255Service.Der 2,0 l-R4- und der 3,0 l-V6-Motor Selbststudienprogramm 255nur zum internen Gebrauch2InhaltSeite Der 2,0 l-5V-MotorÜbersicht - Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Ausgleichswellenmodul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Neuer Zylinderkopf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Kennfeldkühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Funktionsplan 2,0 l-5V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Der 3,0 l-5V-MotorÜbersicht - Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kurbelgehäuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ausgleichswelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ölkreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zylinderkopf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luftansaugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unterdruckübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abgasanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Motormanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aktoren/Sensoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systemübersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funktionsplan 3,0 l-5V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 15 17 18 20 27 29 32 33 33 34 36Neu! Das Selbststudienprogramm informiert Sie über Konstruktionen und Funktionen. Das Selbststudienprogramm ist kein Reparaturleitfaden! Für Wartungs- und Reparaturarbeiten nutzen Sie bitte unbedingt die aktuelle technische Literatur.Achtung! Hinweis!3ÜbersichtDer 2,0 l-5V-MotorDrehmoment [Nm]SSP254_038Drehzahl 1/minSSP254_060Technische Daten Motorkennbuchstabe: Hubraum: Bohrung: Hub: Verdichtung: Leistung: Drehmoment: Verstellbereich Einlassnockenwelle: 42° KW (Kurbelwinkel) Motormanagement: ME 7.5 Emissionsklasse: Füllmengen: Verbrauch: EU 4 Motoröl (incl. Filter) 4,2 l städtisch 11,4 l/100 km außerstädt. 5,9 l/100 km Durchschnitt 7,9 l/100 kmALT 1984 cm3 82,5 mm 92,8 mm 10,3 : 1 96 kW (130 PS) 195 Nm/3300 1/minBeschleunigung von 0 auf 100 km/h: Kraftstoff: Gewicht:9,9 s bleifrei Super 95 (91) ROZ 129 kgVentilsteuerung: Tassenstößel mit hydraulichem Ventilspielausgleich Ventile: Steuerzeiten: 5 pro ZylinderEinlass öffnet 26° KW nach OT Einlass schließt 48° KW nach UT Auslass öffnet 32° KW vor UT Auslass schließt 8° KW vor OT4Leistung [kW]MotorMotorblockDer Motorblock besteht aus einer Aluminiumlegierung und ist mit einem Zylinderabstand von 88 mm und mit seiner Baulänge von nur 460 mm auch das kompakteste Aggregat seiner Klasse. Aus Steifigkeitsgründen ist das AluminiumKurbelgehäuse als „closed deck“-Konstruktion ausgelegt.„open deck“ bedeutet, dass die Zylinderlaufbuchsen nur mit kleinen Gussverbindungen zum Block freistehend eingegossen sind. „closed deck“ bedeutet, dass die Zylinderlaufbuchsen fest mit dem Block vergossen sind.SSP255_004Um eine ausreichende Kühlung zwischen den Zylinderlaufbuchsen zu gewährleisten, sind Kühlstege mit einer Breite von 0,8 mm eingearbeitet.Die Ölrücklaufkanäle an der Einlassseite sind so angeordnet, dass das Öl (dunkelgrün) über einen Sammelkanal vom Zylinderkopf durch ein Einlaufrohr, unterhalb des Ölspiegels, in die Ölwanne geleitet wird. An der Auslassseite läuft das Öl (hellgrün) durch die Schrägstellung des Motors in Einbaulage an der Kurbelgehäusewand ab.SSP255_0535MotorAusgleichswellenmodulAusgleichsgewichte Übersetzung 1 : 2Antrieb von KurbelwelleSSP255_005 ÖlpumpeDieses Modul soll die auftretenden Massenkräfte ausgleichen und somit Schwingungen des Antriebes vermindern.Um die Laufkultur des 4-Zylinders noch zu verfeinern, sind zwei gegenläufig mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotierende Ausgleichswellen in einem Ölpumpen-Ausgleichswellenmodul integriert. Der Antrieb erfolgt über einen DreiecksKettentrieb (Kurbelwelle-AusgleichswelleÖlpumpe) auf das Antriebskettenrad des Ausgleichswellengetriebes.Die Eingangsübersetzung von der Kurbelwelle zur Antriebswelle des Ausgleichswellenmoduls ist 1 : 1. Erst in der 1. Stufe des Antriebes erfolgt die Übersetzung auf die doppelte