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SSP-252 Der 1,4L FSI Motor im Lupo


Service.

Selbststudienprogramm 252

Der 1,4 l-77 kW Motor mit Benzin-Direkteinspritzung im Lupo FSI
Konstruktion und Funktion

Beim Lupo FSI setzt Volkswagen erstmalig einen Benzin-Motor mit Direkteinspritzung ein. Es ist ein 1,4l-Motor mit 77kW/ 105 PS. Die Abkürzung FSI steht für Fuel Stratified Injection und bedeutet geschichtete KraftstoffEinspritzung. Damit wird die Art der Einspritzung in der kraftstoffsparenden Betriebsart bezeichnet.

Vor allem durch die Benzin-Direkteinspritzung wird der Kraftstoffverbrauch um bis zu 15% gegenüber einem vergleichbaren Motor mit Saugrohreinspritzung gesenkt. Es wurden jedoch auch an der Motormechanik ?nderungen vorgenommen, um den Kraftstoffverbrauch weiter zu verringern.

Beachten Sie zum Thema Benzin-Direkteinspritzung auch das Selbststudienprogramm 253, in dem das Motormanagement des 1,4l-77kW-Motors beschrieben ist.

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NEU

Achtung Hinweis

Das Selbststudienprogramm stellt die Konstruktion und Funktion von Neuentwicklungen dar! Die Inhalte werden nicht aktualisiert. Aktuelle Prüf-, Einstell- und Reparaturanweisungen entnehmen Sie bitte der dafür vorgesehenen KD-Literatur.

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Inhaltsübersicht
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Motormechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Zahnriementrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Saugrohr mit Saugrohr-Unterteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Zylinderkopf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Nockenwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Nockenwellenverstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Zylinderblock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Kurbelgeh?useentlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Kolben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Motormanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Systemübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Motorsteuerger?t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Ansaugsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Kraftstoffsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Abgassystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Kühlsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Funktionsplan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Prüfen Sie Ihr Wissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 Spezialwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

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Einleitung
Der 1,4l–77kW Motor mit Benzin-Direkteinspritzung ist eine Weiterentwicklung vom 1,4l–74kW Motor des Polos Modelljahr 2000.

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Unten sehen Sie Teile der Motormechanik, dievom 1,4l-74kW Motor des Polos übernommen wurden. Eine genauere Beschreibung finden Sie im Selbststudienprogramm Nr. 196.
Ventiltrieb Der Ventiltrieb besteht aus den Ventilen, den Rollenschlepphebeln und den Abstützelementen. Dichtflansch mit integriertem Geberrad Auf der Kupplungsseite wird ein Dichtflansch mit integriertem Geberrad für den Geber für Motordrehzahl G28 verwendet. 252_047 Pleuel Es werden gecrackte Pleuel verwendet.

252_004 Kurbelwelle

252_010 Die Kurbelwelle ist fünffach gelagert. Die Lagerdeckel dürfen nicht gel?st werden. 252_009 ?lpumpe Als ?lpumpe wird die Duo-Centric ?lpumpe verwendet. ?lkühler

252_011 Wegen dem erh?hten W?rmeeintrag in das Motor?l kommt ein in das Kühlsystem integrierter ?lkühler zum Einsatz. Er wurde vom 1,6l-92 kW-Motor übernommen. 252_045

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Technische Daten
Der 1,4l-77kW Motor
[kW] [Nm]

