Der 1,0 l/37 kW Ottomotor mit untenliegender NockenwelleKonstruktion und Funktion36322824 P (kW)20161284 1000 2000 n (1/min)Dieses Dokument wurde erstellt mit FrameMaker 4.0.4.3000ELSBSTSTUDIENPROGRAMM N r. 203Im Lupo erweitert VW sein OttomotorenProgramm um einen neuen 1,0 l Alu-Motor mit untenliegender Nockenwelle. Er erfüllt die Abgasnormen EU III und D3. Dieser kompakte und leichte Motor ist eine Entwicklung im Konzern und basiert auf bewährten Motor-Komponenten.203/24In diesem Selbststudienprogramm stellen wir Ihnen die Konstruktion und Funktion dieses neuen Motors vor.Auf einen BlickTechnische Daten ........................................................ 4Motordaten MotorübersichtMotormechanik .......................................................... 6Kurbelwelle Zylinderblock Zylinderlaufbuchse Steuerräder Steuerzeiteneinstellung Ölpumpe Ventilsteuerung Antrieb der Zusatzaggregate KühlmittelpumpeSystemübersicht .......................................................... 10Motormanagement Simos 2P Sensoren/AktorenSensoren ...................................................................... 14Geber für Motordrehzahl G28 und OT-Erkennung Geber für Saugrohrdruck G71 und Ansauglufttemperatur G41 Klopfsensor G61Einspritzanlage ........................................................... 17Ansaugmodul mit EinspritzventilenFunktionsplan ............................................................. 18Eigendiagnose ............................................................ 20Prüfen Sie Ihr Wissen ................................................. 21Neu! Achtung! Hinweis!Das Selbststudienprogramm ist kein Reparaturleitfaden!Prüf-, Einstell- und Reparaturanweisungen entnehmen Sie bitte der dafür vorgesehenen KD-Literatur.3Technische DatenMotordatenKennbuchstabe: Bauart: Hubraum: Bohrung: Hub: Verdichtungsverhältnis: Nennleistung: Max. Drehmoment: Gemischaufbereitung: Kraftstoff: AHT 4 ZylinderReihenmotor 997 cm3 72 mm 61,2 mm 10 : 1 37 kW bei 5000 1/min 84 Nm bei 3250 1/min MultipointEinspritzung Simos 2P 95 ROZ bleifrei. 91 ROZ möglich, führt über Klopfregelung zu Drehmoment- und Leistungsverlust40 36 32 28 24 P (kW) 20 16 12 8 4 1000 2000 3000 n (1/min) 4000 5000 6000 90 80 M (Nm) 70 60 50203/1203/234MotorübersichtDer Motor hat einen Gegenstromzylinderkopf mit 2-Ventiltechnik. Eine Doppelrollenkette treibt die untenliegende Nockenwelle an. Hydraulische Stößel, Stößelstangen und Kipphebel sorgen für einen spielfreien Ventiltrieb.Träger für Motorlagerung, kombiniert mit KühlmittelpumpeStößelstangeDoppelrollenkette Stößel mit hydraulischem VentilspielausgleichNockenwelleÖlpumpeSchwungrad mit Segmenten für Motordrehzahl und OT-Erkennung Zylinderblock aus Aluminiumdruckguß203/215MotormechanikKurbelwelle– – 3-fach gelagert Das Hauptlager (in der Mitte) befindet sich zwischen den Kurbelwellenzapfen des 2. und 3. Zylinders. Die Fixierung der Kurbelwelle in axialer Richtung erfolgt über das mittlere Hauptlager.mittleres Hauptlager–203/12ZylinderlaufbuchseZylinderblock– – Aus Aluminium-Druckguß Die Zylinderlaufbuchsen sind nicht