Kurbelwellendrehzahl durch ein schräg verzahntes Zahnradpaar. Die Ausgleichsgewichte sind in den Zahnrädern der 2. Stufe integriert. Hier erfolgt die Drehrichtungsumkehr der zweiten Ausgleichswelle. Die Massenkräfte der 2. Ordnung werden zu 100 % ausgeglichen.6Neuer ZylinderkopfDer Zylinderkopf ist, um eine bessere Steifigkeit und eine optimierte Akustik zu erzielen, als Leiterrahmenkonzept ausgebildet (siehe Bild SSP255_018 auf Seite 20). Somit sind die Nockenwellen biegungssteifer im Zylinderkopf verbaut. Es werden keine einzelnen Lagerdeckel benötigt. Der Antrieb der Auslassnockenwelle erfolgt über den Zahnriemen. Die Einlassnockenwelle wird über eine Rollenkette von der Auslassnockenwelle angetrieben. Gespannt wird die Rollenkette mit einem hydraulischen Kettenspanner.SSP255_006Der hydraulische Kettenspanner übernimmt jedoch nicht die Aufgabe der Nockenwellenverstellung.Die Einlass-Nockenwelle wird durch einen hydraulischen Schwenkmotor kontinuierlich verstellt. Um einen optimalen Drehmomentverlauf zu erzielen, kann die Einlass-Nockenwelle bis zu 42° Kurbelwinkel kennfeldgesteuert verstellt werden.Die Funktion der Nockenwellenverstellung ist beim 3,0 l-V6-5V-Motor beschrieben.SSP255_0077MotorSchaltsaugrohrDie Leistungs- und Drehmomentcharakteristik wird mit Hilfe eines zweitstufigen Schaltsaugrohrs verwirklicht, wobei der Umschaltpunkt vom kurzen auf langen Saugweg zwischen 2000 - 3700 1/min bei 65 % Last liegt. Eine Schaltwalze, die durch elastische Dichtringe und Dichtleisten die einzelnen Ansaugkanäle trennt, gibt den Ansaugweg frei. Die Umschaltung zwischen der Drehmomentund der Leistungsstellung erfolgt elektropneumatisch (Last-/Drehzahl-/Temperaturabhängig).SchaltwalzeVakuumvorratsbehälterDrehmomentstellungLeistungsstellungSSP255_0088AbgasreinigungDurch einen motornah verbauten Metallstufenkataysator ist das Anspringverhalten des Katalysators früh nach dem Motorstart erreicht. Begünstigt wird das rasche Anspringen auch durch den im Innenhochdruckverfahren (IHU) hergestellten Abgaskrümmer, welcher eine sehr geringe Wärmekapazität besitzt. Dieser nimmt demzufolge weniger Wärmeenergie auf.SSP255_009Der Stufenkatalysator ist in zwei unterschiedliche Metallteile mit einer Zelldichte in der 1. Stufe mit 400 cpsi und einer Länge von 50,8 mm, in der 2. Stufe mit 500 cpsi und einer Länge von 110 mm unterteilt.Informationen zum Innenhochdruckverfahren finden Sie im SSP 239 - Audi A2, Karosserie.VakuumversorgungStändig steigender Lastbedarf (weiter geöffnete Drosselklappe) in einigen Betriebszuständen, z. B. Katalysatoraufheizphase im Leerlauf kurz nach dem Start, führen zur Reduzierung der Unterdruckbereitstellung durch den Motor. Um Komforteinbußen bei der Bremse zu vermeiden, kommt für das Automatikgetriebe zur Unterstützung eine elektrische Unterdruckpumpe zum Einsatz.Für weitere Erklärungen siehe 3,0 l-V6-Motor auf Seite 30.9MotorKennfeldkühlungDer 2,0 l-Motor verfügt über eine kennfeldgesteuerte Kühlmitteltemperaturregelung. Diese verbessert gegenüber herkömmlichen Thermostat-Systemen den thermodynamischen Wirkungsgrad des Motors und optimiert auch damit den Drehmomentverlauf. Thermostatgesteuerte Systeme arbeiten nach dem Ein-/Aus-Prinzip. Das heißt: Wird eine Kühlmitteltemperatur von ca. 100 °C erreicht, aktiviert der Thermostat mit einer Wachsfüllung den großen Kühlkreislauf unabhängig vom Lastzustand des Motors. Diese Stellung ist gleichzeitig die Standartstellung für alle Lasten mit Ausnahme des Vollastbetriebs.SSP255_010Bei Vollast wird durch die Bestromung einer Heizpille im Dehnwachselement das Wachs aufgeheizt und damit der Thermostat weiter geöffnet. Dabei reduziert sich die Kühlmitteleintrittstemperatur auf 75 - 80 °C. Eine hohe Kühlmitteltemperatur von ca. 100 - 105 °C erhöht den thermodynamischen Wirkungsgrad und minimiert durch Erhöhung der Öltemperatur die Reibarbeit des Motors. Durch Absenken der Kühlmitteltemperatur bei Vollast werden kühlere Brennräume realisiert. Kühlere Brennräume erlauben einen früheren Zündzeitpunkt und damit den angestrebten Drehmomentgewinn.SSP255_011Für nähere