уменьшению вибраций и шумов   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  14

Система управления двигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

Обзор системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16
Система управления двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18
Рабочая зона системы отключения цилиндров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19
Процесс отключения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  20
Процесс включения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
Индикация системы отключения цилиндров на дисплее
в комбинации приборов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
Датчики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  25
Исполнительные механизмы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28

Техническое обслуживание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

Специальные инструменты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

Введение

Двигатель 1,4 л 103 кВт TSI с системой отключения
цилиндров (ACT)

Отличие этого двигателя от обычного двигателя 1,4 л 103 кВт TSI заключается, прежде всего, в наличии
системы отключения цилиндров.

Особенности конструкции

• Система отключения цилиндров (АСТ).
• Привод ГРМ зубчатым ремнём.
• Головка блоков цилиндров со встроенным

выпускным коллектором.

• Насос системы охлаждения объединён

с корпусом термостатов.

• Привод насоса системы охлаждения с помощью

зубчатого ремня от распредвала выпускных
клапанов.

• Модуль турбонагнетателя с электроприводом

регулятора давления наддува.

• Регуляторы фаз ГРМ на впускном и выпускном

распредвалах.

• Шестерёнчатый масляный насос с двумя

уровнями давления масла.

s510_003

Технические характеристики

Буквенное обозначение
двигателя

CPTA

Конструктивное
исполнение

Рядный 4Jцилиндровый

Рабочий объём

1395см

Диаметр цилиндра

74,5 мм

Ход поршня

80 мм

Клапанов на цилиндр

Степень сжатия

10,0:1

Макс. мощность

103 кВт при 4500–6000 об/мин

Макс. крутящий момент

250 Н·м при 1500–3500 об/мин

Система управления
двигателя

Bosch Motronic MED 17.5.21

Топливо

Неэтилированный бензин
с октановым числом 95

Нейтрализация ОГ

Трёхкомпонентный
каталитический нейтрализатор,
широкополосный лямбдаJзонд
перед нейтрализатором и
триггерный — после

Экологический класс

Евро 6

Внешняя скоростная характеристика

s510_004

1000

3000

5000



об/мин



7000

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280



Н·м



100



кВт



110

Система отключения цилиндров (АСТ)

Система отключения цилиндров (АСТ) в как можно более широком диапазоне режимов частичной нагрузки
полностью выключает из работы цилиндры 2 и 3. Это означает, что впускные и выпускные клапаны обоих
цилиндров остаются закрытыми и впрыск топлива и зажигание также не происходят. Двигатель работает только
на 2 цилиндрах.
За счёт этого остальные цилиндры двигателя работают с большей нагрузкой, а значит — в более эффективном
диапазоне, расход топлива уменьшается.
Для отключения клапанов на каждом из двух распредвалов установлено по два исполнительных механизма.

_005

Исп. механизм

кулачков выпускных

клапанов цилиндра 3

Исп. механизм кулачков

впускных клапанов

цилиндра 3

Исп. механизм
кулачков впускных
клапанов цилиндра 2

Исп. механизм кулачков
выпускных клапанов
цилиндра 2

Условия для отключения цилиндров

• Число оборотов двигателя в диапазоне

1250–4000 об/мин.

• Крутящий момент, соответствующий действию

водителя, не превышает определённого
значения, зависящего от числа оборотов, и
в любом случае не больше 85 Н·м.

• Температура масла в двигателе не ниже 10 °C.
• ЛямбдаJрегулирование активно.

Пуск двигателя всегда осуществляется в 4Jцилиндровом режиме!

Введение

Преимущества отключения цилиндров

Меньше потери на дросселирование

Большим недостатком бензиновых двигателей по сравнению с дизельными, с точки зрения расхода топлива,
является необходимость сильного дросселирования в режиме частичных нагрузок.
Тогда как дизельные двигатели могут работать с почти полностью открытой дроссельной заслонкой (крутящий
момент регулируется при этом изменением цикловой подачи топлива), в бензиновых двигателях должен
практически всегда поддерживаться стехиометрический состав топливоJвоздушной смеси (

= 1). Только

так в системе выпуска с трёхкомпонентным каталитическим нейтрализатором могут быть выполнены
требования экологических норм.