Bestandteil des Zylinderblockes.Zylinderblock203/13Zylinderlaufbuchse– Die vier Zylinderlaufbuchsen sind aus Grauguß und einzeln in dem Zylinderblock eingesetzt. Sie sind austauschbar. Die Zylinderlaufbuchsen werden direkt vom Kühlmittel umspült (nasse Buchsen). Die Abdichtung zum unteren Teil des Zylinderblockes erfolgt mit Kupferscheiben. Mit diesen wird auch die Vorspannung der Laufbuchse eingestellt. Die Vorspannung wird bei der Montage gemessen. Zum Einstellen stehen 3 verschiedene Stärken von Kupferscheiben zur Verfügung.Zylinderkopfdichtung Zylinderkopf Zylinderlaufbuchse––KühlmittelKupferscheibe–Die Abdichtung der vorgespannten Laufbuchse zum Zylinderkopf erfolgt durch die Zylinderkopfdichtung.Zylinderblock203/116Steuerräder– Die untenliegende Nockenwelle wird von der Kurbelwelle durch eine Doppelrollenkette angetrieben. Der gesamte Antrieb wird durch den Steuerraddeckel abgedeckt.–203/14SteuerzeiteneinstellungDie Lage der Kettenräder auf den Wellen wird jeweils durch eine Paßfeder bestimmt. Zum Einstellen der Steuerzeiten befinden sich auf dem Kurbelwellenkettenrad und dem Nockenwellenkettenrad je eine Markierung. Beide Kettenräder sind so in die Kette einzulegen, daß sich von Markierung bis Markierung ein Abstand von 12 Kettenbolzen ergibt. Genaue Einstellhinweise entnehmen Sie bitte dem Reparaturleitfaden.KurbelwellenkettenradDoppelrollenketteNockenwellenkettenrad12203/15Schneckenrad für ÖlpumpenantriebNockenwelleÖlpumpeIm Steuerraddeckel befindet sich der Ölpumpenantrieb und die Ölpumpe. Sie ist eine Zahnradpumpe. Der Antrieb der Ölpumpe erfolgt über die Nockenwelle. Das Ölpumpenrad wird über Schneckenräder und eine senkrechte Welle angetrieben. Das zweite Ölpumpenrad wird von diesem mitgenommen und dreht sich um einen feststehenden Zapfen.SteuerraddeckelÖlpumpenräder203/337MotormechanikVentilsteuerungDie Ventile werden durch die untenliegende Nokkenwelle über Stößelstange und Kipphebel betätigt. Der Ventilspielausgleich wird durch das hydraulische System im Stößel unter Einbeziehung des Motoröldruckes erreicht. Das Ventilspiel bleibt während der gesamten Motorbetriebsdauer konstant. Nach einer Reparatur ist eine Grundeinstellung des Ventilspiels mit der Kipphebel-Einstellschraube erforderlich.Stößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich Kipphebel KipphebelEinstellschraube Stößelstange203/3.3NockenwelleStößelDie Funktionsweise des Stößels mit hydraulischem Ventilspielausgleich ist analog den bekannten Tassenstößeln. (Die Beschreibung zum Tassenstößel finden Sie im SSP 105).StößelstangeStößelkolben Ölzulauf Hochdruckraum Ölvorrat Nockenwelle RückschlagventilBei Reparaturen sind die Stößel in Einbaulage abzulegen, damit der Ölvorrat erhalten bleibt. Bei allen Arbeiten ist absolute Sauberkeit Voraussetzung.203/28Der Antrieb der ZusatzaggregateAlle Zusatzaggregate werden von der Kurbelwelle über einen Keilrippenriemen angetrieben. In der Grundversion sind dies – – die Kühlmittelpumpe der Generator.GeneratorDie Einstellung der Spannung des Keilrippenriemens erfolgt über den schwenkbaren