Die maximale Leistung von 77kW steht bei 6200 1/min zur Verfügung. Bei einer Drehzahl von 4500 1/min wird ein maximales Drehmoment von 130 Nm erreicht. Der Lupo FSI verfügt wie der Lupo 3L über einen ECO-Modus. Dort wird ein durchschnittlicher Kraftstoffverbrauch nach MVEG-Norm von 4,9 l/ 100 km erreicht. Die Drehzahl wird auf 4000 1/min begrenzt und die Vollast-Einspritzmenge verringert. Die maximale Leistung von 51 kW und das maximale Drehmoment von 125 Nm werden bei 4000 1/min erreicht. Die Leistungs- und Drehmomentwerte liegen bis 4000 1/min cirka 3 % unter denen im nebenstehenden Diagramm. Die Unterschiede zum Lupo 3L - Der Lupo FSI hat keine Stop-Start Funktion. Das hei?t, in Standphasen l?uft der Motor weiter. Dadurch wird ein Abkühlen der Katalysatoren unterhalb ihrer Arbeitstemperatur verhindert. - In Schubphasen wird nicht ausgekuppelt. Dadurch bleibt die Schubabschaltung m?glichst lange aktiv.

[1/min]

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Motorkennbuchstabe Bauart Ventile pro Zylinder Hubraum in cm? Bohrung / Hub in mm Verdichtungsverh?ltnis Motormanagement Kraftstoff Abgasnachbehandlung Abgasnorm

ARR 4-Zylinder-Reihenmotor 4 1390 76,5 / 75,6 11,5 : 1 Bosch Motronic MED 7.5.10 Super Plus bleifrei mit ROZ 98 Lambda-Regelung, drei Wege Katalysator, NOx-Speicherkatalysator EU 4

Der Motor kann bei Leistungs- und Drehmomentverlusten sowie einem erh?hten Kraftstoffverbrauch mit Super bleifrei ROZ 95 betrieben werden. Der erh?hte Kraftstsoffverbrauch resultiert aus dem h?heren Schwefelgehalt im Kraftstoff, der sich vor allem bei einem Benzin-Direkteinspritzer nachteilig auswirkt.

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Motormechanik
Zahnriementrieb
Fixierbohrungen für die Nockenwellenr?der ZahnriemenradEinla?nockenwelle ZahnriemenradAusla?nockenwelle

HaupttriebZahnriemen KoppeltriebZahnriemen

Umlenkrolle

KoppeltriebSpannrolle

Kühlmittelpumpe

Umlenkrolle

HaupttriebSpannrolle

OT-Zylinder 1 Markierung

OT-Zylinder 1 Markierung ZahnriemenradKurbelwelle 252_049 abgeschr?gter Zahn

Der Zahnriementrieb wurde vom 1,6l-92kW Motor des Polo GTI übernommen. Im Haupttrieb wird die Kühlmittelpumpe und die Einla?nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben. Eine halbautomatische Spannrolle und zwei Umlenkrollen stabilisieren den Lauf des Zahnriemens. Im Koppeltrieb treibt die Einla?nockenwelle die Ausla?nockenwelle über einen zweiten Zahnriemen an. Durch eine halbautomatische Spannrolle wird der Zahnriemen gespannt.

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Das Saugrohr
Es besteht aus Aluminium-Druckgu?.
Saugrohr-Unterteil

In das Saugrohr ist eine Kammer eingegossen, die als Unterdruckspeicher dient. Dieser stellt sicher, da? der n?tige Unterdruck zum Steuern der Saugrohrklappen im Saugrohr-Unterteil immer vohanden ist. Weitere Informationen zur SaugrohrklappenSchaltung finden Sie ab Seite 28.

252_002 Saugrohr mit Unterdruckspeicher

Saugrohr-Unterteil Es besteht aus Aluminium-Druckgu? und ist am Zylinderkopf angeschraubt. Im beziehungsweise am Saugrohr-Unterteil befinden sich folgende Bauteile: - vier Saugrohrklappen die den Luftstrom im Zylinderkopf steuern - ein integriertes Kraftstoffverteilerrohr - Regelventil für Kraftstoffdruck - Geber für Kraftstoffdruck - Potentiometer für Saugrohrklappe - Unterdruck-Stellelement

Anschlu? für die Hochdruck-Kraftstoffleitung Unterdruck-Stellelement

Geber für Kraftstoffdruck

Regelventil für Kraftstoffdruck Kraftstoff-Rücklaufleitung Potentiometer für Saugrohrklappe