Informationen siehe SSP 222, 1,6 l-Motor.10Notizen11MotorFunktionsplan 2,0 l-5VF F36 F47 F265 G2 G6 G28 G39 G40 G42 G61 G62 G66 G70 G79 G82 G130 G185 G186 G187 G188 G294 J17 J138 J271 J299 J569 M N N30 N31 N32 N33 N80 N128 N158 N163 N205 N239 S Bremslichtschalter Kupplungspedalschalter Bremspedalschalter für Geschwindigkeits-Regel-Anlage Thermostat für kennfeldgesteuerte Motorkühlung Geber Kühlmitteltemperatur Kraftstoffpumpe Geber für Motordrehzahl Lambda-Sonde Hallgeber Geber für Ansauglufttemperatur Klopfsensor 1 Geber für Kühlmitteltemperatur Klopfsensor 2 Luftmassenmesser Geber für Gaspedalstellung Geber für KühlmitteltemperaturMotorausgang Lambda-Sonde nach Katalysator Geber 2 für Gaspedalstellung Drosselklappenantrieb (elektrische Gasbetätigung) Winkelgeber 1 für Drosselklappenantrieb (elektrische Gasbetätigung) Winkelgeber 2 für Drosselklappenantrieb (elektrische Gasbetätigung) Drucksensor für Bremskraftverstärkung Kraftstoffpumpenrelais Steuergerät für Kühllüfternachlauf Stromversorgungsrelais für Motronic Relais für Sekundärluftpumpe Relais für Bremskraftverstärker Lampe Zündspule Einspritzventil Zylinder 1 Einspritzventil Zylinder 2 Einspritzventil Zylinder 3 Einspritzventil Zylinder 4 Magnetventil 1 für Aktivkohlebehälter-Anlage Zündspule 2 Zündspule 3 Zündspule 4 Ventil 1 für Nockenwellenverstellung Umschaltventil für Saugrohrklappe Sicherungen V101 V192 Z19 Z29 Motor für Sekundärluftpumpe Unterdruckpumpe für Bremse Heizung für Lambda-Sonde Heizung für Lambda-Sonde 1, nach KatalysatorFarbcodierung = Eingangssignal = Ausgangssignal = Plus-Versorgung = Masse = CAN-BUS = Bidirektional Zusatzsignale K-Diagnoseanschluss 1 2 Crash-Signal Geschwindigkeits-Regel-Anlage EIN/AUS PWM-Signal zum Kühlerlüfter TD-Signal (nur bei V30-Automatikgetriebe) Datenbus-Antrieb Datenbus-Information3 45 6Y Z12{XAnschluss innerhalb des Funktionsplanes3015 YX J17 J271 J299 J569S43 15AS7 10A30aSW 40AS9 15AS32 20AS34 15AS29 20AX S28 20A F F36MY SW 15AZ15ZJ138MMG6F47MN205F265V101V192N30N31N32N33N239N80NP QN128P QN158P QN163P QJ220-++ P G42 G82 G2/G62 G294+G28 G66 G61+MM G187 G188 G185 G79 G70 Z29λG130λZ19 G39G40G186123456Z3131inoutÜbersichtDer 3,0 l-5V-MotorDrehmoment [Nm]SSP254_030Drehzahl 1/minSSP254_061Technische Daten Motorkennbuchstabe: Hubraum: Bohrung: Hub: Verdichtung: Leistung: Drehmoment: Motormanagement: ME 7.1.1 ASN Emissionsklasse: 2976 cm3 Füllmengen: 82,5 mm Verbrauch: 92,8 mm 10,5 : 1 162 kW (220 PS) 300 Nm/3200 1/min Beschleunigung von 0 auf 100 km/h: Kraftstoff: 6,9 s bleifrei Super Plus 98 (95) ROZ 165 kg städtisch 13,7 l/100 km außerstädt. 7,1 l/100 km Durchschnitt 9,5 l/100 km Motoröl (incl. Filter) 6,3 l EU 4Ventilsteuerung: Tassenstößel mit hydraulischem Ventilspielausgleich Ventile: Steuerzeiten: 5 pro Zylinder Einlass öffnet Einlass schließt Auslass öffnet Auslass schließtGewicht:20° KW nach OT 50° KW nach UT 47° KW vor UT 17° KW vor OT14Leistung [kW]MotorKurbelgehäuseUnter den Gesichtspunkten weniger Gewicht, mehr Leistung, höhere Maximaldrehzahl kommt aus den gesammelten Erfahrungen beim V8-Aluminium-Kurbelgehäuse nur ein Kurbelgehäuse aus Aluminium in Frage, das in Bezug auf Festigkeit, Haltbarkeit und Optimierung des Ölhaushaltes die besten Eigenschaften besitzt. Das Kurbelgehäuse aus Aluminium mit Grauguss-Zylinderlaufbuchse wird im CosworthGießverfahren hergestellt.SSP255_012Das von den Zylinderköpfen zurücklaufende Öl wird entlang der Schottwände und durch den Ölhobel unterhalb des dynamischen Ölspiegels in die Ölwanne geleitet. Durch diese Maßnahme wird der Gaseintrag ins Öl durch den Kurbeltrieb erheblich reduziert.Schottwand ÖlrücklaufSammelkanal Schwallblech (Ölhobel) SSP245_04415MotorKurbeltriebDie 4-fach gelagerte Kurbelwelle mit geteilten Hubzapfen (30°-Versatz) ermöglicht eine gleichmäßige Zündfolge von 120°.SSP255_013Leichtbau-Glattschaftkolben mit einer geschwungenen Kastenform und eng zusammen stehenden Kolbenbolzenaugen wurden an die Trapezpleuel angepasst. Die in der Länge und im Durchmesser kleineren Kolbenbolzen ermöglichen eine Gewichtsreduzierung der hin- und hergehenden (oszillierenden) Massen. Die Kolbenkühlung erfolgt durch Ölspritzdüsen im Kurbelgehäuse. Der Kolbenschaft ist mit einer verschleißfesten Ferroprint-Laufschicht versehen, welche im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.SSP255_01416AusgleichswelleFreie Massenkräfte können bei V6-Motoren mit einem Zylinderwinkel von 90° vollkommen ausgeglichen werden.Die freien Massenmomente (1. Ordnung) können ohne zusätzliche Maßnahmen nicht vollständig eliminiert werden und führen zu Komforteinbußen.Um den wachsenden Komfortansprüchen gerecht zu werden, ist eine Ausgleichswelle unterhalb des Kurbelgehäuses verbaut.Die Ölpumpe und die Ausgleichswelle sind zu einem gemeinsamen Modul aus Aluminium zusammengefasst. Die Welle ist in Gleitlagerschalen gelagert und wird über das hintere Festlager mit Öl versorgt. Die Schmierung des vorderen Loslagers erfolgt durch eine Bohrung in der Welle.SSP255_015Der Antrieb erfolgt über eine Rollenkette von der Kurbelwelle auf die Ölpumpenwelle. Vor dem Kettenrad sitzt das Zahnrad zum Antrieb der Ausgleichswelle, welches in das Zahnrad der Ausgleichswelle mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 eingreift. Somit läuft die Ausgleichswelle entgegen der Motordrehrichtung. Die zum Ausgleich des Massenmomentes 1. Ordnung nötige Drehrichtungsumkehr wird durch den Stirnradsatz verwirklicht.KettenradSSP255_016 17MotorÖlkreislaufZylinderbank 1Zylinderbank 2Nockenwellenverstellung AuslassEinlassÖlrückhalteventileEinlassNockenwellenverstellung AuslassSpritzdüsenventilRückschlagventil Umgehungsventil Ölfilter Kurbelwellen- und Pleuellagerung KettenspannerÖlkühlerSSP255_026FiltereinsatzÖldruckregelventil Öldrucksicherheitsventil ÖldruckpumpeAusgleichswelleÖlverlauf ohne Druck Ölverlauf mit Druck18KurbelgehäuseentlüftungLabyrinthabscheiderzur KurbelgehäuseentlüftungEintritt der Blow-by-GaseSSP255_02Analog zu den aktuellen V6-Motoren wird aus dem V-Raumdeckel und den beiden Zylinderkopfdeckeln das mitgeführte Öl dem Ölkreislauf zugeführt und über die integrierten Labyrinthabscheider entlüftet. Die Zuführung der Blow-by-Gase zur Verbrennung erfolgt direkt in das Saugrohr und nicht vor die Drosselklappe. Ein differenzdruckgesteuertes Membranventil regelt das geforderte Unterdruckniveau für das Kurbelgehäuse.ASSP255_052 A differenzdruckgesteuertes Membranventil 19MotorZylinderkopfAus Steifigkeits- und Akustikgründen wurde die Lagerung der Nockenwellen von Einzellagerdeckeln auf einen einteiligen Aluminium-Druckguss-Leiterrahmen umgestellt.Der Leiterrahmen wird an den Stirnseiten und in der Lagergasse im zusammengebauten Zustand bearbeitet. So sind ebene Dichtflächen zwischen Zylinderkopfdeckel und Leiterrahmen und den angebrachten Modulgehäusen mit axialer Dichtfläche umgesetzt.Der Zylinderkopf ist mit einem Tumble-Einlasskanal versehen (Bi-Turbo), um eine hohe innere Abgasrückführungsrate schon im unteren Drehzahl- und Lastbereich zu erzielen.SSP255_017Der Zylinderkopfdeckel mit einer eingeschweißten Schottwand bietet eine bessere Akustik und sorgt für einen steiferen Verband. Diese Schottwand mit integrierten Labyrinthabscheidern wird als Abdeckung des erweiterten Entlüftungsraums und als zusätzlichen Ölabscheider der Entlüftungsgase genutzt. Das Ölabscheidevolumen wurde vergrößert.EintrittDruckölversorgung AustrittÜber das Leiterrahmenkonzept wird das benötigte Drucköl für die kontinuierliche Nockenwellenverstellung von einem an der Stirnseite verschraubten Ölversorgungsgehäuse zur Verfügung gestellt.Der Leiterrahmen verfügt beidseitig über Bohrungen zur Druckölversorgung. Dies ermöglicht den Einsatz des Zylinderkopfes auf der linken oder rechten Zylinderbank durch 180°-Drehung des Zylinderkopfes.SSP255_01820Zylinderbank 1Zylinderbank 2SSP255_050 Auslassschwenkmotor (mit Tilger) Einlassschwenkmotor EinlassschwenkmotorSSP255_051 Auslassschwenkmotor (ohne Tilger)Die zentrale, drosselarme, d. h. mit Blocköldruck beaufschlagte Ölzufuhr war Bedingung für den Einsatz der öldruckbeaufschlagten Nockenwellenversteller. Der Antrieb der vier Nockenwellen erfolgt direkt über den