Generator.KühlmittelpumpeWird der Motor mit einer Servopumpe oder einem Klimakompressor ausgestattet, erfolgt die Spannung des Keilrippenriemens mit einer zusätzlichen Spannrolle. KurbelwelleUmlenkrolle203/9Aufnahme MotorlagerKühlmittelpumpeLagergehäuseDie Kühlmittelpumpe sitzt stirnseitig im Zylinderblock. Das Lagergehäuse der Kühlmittelpumpe dient gleichzeitig als Aufnahme für die Motorlagerung.Antriebsrad der KühlmittelpumpeZylinderblockKühlmittel Flügelrad der Kühlmittelpumpe203/10Anschluß Kühlmittelrohr 9SystemübersichtMotormanagement Simos 2PDas Simos-Motormanagement regelt die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung in Abhängigkeit von der aktuellen Motorlast. Die Motorlast wird vom Geber für Motordrehzahl und Geber für Saugrohrdruck ermittelt. Daraus werden vom Steuergerät unter Berücksichtigung der Korrekturfaktoren Zündzeitpunkt und Einspritzdauer errechnet. Korrekturfaktoren sind: – Zylinderselektive Klopfregelung – Lambdaregelung – Leerlaufregelung – Aktivkohlefilter-RegelungN152P/Q N30G39 Z19 G62 G61G28Legende G6 G39 G28 G42 G61 G62 G71 J 17 J361 J338 N30 N80 N152 P Q Z19 Kraftstoffpumpe Lambdasonde Geber für Motordrehzahl Geber für Ansauglufttemperatur Klopfsensor Geber für Kühlmitteltemperatur Geber für Saugrohrdruck Kraftstoffpumpenrelais Steuergerät Simos 2P Drosselklappensteuereinheit Einspritzventil Magnetventil für Aktivkohlebehälter Zündtrafo Zündkerzenstecker Zündkerzen Heizung LambdasondeDie Beschreibung zur Drosselklappensteuereinheit finden Sie im SSP 173.10C BJ338AN80 D G71 G42 J17J361SIMOS 2PEG6203/6= Ausgangssignal = EingangssignalA B C D E= = = = =Kraftstoffilter Kraftstoffdruckregler Kraftstoffverteiler Aktivkohlebehälter Diagnoseanschluß= Kraftstoff-Vorlauf = Kraftstoff-Rücklauf = Ansaugluft = Abgas 11SystemübersichtSensorenGeber für Motordrehzahl G28Geber für Saugrohrdruck G71 und Ansauglufttemperatur G42Leerlaufschalter F60 Drosselklappenstellerpotentiometer G88 Drosselklappenpotentiometer G69Geber für Kühlmitteltemperatur G62Lambdasonde G39Klopfsensor G61Druckschalter für Lenkhilfe F88Klimakompressor (Klimaschalter-Betätigung) Klimakompressor (in) Klimaanlage (Drucksensor) Geschwindigkeitssignal Klemme 50 (Starter, Zündanlaßschalter)12AktorenSteuergerät Simos 2P J361Kraftstoffpumpenrelais J17Einspritzventile N30 ... N33Zündtrafo (4-fach) N152 (Zündleiste)Drosselklappensteuereinheit J338 Drosselklappensteller V60Heizung Lambdasonde Z19Diagnose-SteckanschlußMagnetventil für Aktivkohlebehälter N80Geschwindigkeitssignal (Kombiinstrument) Klimakompressor (out)203/2813SensorenGeber für Motordrehzahl G28 und OT-ErkennungDer Geber ist ein Sensor nach dem Hallprinzip. Der Hallgeber wird über die Segmentlücken, die sich auf dem Schwungrad befinden, angesteuert. Eine Segmentlücke ist durchgehend und eine Segmentlücke hat einen zusätzlichen Zahn. Die Kanten der Segmentlücken erzeugen für jeden zu zündenden Zylinder zwei Impulse im Abstand von 48o Kurbelwellenwinkel. Das Steuergerät erkennt anhand des Signalverlaufes diese Unterschiede und ordnet die entsprechenden Zylinder zu. Die Signale des Gebers