Чтобы сделать более понятными преимущества использования 2Jцилиндрового режима, на рисунках далее
показаны положения дроссельной заслонки при частичной нагрузке в 2J и в 4Jцилиндровом режимах. В обоих
случаях блок управления двигателя рассчитывает, сколько воздуха и топлива необходимо для обеспечения
необходимого крутящего момента.

4+цилиндровый режим

Поскольку воздух поступает во все цилиндры,
дроссельная заслонка для реализации требуемого
крутящего момента приоткрыта только
на небольшой угол.
При засасывании воздуха вокруг дроссельной
заслонки возникают сильные завихрения
воздушного потока. ИзJза этих завихрений
двигатель должен засасывать воздух, преодолевая
большое сопротивление. В результате потери
мощности на дросселирование возрастает расход
топлива.

s510_006



2+цилиндровый режим

Чтобы в 2Jцилиндровом режиме реализовать тот же
крутящий момент, что и в 4Jцилиндровом, в оба
работающих цилиндра должно поступать примерно
то же количество воздуха, что раньше в 4, то есть
в каждый из работающих цилиндров должно
поступать теперь вдвое больше воздуха. Это
возможно только тогда, когда дроссельная заслонка
открыта на больший угол. Благодаря большему углу
открытия дроссельной заслонки, возникает меньше
завихрений.
Двигатель засасывает воздух при меньшем
сопротивлении, и расход топлива снижается.

s510_007



Меньше потери на газообмен
(насосные потери)

При отключении цилиндров 2 и 3 ни впуска,
ни выпуска воздуха в них не происходит. Ролики
рычагов этих цилиндров прокатываются под
нулевыми кулачками (см. стр. 11), в результате чего
клапаны остаются закрытыми.
Таким образом, никакие усилия ни на открывание
клапанов, ни на всасывание и выталкивание
из цилиндров воздуха не затрачиваются.

s510_070

Отключённый цилиндр

Нулевые кулачки

Клапаны
закрыты

Увеличение КПД двигателя

Цилиндры 1 и 4, помимо своей работы, перенимают
также работу отключённых цилиндров 2 и 3.
В результате они работают в диапазоне большей
нагрузки. В этом диапазоне смесеобразование
и сгорание происходят более эффективно.
Кроме того, в отключённых цилиндрах теплота
сгорания не отводится через стенки цилиндров.
В результате тепловые потери двигателя
уменьшаются, а его термодинамический КПД
увеличивается.

s510_071

Работающий цилиндр

Рабочие кулачки

Эффективное
смесеобразование

Механическая часть двигателя

Устройство системы отключения цилиндров

Корпус распредвалов изготовлен из алюминия методом литья под давлением и образует вместе с двумя
распредвалами единый модуль.

Конструктивно оба распредвала идентичны.
На наружной поверхности распредвалов имеются
шлицы, на которых установлены два неподвижных
блока кулачков для неотключаемых
цилиндров 1 и 4 и два сдвижных в осевом
направлении блока кулачков для отключаемых
цилиндров 2 и 3. Собираются распредвалы уже
в корпусе распредвалов.

Сдвигаются блоки кулачков четырьмя
исполнительными механизмами (два для впускных и
два для выпускных блоков кулачков),
установленными на корпусе распредвалов.

s510_011

Распредвал
выпускных
клапанов

Рама распредвалов

Исп. механизм кулачков впускных
клапанов

Исп. механизм кулачков

выпускных клапанов

Датчик

Холла

Неподвижный блок

кулачков

Сдвижной
блок кулачков

Шариковый фиксатор

Цилиндрический

просечной штифт

Корпус
распредвалов

Опоры распредвалов установлены в корпусе
распредвалов и в двух жёстких рамах
распредвалов. Блоки кулачков играют в то же время
и роль подшипников.

Для уменьшения потерь на трение в передних
опорах обоих распредвалов, воспринимающих
наибольшую нагрузку от зубчатого ремня,
используются шарикоподшипники.

Рама распредвалов

Корпус распредвалов

s510_010

Блок кулачков

Распредвал
впускных клапанов

Распредвал
выпускных клапанов

Шарикоподшипник

При ремонте корпус распредвалов с распредвалами заменяется только в сборе.

Механическая часть двигателя

Устройство распредвалов

На каждом распредвалу установлены блоки кулачков двух разных типов:

Цилиндры 1 и 4:

• Блоки кулачков жёстко соединены

с распредвалом шлицами и одним
просечным штифтом каждый.