Zahnriemen. Thermodynamische Untersuchungen ergaben einen benötigten Verstellbereich von bis zu 42° Kurbelwinkel auf der Einlassseite und bis zu 22° auf der Auslassseite. Die Verstellung wird mittels vier hydraulischen Schwenkmotoren realisiert, wobei sie auf der – Einlassseite kontinuierlich von 20° KW n. OT (spät) bis 22° KW v. OT (früh) und auf der – Auslassseite per Ein-/Aus-Regelung (früh/ spät) erfolgt.21Die Einlass-Schwenkmotoren der Zylinderbänke 1 und 2 befinden sich in der Ruheposition (System drucklos) in der Spät-Stellung. Die Auslass-Schwenkmotoren der Zylinderbänke 1 und 2 befinden sich in der Ruheposition in der Früh-Stellung.MotorKontinuierliche NockenwellenverstellungAbbildung in Regelstellung: 4/2-Wegeventil Differenzialdruckbolzen Zulauf-Früh-StellungRotorDruckölzulauf Stator SSP255_019 Zulauf-Spät-StellungDie Schwenkmotorversteller werden von der Motorölpumpe über die Druckleitung im Zylinderkopf versorgt. Die Verstellung der Einlassnockenwellen erfolgt mittels zweier pulsweitenmoduliert-angesteuerten 4/2-WegeProportionalventile. Die Verstellung der Auslassnockenwellen wird mittels zweier schwarz-weiß 4/2-Wege-Magnetventile realisiert, welche für den benötigten Verstellbereich vom Motorsteuergerät angesteuert werden.Bereits bei ca. 1900 1/min wird die maximale Ventilüberschneidung eingestellt, sodass ein möglichst hohes Drehmoment erreicht oder eine innere Abgasrückführung realisiert wird.22Ölversorgungsmodul4/2-MagnetventileDrucköl-Zulauf Ölrücklaufkanal SSP255_020 ÖlringkanalZurücklaufbohrungen für SchwenkmotorMittels eines Ölringkanals wird das zur Verstellung benötigte Drucköl durch die Nockenwelle zum Versteller geleitet. Der Innenflügelring (Rotor) des Schwenkmotors ist mit der Nockenwelle verbunden. Der Außenring (Stator) ist mit dem Zahnriemenrad fest verbunden. Die Verstellbewegung der Nockenwelle zur Kurbelwelle wird durch die Beaufschlagung der Arbeitsräume mit Öl zwischen Rotor und Stator erreicht.Um jede Position (0 - 42°) zwischen den Anschlägen anfahren zu können, wird das 4/2-Wege-Proportionalventil vom Motorsteuergerät geregelt. Die Regelung erfolgt in Abhängigkeit von Drehzahl, Last und Kühlmitteltemperatur.23MotorEinlass-Nockenwellenverstellung (drucklos) Das 4/2-Wegeventil ist stromlos. Der federbelastete Differenzialdruckbolzen ist in einer Bohrung eingerastet und verhindert eine Verstellung der Nockenwelle während des Startvorgangs. Das Verriegeln wird durch ein gezieltes Anfahren der Spät-Stellung während des Motorabstellens erreicht. Die Auslassnockenwellenverstellung steht in Früh-Stellung.Nockenwellen-Versteller (Rotor) mit Anbindung an NockenwelleDifferenzialdruckbolzen (verriegelt)StatorZahnriemenkranzNockenwellenrad SSP255_021Einlass-Nockenwellenverstellung in Spät-Stellung (Motor läuft) Durch den Motoröldruck wird der federbelastete Differenzialdruckbolzen entriegelt.Arbeitsraum BDifferenzialdruckbolzen (entriegelt)Das Magnetventil öffnet den Zugang für den Arbeitsraum B und hält den Rotor im Arbeitsraum A. Die Einlass-Nockenwelle befindet sich in der Spät-Stellung. Im Leerlauf-Bereich entsteht eine möglichst geringe Ventilüberschneidung. Dies führt zu niedrigem Restgasanteil und damit zu einem runden und stabilen Leerlauf. Die Auslassnockenwelle befindet sich in Früh-Stellung (Magnetventil aus).Rotor in Arbeitsraum ASSP255_02224Einlass-Nockenwellen in Regelstellung Das Magnetventil wird vom Motorsteuergerät pulsweitenmoduliert angesteuert. Dabei wird der Magnetventilkolben so eingestellt, dass beide Arbeitsräume mit Öldruck beaufschlagt werden. Entsprechend der Öldruckverhältnisse in den Arbeitsräumen A und B bewegt sich der Rotor und somit die Nockenwelle in Richtung Früh oder Spät. Die pulsweitenmodulierte Ansteuerung ermöglicht eine kontinuierlich variierende Nockenwellenverstellung. Je nach Drehzahl und Last werden die Ventilöffnungszeiten dem Gaswechsel angepasst.Arbeitsraum A Arbeitsraum BSSP255_023Einlass-Nockenwellen in Früh-Stellung Der Öldruck gelangt über den Magnetventilkolben in den Arbeitsraum A, wobei sich der Rotor in Richtung Arbeitsraum B bewegt. Die