verwendet das Steuergerät der Motorlast entsprechend zur Berechnung von Zündwinkel und Einspritzung.Kurbelwelle Schwungrad mit Segmentlücken Geber für MotordrehzahlSegmentlückenkanten Segmentlücke203/7Segmentlücke durchgehendOTDieser Unterschied ist bei der Montage des Schwungrades an die Kurbelwelle von Bedeutung. Die Segmentlücke mit Zahn muß bei OT Zylinder 1 in Richtung Ölwanne stehen! Die OT-Markierung am Kurbelgehäuse steht dann 24,5o nach der Steuerkante der durchgehenden Segmentlücke.203/8Segmentlücke mit ZahnBei Ausfall des Signals bleibt der Motor stehen!durchgehend = Zylinder 1 und 4 mit Zahn = Zylinder 2 und 314Geber für Saugrohrdruck G71 und Ansauglufttemperatur G42Der Geber ist direkt am Saugrohr montiert. Drucksensor und Lufttemperatursensor haben direkten Kontakt zur Ansaugluft im Saugrohr.Saugrohr AnsaugluftSignalverwendung Saugrohrdruck und Ansauglufttemperatur werden an das Motor-Steuergerät übermittelt. Sie werden benötigt, um daraus die vom Motor angesaugte Luftmenge zu berechnen. Mit dieser Information wird die notwendige Einspritzzeit sowie der Zündzeitpunkt errechnet.203/29Ersatzfunktion Fehlen die Signale, wird vom Motor-Steuergerät zur Berechnung der Einspritzzeit sowie des Zündzeitpunktes das Signal des Drosselklappenpotentiometers und der Drehzahl herangezogen. Es wird ein Notlaufkennfeld zugrunde gelegt! Fehlt das Signal des Sauglufttemperatursensors, wird ein Ersatzwert von 45 oC genutzt.Geber Saugrohrdruck und AnsauglufttemperaturElektrische SchaltungJ361Eigendiagnose Die Eigendiagnose kontrolliert beide Eingangssignale. Es können folgende Fehler erkannt werden: – – – Kurzschluß gegen Masse Kurzschluß gegen Plusspannung und Referenzspannung UnterbrechungG71G42203/30G42 G71 J361Geber Ansauglufttemperatur Geber Saugrohrdruck Steuergerät für Simos15SensorenKlopfsensor G61Der Klopfsensor ist an der hinteren Wand des Kurbelgehäuses zwischen Zylinder 2 und 3 angebracht. Signalgabe Anhand der Spannungssignale des Klopfsensors erkennt das Motor-Steuergerät klopfende Verbrennung. Diese wird zylinderselektiv erfaßt = zylinderselektive Klopfregelung Signalverwendung Der Zündwinkel des betreffenden Zylinders wird in Schritten von 0,5 bis 2o in Richtung „spät“ verschoben, bis die Klopfneigung nachläßt. Die maximale Zündwinkel-Verstellung beträgt 15o. Der Zündzeitpunkt kann so für jeden Zylinder individuell auf die Klopfgrenze eingeregelt werden. Tritt kein weiteres Klopfen auf, geht der Zündwinkel in 0,5o Kurbelwinkelschritten wieder auf den Kennfeldwert. ErsatzfunktionAbschirmung203/31Klopfsensor G61Elektrische SchaltungJ361Bei fehlendem Signal wird die Zündung aller 4 Zylinder um 15o reduziert. Dies führt zu einer Verringerung der Motorleistung. Eigendiagnose Die Eigendiagnose wird aktiviert ab einer Kühlmitteltemperatur von 20 oC, einer Motordrehzahl über 3350 1/min und einer Motorlast über 60 %. Es wird der Fehler „Sensorsignal zu schwach“ festgestellt. G61 J361G61203/32Klopfsensor Steuergerät für SimosDas Anzugsdrehmoment der Befestigungsschraube hat Einfluß auf die Funktion des Klopfsensors. 