Цилиндры 2 и 3:

• Блоки кулачков могут сдвигаться в шлицах

распредвала прим. на 7 мм и фиксируются
в конечных положениях шариковым
фиксатором.

Задающий

ротор датчика

Холла

Блок кулачков

цилиндра 3

Блок кулачков

цилиндра 4

Шлицы распредвала

Шариковый фиксатор

s510_012

Цилиндрический просечной штифт

s510_076

s510_077

Блок кулачков
цилиндра 2

Из соображений экономии места, занимаемого сдвижными блоками кулачков, а также
из соображений унификации деталей, на этом двигателе все кулачки и ролики роликовых
рычагов выполнены более узкими, чем на обычных двигателях.

Сдвижные блоки кулачков

Сдвижные блоки кулачков цилиндров 2 и 3 имеют следующие конструктивные особенности:

1. Для смещения блока кулачков по распредвалу

на блоке кулачков имеется направляющая
канавка.
Возврат металлических штифтов
исполнительного механизма в исходное
положение происходит за счёт поднимающегося
профиля дна направляющей канавки.

2. Шлицы на распредвалах и на блоках кулачков

позволяют кулачкам смещаться по распредвалу
в осевом направлении.

3. Как сдвижные, так и неподвижные блоки

кулачков выполняют также функции
подшипников между корпусом распредвалов
и рамами распредвалов.

4. Когда ролики рычагов клапанов прокатываются

под рабочими кулачками, цилиндры включены.
Клапаны задействуются.
Когда ролики прокатываются под нулевыми
кулачками, цилиндры выключены. Клапаны
не задействуются.

Исполнительный
механизм блока
кулачков

Металлические стержни

s510_014

Направляющие канавки

Плавно

поднимающееся

дно канавки

Рабочие кулачки

Подшипник

Нулевые кулачки

Шлицы распредвала

Механическая часть двигателя

Смещение блоков кулачков

Смещение блоков кулачков осуществляется металлическими стержнями в исполнительных механизмах.
Один из двух стержней, в зависимости от того, в каком направлении выполняется смещение блока кулачков,
выдвигается и входит в соответствующую направляющую канавку. Направляющая канавка имеет
спиралеобразную форму, благодаря чему при выдвинутом металлическом стержне поворачивающийся вместе
с распредвалом блок кулачков сдвигается в продольном направлении в шлицах распредвала. Форма двух
направляющих канавок одного блока кулачков напоминает букву Y.

Рабочий кулачок

Нулевой кулачок

Исполнительный механизм
блока кулачков

Шлицы распредвала

Металлический стержень

(не задействован, т. е. не выдвинут)

Роликовый рычаг клапана (рокер)

YJобразная направляющая

канавка

s510_030

Корпус распредвалов

Пример: процесс отключения клапанов одного из цилиндров

БУ двигателя задействует исполнительный
механизм, подавая на него короткий импульс
массы.
Соответствующий металлический стержень
выдвигается и входит в направляющую канавку
блока кулачков. Благодаря спиралеобразной
форме канавки и вращению распредвала, блок
кулачков смещается вдоль распредвала.

s510_032

Нулевой кулачок

Упор (часть корпуса
распредвалов)

Направление
смещения блока
кулачков

В точке, в которой две ветви YJобразной канавки
сливаются в одну, подпружиненный шарик
фиксатора (см. рис. справа) отжимает блок
кулачков до упора к корпусу распредвалов
и фиксирует его в этом положении.
Над роликами рычагов вращаются теперь нулевые
кулачки. Клапаны больше не задействуются.
Для возврата к рабочим кулачкам выдвигается
другой стержень исполнительного механизма,
смещающий блок кулачков вправо.

s510_031

Рабочий кулачок

Возврат металлического стержня в исходное положение

Для возврата металлического стержня в исходное
положение дно YJобразной канавки
на завершающем участке выполнено с плавным
подъёмом (наклонная плоскость). Благодаря этому,
металлический стержень отжимается вверх и
дополнительно фиксируется в исходном положении
постоянным магнитом в исполнительном механизме.
При возврате металлического стержня в исходное
положение в обмотке исполнительного механизма
возникает импульс напряжения. Для блока
управления двигателя этот импульс напряжения
является сигналом обратной связи,
подтверждающим, что блок кулачков был успешно
смещён в другое положение.

s510_033

Нулевой кулачок

Исполнительный
механизм блока кулачков

Плавно поднимающееся
дно канавки

Шариковый фиксатор

Для точного позиционирования сдвижного блока
кулачков его ход в продольном направлении
ограничен упором.
Роль упоров играют опоры в корпусе распредвалов
и обеих рамах распредвалов.