Auslassnockenwelle befindet sich in der Spät-Stellung (Magnetventil ein). Eine möglichst große Überschneidung führt zu einer inneren Abgasrückführung sowie zu einer optimalen Drehmomentausbeute.SSP255_02425MotorZahnriemenantriebZylinderbank 1Zylinderbank 2Auslassschwenkmotor mit Schwingungstilgerhydraulisch gedämpfte SpannrolleSSP255_049Der Antrieb der Ein- und Auslassnockenwellen mit vier Nockenwellenverstellern erforderte ein hydraulisch gedämpftes Zahnriemenspannsystem. Dieses wurde in Verbindung mit einem Schwingungsdämpfer auf der Auslasswelle der rechten Zylinderbank und einem Zahnriemen der neuesten Generation entwickelt.Die Montage des Zahnriemens erfolgt mittels mehrerer Sonderwerkzeuge: – T40026 – 3299/1 – T40030 – T40028 Fixierschraube Kurbelwelle Klauen-Spannelement (Keilrippenriemen) Einstelllehre Nockenwelle Steckeinsatz NockenwellenverstellerDer Auslassschwenkmotor der Zylinderbank 1 besitzt einen Tilger, um Verbrennungspulsationen auszugleichen.26LuftansaugungDas bisherige Luftfiltergehäuse musste aufgrund des neuen Scheinwerfergehäuses umkonstruiert werden. Das nun schmalere Luftfiltergehäuse hat das gleiche Luftvolumen wie sein Vorgänger, jedoch mit einem um ca. 50 % vergrößerten Lufteintritt. Die Luftansaugung erfolgt aus dem Frontend und dem Radhaus, um die Ansauggeschwindigkeit zu verringern. Das Ansauggeräusch wird mittels eines Helmholtzresonators gedämpft. Dieser hat ein Volumen von 250 cm3 und mündet direkt in die am besten wirksame Stelle der Lufthutze. Gedämpft wird damit eine störende Geräuschüberhöhung zwischen 4000 und 5000 1/min.RadhausansaugungRohluftansaugung Frontend LuftfilterLuftmassen messer ReifenluftschlauchLufthutzeHelmholtzresonatorSSP255_028 E-GasstellerAnsaugmodulDas Konzept realisiert mit einer Schaltwalze zwei unterschiedliche Saugrohrlängen.SSP255_03127MotorSchaltwalze DichtringDichtleisteSSP255_030Das Schaltelement ist ein 2-fach gelagerter Kunststoff-Drehschieber, der mittels zweier Unterdruckdosen (um eine gleichmäßige Belastung der Walze zu erreichen) betätigt wird. Die Rückstellung erfolgt mittels Federkraft. Vorgespannte Dichtringe auf der Walze pro Kanal sorgen gegenüber früherer Konzepte für deutlich bessere Leckagewerte. Dies trägt dazu bei, ein Drehmoment von über 300 Nm zu entwickeln.DrehmomentstellungDurch die federnde Verbindung der beiden Dichtleisten eines Dichtelementes wird gewährleistet, dass in jedem Lastzustand und Toleranzfall eine optimale Abdichtung erfolgt.LeistungsstellungSSP255_029Die Schaltwalze ermöglicht eine 2-stufige Schwingrohr-Längenschaltung. In der Drehmomentstellung beträgt die Kanallänge 640 mm, in der Leistungsstellung 287 mm. Der Schaltpunkt von lang auf kurz liegt bei ca. 4200 1/min.28UnterdruckübersichtN239AACBN80D E N112 FG H H SSP255_032AUnterdruckdosen für Registersaugrohrumschaltung UnterdruckspeicherF GSaugstrahlpumpe Bremskraftverstärker Kombiventil für Sekundärluft Magnetventil für Aktivkohlebehälter Sekundärlufteinblasventil Umschaltventil für SaugrohrklappeB CH Kraftstoffverteilerleiste mit Druckregelventil Aktivkohlebehälter Rückschlagventil N80 N112 N239D E29MotorVakuumversorgung (bei Automatik-Fahrzeugen)Steuergerät für Motronic J220Differenzdrucksensor G294 BremskraftverstärkerRückschlagventilNebenverbraucherVakuumpumpe mit angeflanschtem E-MotorSSP255_033Ständig steigender Lastbedarf (weiter geöffnete Drosselklappe) in einigen Betriebszuständen, wie z. B. Katalysatoraufheizphase im Leerlauf kurz nach dem Start, führt zur Reduzierung der Unterdruckbereitstellung durch den Motor. Um Komforteinbußen bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe zu vermeiden, ist zur Unterstützung des Bremssystems eine elektrische Unterdruckpumpe verbaut.Die Ansteuerung erfolgt vom Motorsteuergerät an das Relais bei erfasstem Unterdruckabbau im Bremskraftverstärker.30Ansteuerung der Unterdruckpumpe Die Aktivierung der Unterdruckpumpe erfolgt unter folgenden Bedingungen: • PBKV* PEinschaltdruck ca. 500 mbar Die Deaktivierung der Unterdruckpumpe erfolgt unter diesen Voraussetzungen: • PBKV* PAusschaltdruck ca. 300 