20 Nm sind unbedingt einzuhalten.16EinspritzanlageAnsaugmodul Das Ansaugmodul trägt die Kraftstoffverteilerleiste mit den Einspritzventilen, dem Druckregler und dem Geber für Ansaugluft und Saugrohrdruck.Geber für Saugrohrdruck und Ansauglufttemperatur Anschluß für Drosselklappensteuereinheit KraftstoffverteilerleisteEinspritzung Jeder Zylinder hat ein Einspritzventil, das vor dem Einlaßventil im Saugrohr angeordnet ist.Der eingespritzte Kraftstoff wird im Ansaugkanal vorgelagert und beim Öffnen des Einlaßventiles mit der Luft in den Verbrennungsraum angesaugt.Einspritzventile203/4Ansteuerung Die Einspritzventile werden über das Kraftstoffpumpenrelais mit Spannung versorgt und von dem Steuergerät mit Masse angesteuert. Es werden jeweils zwei Einspritzventile paarweise angesteuert (halbsequentielle Einspritzung). (Zylinder 1 und 4 sowie Zylinder 2 und 3) Für die Öffnungszeit der Einspritzventile werden vom Steuergerät folgende Korrekturfaktoren berücksichtigt: – – – – Zylinderselektive Klopfregelung Lambdaregelung Leerlaufregelung Aktivkohlefilter-Regelung.M S S30 15J17 4G6N30N31N32N3331J361203/1617FunktionsplanFunktionsplan Simos 2PBauteile A F60 F88 G6 G28 G39 G42 G61 G62 G69 G71 G88 J17 J361 J338 N152 N30...33 N80 P Q S V60 Z1930 15Batterie Leerlaufschalter Druckschalter Lenkhilfe Kraftstoffpumpe Geber für Motordrehzahl Lambdasonde Geber für Ansauglufttemperatur Klopfsensor Geber für Kühlmitteltemperatur Drosselklappenpotentiometer Geber für Saugrohrdruck Drosselklappensteller-Potentiometer Kraftstoffpumpenrelais Steuergerät für Simos Drosselklappen-Steuereinheit Zündtrafo (4-fach) Einspritzventile Magnetventil für Aktivkohlebehälter-Anlage Zündkerzenstecker Zündkerzen Sicherung Drosselklappensteller A Heizung LambdasondeJ17 4SSSZ19G39λN30 + N31 N32 N33M V60 G88 +Zusatzsignale A Motordrehzahl B Klimakompressor (in - out) C Klimabereitschaft (in) Klimaschalterbetätigung D Klima - PWM (in) Kontrollsignal z. B. bei „Klimabelastung“ E K-Leitung für Diagnose F Fahrgeschwindigkeitssignal G Klemme 50F60 J338G69 G28-MG631Farbcodierung/Legende= Eingangssignal = Ausgangssignal1830 15SSSSN80ABCDEFG4914 J361941N152G71G42G61F88G62IIVIIIIIQ P31203/5= Batterie-Plusin out= Masse19EigendiagnoseC B N152P/Q N30J338AN80 G39 Z19 G62 G71 G61 G42 J17 DJ361SIMOS 2P G28EG6203/25Die Eigendiagnose überwacht die Sensoren, die Aktoren und das Steuergerät. Erkennt das Steuergerät einen Fehler, errechnet es aus anderen Eingangssignalen Ersatzwerte und stellt Notlauffunktionen zur Verfügung. Der Fehler wird im Fehlerspeicher abgelegt. Darüber hinaus werden in der Funktion Meßwerteblock lesen für die Fehlersuche Meßwerte angezeigt. Alle farbigen Systembauteile sind in der Eigendiagnose enthalten. Die Eigendiagnose kann mit den Fehlerauslesegeräten V.A.G 1551, V.A.G 1552 und VAS 5051 durchgeführt werden. Folgende Funktionen sind möglich: 01 02 03 04 05 06 0820V.A.G - EIGENDIAGNOSE 01 - MotorelektronikHELP1 2 3 4 5 6 7 8 9 C 0 QHELPPRINT203/26Steuergeräteversion abfragen Fehlerspeicher abfragen Stellglieddiagnose Grundeinstellung abfragen Fehlerspeicher löschen