Шариковый фиксатор имеет два назначения:

1. При перемещении блока кулачков он

дополнительно отжимает блок в нужное крайнее
положение.

2. На время между перемещениями шариковый

фиксатор фиксирует блок кулачков, не допуская
его самопроизвольного выхода из текущего
положения.

s510_034

Упор

корпуса

распредвалов

Направляющая

канавка

Шариковый фиксатор

Блок кулачков

В редких случаях при перемещении блока кулачков в момент соприкосновения его с упором
может быть слышен «щелчок» . Это нормальный звук, обусловленный работой механизма.
Этот звук возникает только при переключении между режимами и слышен только в течение очень
короткого промежутка времени.

Механическая часть двигателя

Меры по уменьшению вибраций и шумов

Низкий общий уровень вибраций двигателя определяется уже его базовыми конструктивными особенностями,
такими как блок цилиндров повышенной жёсткости, облегчённый кривошипноJшатунный механизм
и поперечное расположение двигателя в автомобиле.

Наибольшую сложность представляет отключение и
подключение цилиндров, а также вибрации и звук
работы двигателя в 2Jцилиндровом режиме. Хотя
в результате отключения цилиндров 2 и 3 рабочие
ходы в остальных и происходят через равные
промежутки, но вместо двух рабочих ходов

(«толчков») на один поворот коленвала
в 4Jцилиндровом режиме в 2Jцилиндровом режиме
остаётся только один.
Без дополнительных мер это приведёт
к повышенной вибрации и грубому звуку двигателя.

10_0



° поворота коленвала



10_0



° поворота коленвала



4+цилиндровый режим
Порядок работы цилиндров

2+цилиндровый режим
Порядок работы цилиндров

Цил.

Обозначения

Впуск

Зажигание/рабочий
ход

Цилиндр подключён

Сжатие

Выпуск

Цилиндр отключён

Опоры силового агрегата

Опоры двигателя такие же как у двигателя 1,6 л TDI
с системой впрыска Common Rail. Это
гидравлические опоры, обладающие малой
динамической жёсткостью в широком диапазоне
частот. В результате вибрации и резонансные
эффекты в 2Jцилиндровом режиме, которые могли
бы ощущаться водителем и пассажирами, сводятся
к минимуму.

Опора двигателя

s510_037

Двухмассовый маховик

Двухмассовый маховик имеет теперь
характеристику торсионной упругости, специально
рассчитанную на два разных режима.
В характеристике есть одна очень мягкая ступень
для 2Jцилиндрового режима и вторая, жёсткая
ступень для 4Jцилиндрового режима.

Двухмассовый маховик

s510_068

Система выпуска ОГ

Чтобы эффективно гасить существенно разные
пульсации ОГ, возникающие в 4J и 2Jцилиндровом
режимах, передний и задний глушители в системе
выпуска выполнены с резонаторами разного
размера и с разным объёмом. В дополнение
к этому, длины труб системы были специально
подобраны («настроены») для гашения
соответствующих частот.

Передний глушитель

Задний глушитель

s510_069

Труба системы выпуска

Система управления двигателя

Обзор системы

На обзорной схеме показаны датчики и исполнительные механизмы, непосредственно связанные с системой
отключения цилиндров.

Датчики

Датчик давления во впускном
коллекторе

G71

Датчик температуры воздуха
на впуске

G42

Датчик числа оборотов двигателя

G28

Датчик Холла

G163

Блок дроссельной заслонки

J338

Датчики 1, 2 угла поворота
электропривода дроссельной
заслонки

G187, G188

Датчик положения педали
акселератора

G79, G185

Контрольная лампа
электропривода
акселератора

K132

Лампа check engine

K83

Блок управления
комбинации приборов

J285

Блок управления двигателя

J623

Датчик Холла

G40

Регулятор кулачка впускного клапана
цилиндров 2 и 3

N583, N591

Регулятор кулачка выпускного
клапана цилиндров 2 и 3

N587, N595

Volkswagen Система отключения цилиндров (АСТ) на двигателе 1,4 л 103 кВт TSI. Устройство - часть 1