Saugrohrklappen Unterdruck-Stellelement

Beim Anbau des Saugrohr-Unterteils an den Zylinderkopf müssen die Saugrohrklappen etwas bet?tigt werden. Sie dürfen weder zwischen dem Zylinderkopf und dem SaugrohrUnterteil eingeklemmt werden, noch auf den eingegossenen Blechen im Ansaugkanal des Zylinderkopfes aufliegen. Bet?tigungshebel für die Saugrohrklappen 252_111 Abstandshülse zu den HochdruckEinspritzventilen

252_048

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Motormechanik
Der Zylinderkopf
eingegossenes Blech Halteklammer Dichtringe Befestigungsschraube

HochdruckEinspritzventil

Halteblech Abstandshülse
252_050

Der Zylinderkopf mit 4-Ventil Technik und Rollenschlepphebeln wurde an die Benzin-Direkteinspritzung angepa?t. - In ihm sind die Hochdruck-Einspritzventile und der Ventiltrieb integriert.

- Das Saugrohr mit dem Saugrohr-Unterteil und das Nockenwellengeh?use sind angeschraubt. - Der Ansaugkanal wird durch ein eingegossenes Blech in einen oberen und einen unteren Kanal geteilt.

Besonderheiten am Zylinderkopf Der Ansaugkanal wird durch ein eingegossenes Blech in einen unteren und oberen Kanal aufgeteilt. Ist der untere Kanal durch die Saugrohrklappen geschlossen, str?mt die Luft walzenf?rmig über den oberen Kanal in den Zylinder. Ist der untere Kanal offen, dann kann die maximale Luftmasse über beide Kan?le in den Zylinder einstr?men.

Ansaugkanal

Eingegossenes Blech Einspritzventil

252_136

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Die Nockenwellen

252_001

Es werden gebaute Nockenwellen verwendet. Dabei werden die Nocken auf eine Hohlwelle geschoben und pa?genau fixiert. Anschlie?end wird die Hohlwelle hydraulisch geweitet und die Nocken sitzen fest.

Die Vorteile der beiden gebauten Nockenwellen gegenüber Graugu?wellen: - Gewichtsersparnis von 1,4 kg - doppelt so hohe Biegesteifigkeit

Nocken

Spalt

Hohlwelle Die Nocken werden auf die Nockenwelle geschoben. Die Hohlwelle wird hydraulisch im Durchmesser geweitet. Die Nocken sitzen fest.
252_070

Das Nockenwellengeh?use Im Nockenwellengeh?use sind die beiden Nockenwellen dreifach gelagert eingesteckt.

dreifache Lagerung
252_038

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Motormechanik
Die Nockenwellenverstellung
Der 1,4l-77kW Motor hat eine stufenlose Einla?Nockenwellenverstellung. Sie ist identisch mit der Nockenwellenverstellung vom 1,6l-92kW Motor des Polo GTI. Sie führt zu: - einem verbesserten Drehmomentverlauf - besseren Emmisions- und Verbrauchswerten durch eine optimale innere Abgasrückführung.
Eingangssignale Steuerger?t für Motronic (J220) zur Berechnung des Verstellwinkels Hei?film-Luftmassenmesser (G70) und Geber für Ansauglufttemperatur (G42)

Die Verstellung erfolgt oberhalb von 1000 1/min last- und drehzahlabh?ngig. Sie betr?gt maximal 40° Kurbelwinkel von der Grundstellung aus in Richtung ?Früh“.

Geber für Motordrehzahl (G28)

Ventil für Nockenwellenverstellung (N205) Geber für Kühlmitteltemperatur (G62)

für die Nockenwellen Ist-Position Hallgeber (G40)

252_148

Anhand der Eingangsignale ?Last“ und ?Drehzahl“ erfolgt die kennfeldabh?ngige Verstellung der Nockenwelle. Die Kühlmitteltemperatur dient als zus?tzliche Information. Daraufhin wird das Ventil für

Nockenwellenverstellung vom Motorsteuerger?t angesteuert und gibt den Weg für die Früh- oder Sp?tverstellung frei. Die Stellung der Nockenwelle wird vom Hallgeber (G40) erkannt.