Ausgabe beenden Meßwerteblock lesenDie genaue Vorgehensweise zur Eigendiagnose entnehmen Sie bitte dem Reparaturleitfaden 1,0 l/37 kW Motor Simos Einspritz- und Zündanlage.Prüfen Sie Ihr WissenLösungen203/22211. C; 2. B; 3. einer Kette, zählen der Kettenbolzen; 4. Schwungrad, Geber für Motordrehzahl, einen zusätzlichen Zahn, 1 und 4, 2 und 3; 5. A, C; 6. C; 7. A, B, C; 8. B; 9. A, CPrüfen Sie Ihr WissenWelche Antworten sind richtig? Manchmal nur eine. Vielleicht aber auch mehr als eine – oder alle! Diese Stellen .............................. ergänzen Sie bitte.1.Die Ventilsteuerung erfolgt A. B. C.direkt durch die seitlich liegende Nockenwelle, über Kipphebel, über Stößelstangen und Kipphebel.2.Die Ventile erhalten bei der Montage eine Grundeinstellung zum Ventilspiel. A. B. C.Alle 15.000 km oder bei der jährlichen Service-Durchsicht sind sie nachzustellen. Durch den hydraulischen Ventilstößel ist keine mechanische Nachstellung bei Service-Durchsichten erforderlich. Die Grundeinstellung ist nach einer Laufstrecke von 1.000 km zu wiederholen.3.Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt mit .............................. .............................. .Die Einstellung der Steuerzeiten erfolgt durch .............................. von Markierung zu Markierung.4.Auf dem .............................. sind Segmente angebracht, die der ............................... erkennt. Ein Segment trägt .............................. .Dadurch kann das Steuergerät unterscheiden, ob das Signal zu Zylinder ..... und ..... oder ..... und ..... gehört.?203/22225.Das Ansaugmodul trägt die Kraftstoffverteilerleiste mit den Einspritzventilen. A. B. C. Jeder Zylinder hat sein Einspritzventil. Es wird direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt. Es wird vor das Einlaßventil in das Saugrohr eingespritzt.6.Das Einspritzsystem arbeitet halbsequentiell. Halbsequentiell sagt aus: A. B. C.Die Einspritzung erfolgt in zwei halbierten Stufen. Es wird nicht gleichzeitig, sondern nacheinander eingespritzt. Zwei Einspritzventile spritzen gleichzeitig ein (Gruppe 1 und 4 sowie 2 und 3).7.Der Motor verfügt über nasse Zylinderlaufbuchsen. Das sagt aus, daß A. B. C.das Kühlmittel die Zylinderlaufbuchsen direkt umspült, die Zylinderlaufbuchsen nicht Bestandteil des Zylinderblockes sind, Zylinderlaufbuchsen im Reparaturfall ersetzt werden können.8.Der Antrieb der Ölpumpe erfolgt A. B. C.von der Kurbelwelle über eine Kette, von der Nockenwelle über eine Welle, von der Nockenwelle über eine Kette.9.Die Kühlmittelpumpe sitzt stirnseitig am Motor. A. B. C.Sie wird über den gemeinsamen Keilrippenriemen zum Antrieb aller Nebenaggregate angetrieben. Sie wird über einen separaten Keilriemen angetrieben. Ihr Lagergehäuse ist gleichzeitig Aufnahme für die Motorlagerung.?23Service.203Nur für den internen Gebrauch © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg Alle Rechte sowie technische Änderungen vorbehalten 840.2810.22.00 Technischer Stand 05/98Y Dieses Papier wurde aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff hergestellt.