mbarP BKV* P EinschaltdruckPAusschaltdruck t (Zeit)einStatus PumpeausSSP255_034Höhenkorrektur Der im Steuergerät kalkulierte Höhenwert wird mit dem Druck des Gebers für Bremskraftverstärkung G294 verglichen. Bei entsprechender Druckdifferenz wird die elektrische Vakuumpumpe angesteuert. Eigendiagnose Stellglieddiagnose: die Vakuumpumpe soll für ca. 10 Sekunden anlaufen Messwerteblock: Kanal 08Byte 1 Bremse betätigt/ Bremse unbetätigtByte 2 Versorgungsspannung (V)Byte 3 Pumpe ein/ Pumpe ausByte 4 Druck BKV (mbar)*Bremskraftverstärker31MotorAbgasanlageFür den 3,0 l-Motor wurde ein luftspaltisolierter Rohrkrümmer in Schalenbauweise entwickelt. Dieser Krümmer besteht aus drei einzeln verlaufenden Innenrohren, sogenannte Inliner, zur Gasführung und einer temperaturisolierenden Außenschale.Die Inliner, welche aufgrund der kompakten Geometrie im IHU-Verfahren (Innenhochdruck-Umformung) hergestellt sind, münden am Ausgangsflansch in einer „3 in 1“-Zusammenführung.SSP255_035Weitere Informationen zum IHU-Verfahren finden Sie im SSP 239 - Audi A2, KarosserieZylinder 5Diese Zusammenführung der Inliner ergibt zunächst eine punktuelle Anströmung der Vorkatalysatoren, welche durch Optimierung der Rohrgeometrie und einer Anpassung des Monolithen zu einem schnellen Anspringen des Katalysators führt. Der Motor verfügt über 2 keramische, motornahe Vorkatalysatoren mit einer Zelldichte von jeweils 600 cpsi und einer Dreiedelmetallbeschichtung. Dies bewirkt ein schnelles Anspringen des Katalysators. Die beiden Hauptkatalysatoren im Unterbodenbereich mit einer Zelldichte von 400 cpsi und einer Dreiedelmetallbeschichtung sorgen für eine Langzeitstabilität der Abgasemissionen bei optimalem Abgasgegendruck.Zylinder 4SSP255_036 Zylinder 6Die Dreiedelmetallbeschichtung besteht aus: – Platin – Palladium – Rhodium cpsi = cells per square inch 600 cpsi = 600 Zellen pro 6,452 cm232MotormanagementDie Motorsteuerung ME 7.1.1 ist ein momentengesteuertes E-Gas-System mit stetiger Lambdaregelung, zwei Breitband-Sonden vor dem Katalysator und zwei 2-Punkt-Sonden nach dem Katalysator. Ein Entwicklungsschwerpunkt stellte dabei die Füllungserfassung und die Momentenkoordination dar. Das Verstellen von vier Nockenwellen, zwei davon kontinuierlich, erfordert einen erheblichen und schnellen Rechenaufwand. Um die Rechenleistung zu bewältigen, besitzt das Motorsteuergerät einen 32 MHz-Prozessor. Eine Synchronisation der beiden Zylinderbänke ist unbedingt erforderlich. Aufgrund der Bauteiltoleranzen können sich die Einlass-Nockenwellenversteller, insbesondere bei kalten und extrem heißen Öltemperaturen, unterschiedlich schnell verstellen. Daher ist zum ersten Mal bei einem Zweibanksystem mit einem Steuergerät ein Bankabgleich über vier Hallgeber realisiert. Der Abgleich erfolgt dabei nach dem MasterSlave-Prinzip. Der nacheilende Nockenwellenversteller einer Zylinderbank (Master) bildet die Sollvorgabe für die andere Zylinderbank (Slave). Somit ist unter allen Fahrbedingungen eine korrekte Vorsteuerung der Kraftstoffmenge und der Zündung bei dynamischen Vorgängen gewährleistet.Sensoren/AktorenPhasensensor 1 - 2 - 3 - 4 Vier Phasensensoren werden benötigt, um die einzelnen Positionen der Nockenwellen zur Kurbelwelle überwachen zu können. Bei Ausfall eines oder aller Sensoren werden die Schwenkmotoren durch die Differenzialdruckbolzen mechanisch verriegelt. Der Motor springt trotz Signalausfall weiterhin an und ermöglicht einen Notlauf.SSP255_03733MotorSystemübersichtSensorenHeißfilm-Luftmassenmesser G70Geber für Motordrehzahl G28Steuergerät für Motronic J220Hallgeber G40 Hallgeber 2 G163 Hallgeber 3 G300 Hallgeber 4 G301 Lambda-Sonde vor Katalysator G39 Lambda-Sonde nach Katalysator G130 Lambda-Sonde 2 G108 Lambda-Sonde 2 nach Katalysator G131 Drosselklappensteuereinheit J338 mit Drosselklappenantrieb G186 (elektrische Gasbetätigung) Winkelgeber 1 für Drosselklappenantrieb G187 Winkelgeber 2 für Drosselklappenantrieb G188Geber für Kühlmitteltemperatur G2 und G62 Klopfsensor 1 G61 (Bank 1) und Klopfsensor 2 G66 (Bank 2) Geber für Lenkwinkel G85Drucksensor