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Der Aufbau der Nockenwellen-Verstelleinheit Die Nockenwellen-Verstelleinheit bildet mit dem Zahnrad der Einlass-Nockenwelle eine Einheit und ben?tigt dadurch sehr wenig Platz. Sie ist mit der Einlass-Nockenwelle verschraubt und in den ?lkreislauf des Motors eingebunden.

Zahnrad der Einla?-Nockenwelle

Einla?-Nockenwelle

Dichtring zwischen Kolben und Zylinder
252_071

Feder Unterlegscheibe

Zahnringtr?ger

Zylinder mit Schr?gverzahnung Kolben mit Schr?gverzahnung Distanzscheiben Zentralschraube zum Befestigen der Nockenwellen-Verstelleinheit mit der Nockenwelle

Abschlu?deckel

Die Zentralschraube besitzt ein Linksgewinde.

?lkan?le in der Schr?gverzahnung (rot)

252_121-128

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Motormechanik
Die Funktion
Zahnringtr?ger

Die Nockenwellen-Verstelleinheit ist mit der Einla?-Nockenwelle verschraubt. Die Verstellung der Einla?-Nockenwelle erfolgt nach dem Schr?gverzahnungsprinzip. Das bedeutet: Der Kolben in der Verstelleinheit kann - durch ?ldruck - in der L?ngsrichtung verschoben werden. Dadurch, da? der Kolben auf einer Schr?gverzahnung sitzt, wird er gleichzeitig verdreht. Mit dem Kolben verdreht sich wiederum der Zahnringtr?ger, der mit der Einla?-Nockenwelle verschraubt ist. Die Stellung der Nockenwelle wird damit ver?ndert. (Siehe Abb. 252_161)

Zahnriemenrad

Kolben

Nockenwelle Zylinder mit Schr?gverzahnung
252_128 Zahnringtr?ger

Kolben

Nockenwelle

Zylinder mit Schr?gverzahnung 252_161

Das Ventil für Nockenwellenverstellung (N205) Es befindet sich am Nockenwellengeh?use und ist in den ?lkreislauf des Motors eingebunden. Je nach Ansteuerung des Ventils für Nockenwellenverstellung wird das ?l in verschiedene Kan?le geleitet. Die Kan?le sind mit den Kammern auf beiden Seiten des Kolbens verbunden. ?ber Kanal B erfolgt die ?Frühverstellung“, über Kanal A die ?Sp?tverstellung“.
Ventil für Nockenwellenverstellung

Kanal A Kanal B

?lzulauf

?lrücklauf

252_051

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Die Ansteuerung des Ventils für Nockenwellen-Verstellung Die Ansteuerung erfolgt vom Motorsteuerger?t. Das Ventil für Nockenwellen-Verstellung ist als 4/3 Wege-Ventil ausgeführt. Das bedeutet, es hat vier Anschlüsse und drei Stellungen des Ventils sind m?glich. Die ?Sp?tverstellung“
Sp?tanschlag

Bei der Sp?tverstellung str?mt das ?l über Kanal A in die Verstelleinheit. Der Kolben wird in Richtung Sp?tanschlag gedrückt, bis die Einla?-Nokkenwelle die berechnete Soll-Position erreicht hat. Das ?l auf der anderen Seite des Kolbens flie?t über den anderen Kanal zurück in den Zylinderkopf.
Kanal A

Ventil für Nockenwellenverstellung N205 252_058

Die ?Frühverstellung“
Frühanschlag

Für die Frühverstellung wird das ?l in Kanal B geleitet. Der Kolben wird in Richtung Frühanschlag gedrückt, bis die Einla?-Nockenwelle die berechnete Soll-Position erreicht hat. Die Haltestellung In dieser Stellung verschlie?t das Ventil beide Kan?le (Mittelstellung) zur Nockenwellen-Verstelleinheit. Es kann weder ?l hinein, noch hinaus str?men. Da der Kolben in dieser Stellung bleibt, findet keine Verstellung in Richtung ?Früh“ oder ?Sp?t“ statt.
Ventil für Nockenwellenverstellung N205 252_059

Kanal B

In der Startstellung beim Motorstart wird der Kolben durch die Feder an den Sp?tanschlag gedrückt. Dadurch werden Ger?usche verhindert.