für Bremskraftverstärkung G294Steuergerät für ESP J104Pedalwertgeber/Fahrpedalmodul mit Geber (1) für Gaspedalstellung G79 und Geber (2) für Gaspedalstellung G185Steuergerät für automatisches Getriebe J217Bremslichtschalter F und Bremspedalschalter F47 Kombi-Prozessor im Schalttafeleinsatz J285Kupplungspedalschalter F36 Zusatzsignale – Klimabereitschaft – Klimakompressor bidirektional – Crash-Signal – Schalter für GRA 34N ECO OFFBedien- und Anzeigeeinheit für Klimaanlage E87AktorenKraftstoffpumpenrelais J17 und Kraftstoffpumpe G6Einspritzventile N30, N31, N32Einspritzventile N33, N83, N84Zündspulen N (1. Zyl.), N128 (2. Zyl.), N158 (3. Zyl.)Zündspulen N163 (4. Zyl.), N164 (5. Zyl.), N189 (6. Zyl.) Vakuumpumpe mit Elektromotor Magnetventil für Aktivkohlebehälter N80Umschaltventil für Saugrohrklappe N239Relais für Sekundärluftpumpe J299 und Motor für Sekundärluftpumpe V101Sekundärlufteinblasventil N112 Drosselklappensteuereinheit J338 mit Drosselklappenantrieb G186 (elektrische Gasbetätigung)Ventil für Nockenwellenverstellung N205 (Bank 1) und N208 (Bank 2)Steuergerät für Heizung-Lambda-Sonde J208 Heizung für Lambda-Sonde Z19 (Bank 1) Heizung für Lambda-Sonde Z28 (Bank 2) Heizung für Lambda-Sonde 1, nach Katalysator Z29 Heizung für Lambda-Sonde 2, nach Katalysator Z30 Zusatzsignale – Klimakompressor SSP255_046 35MotorFunktionsplan 3,0 l-5VF F36 F47 G2 G6 G28 G39 G40 G61 G62 G66 G70 G79 G82 G108 G130 G131 G163 G185 G186 G187 G188 G294 G300 G301 J17 J138 J220 J271 J299 J496 J569 M N N30 N31 N32 N33 N80 N83 N84 N112 N128 N15836Y Z{Bremslichtschalter Kupplungspedalschalter Bremspedalschalter für Geschwindigkeits-Regel-Anlage Geber Kühlmitteltemperatur Kraftstoffpumpe Geber für Motordrehzahl Lambda-Sonde Hallgeber Klopfsensor 1 Geber für Kühlmitteltemperatur Klopfsensor 2 Luftmassenmesser Geber für Gaspedalstellung Geber für KühlmitteltemperaturMotorausgang Lambda-Sonde 2 Lambda-Sonde nach Katalysator Lambda-Sonde 2 nach Katalysator Hallgeber 2 Geber 2 für Gaspedalstellung Drosselklappenantrieb (elektrische Gasbetätigung) Winkelgeber 1 für Drosselklappenantrieb (elektrische Gasbetätigung) Winkelgeber 2 für Drosselklappenantrieb (elektrische Gasbetätigung) Drucksensor für Bremskraftverstärkung Hallgeber 3 Hallgeber 4 Kraftstoffpumpenrelais Steuergerät für Kühllüfternachlauf Steuergerät für Motronic Stromversorgungsrelais für Motronic Relais für Sekundärluftpumpe Relais für Kühlmittelzusatzpumpe Relais für Bremskraftverstärker Lampen Zündspule Einspritzventil Zylinder 1 Einspritzventil Zylinder 2 Einspritzventil Zylinder 3 Einspritzventil Zylinder 4 Magnetventil 1 für Aktivkohlebehälter-Anlage Einspritzventil Zylinder 5 Einspritzventil Zylinder 6 Sekundärlufteinblasventil Zündspule 2 Zündspule 3N163 N164 N189 N205 N208 N239 S V51 V101 V144 V192 Z19 Z28 Z29 Z30Zündspule 4 Zündspule 5 Zündspule 6 Ventil 1 für Nockenwellenverstellung Ventil 2 für Nockenwellenverstellung Umschaltventil für Saugrohrklappe Sicherungen Pumpe für Kühlmittelnachlauf Motor für Sekundärluftpumpe Diagnosepumpe für Kraftstoffsystem Unterdruckpumpe für Bremse Heizung für Lambda-Sonde Heizung für Lambda-Sonde 2 Heizung für Lambda-Sonde 1, nach Katalysator Heizung für Lambdasonde 2, nach KatalysatorFarbcodierung = Eingangssignal = Ausgangssignal = Plus-Versorgung = Masse = CAN-BUS = Bidirektional Zusatzsignale K-Diagnoseanschluss 1 2 3 4 DF-Signal Crash-Signal PWM-Signal zum Kühlerlüfter TD-Signal (nur bei V30-Automatikgetriebe) Datenbus-Antrieb Datenbus-Information5 6 XAnschluss innerhalb des Funktionsplanes3015 YX J17 J271 J496 J299 J569S43 15AS7 10A30aSW 40AS9 15AS32 20AS29 20AX S28 20A F F36MY SW 15AZ15ZJ138MMMG6F47MN205N208V51V101V192N30N31N32N33N83N84NP QN128P QN158P QN163P QN164P QN169P QJ220-++ P G82 G2/G62 G294++++G28 G66 G61J338+MMλG70 Z29 G130λZ19 G39 Z30λG131λZ28 G108N112G40 G163 G300 G301 G186 G187 G188 G185 G79 V144N80N239 1 2 3 4 5 6Z3131inoutNotizen38Notizen39Alle Rechte sowie technische Änderungen vorbehalten AUDI AG Abteilung I/VK-5 D-85045 Ingolstadt Fax 0841/89-36367 040.2810.74.00 Technischer Stand 03/01 Printed in Germany255