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Motormechanik
Der Zylinderblock
Er besteht aus einer Aluminium-Druckgu?Legierung. Erstmals werden bei einem Motor plasmabeschichtete Zylinderlauffl?chen eingesetzt. Die Vorteile dieser Beschichtung sind: - Die geringe Schichtdicke von 0,085 mm verringert das Gewicht gegenüber einem Zylinderblock mit eingegossenen Graugu?Zylinderlaufbuchsen um cirka 1 kg. - Die Eigenschaften einer plasmabeschichteten Zylinderlauffl?che reduzieren die Reibung und den Verschlei?.

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Prinzip der Plasmabeschichtung
Das Plasmagas durchstr?mt die Austrittsdüse und wird durch einen elektrischen Lichtbogen entzündet. Dabei wird es auf ca. 11.700 °C erhitzt und in den Plasmazustand versetzt. Das Gas wird dabei auf maximal 600 m/s beschleunigt. In diesen Plasmastrahl wird das Beschichtungspulver eingesprüht und dadurch an- bzw. aufgeschmolzen. Dabei wird es auf ca. 2.500 °C erhitzt und bis zu 150 m/s beschleunigt.

Zylinderwand

Der Plasmabrenner bewegt sich rotierend an der Zylinderwandung entlang.
Wasserstoff + Argon

Zuführung Beschichtungspulver
50% legierter Stahl, 50% Molybd?n

Beschichtung

Geschwindigkeit Beschichtungspulver ca. 80-150 m/s Temperatur Beschichtungspulver ca. 2.500 °C

Anode

Kathode

Temp. Plasmastrahl ca. 11.700 °C Anode Str?mungsgeschwindigkeit = 400-600 m/s

Wasserstoff + Argon Austrittsdüse 252_131

Beim Auftreffen dringen die Teilchen im flüssigen Zustand in die Unebenheiten der Zylinderwand. Die Bewegungsenergie wird dabei in eine plastische Verformung umgewandelt. Beim Erstarren entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen der Beschich-

tung und der Zylinderwand. Zus?tzlich bauen sich innerhalb der Beschichtung Schrumpfspannungen auf, die zu kraftschlüssigen Verbindungen zwischen ihr und der Zylinderwand führen.

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Die Zylinderlauffl?chen Abschlie?end werden die Zylinderlauffl?chen noch feinbearbeitet. Das geschieht durch das Honen.
Kommunizierendes System

Das Honen der Graugu?-Zylinderlauffl?chen: Beim Honen von Graugu?-Zylinderlauffl?chen entstehen typische, miteinander verbundene Riefen (Kommunizierendes System). In diesen Riefen wird das ?l gehalten und eine ausreichende Schmierung garantiert. Der Nachteil ist jedoch, da? die Kolbenringe das ?l in den Riefen vor sich herschieben. Dadurch kann es zwischen den Kolbenringen und der Zylinderlauffl?che zu Berührungen kommen. Das wird als Mischreibung bezeichnet und erh?ht die Reibung und den Verschlei?.

Kolbenlaufrichtung

verdr?ngtes Motor?l

Kantenberührung m?glich

252_041

Mikrokammersystem

Das Honen der plasmabeschichteten Zylinderlauffl?chen: Beim Honen der plasmabeschichteten Zylinderlauffl?che sind die Honriefen nicht so tief ausgepr?gt. Es entstehen ebene Oberfl?chen mit kleinen Vertiefungen (Mikrodruckkammern) in denen das ?l gehalten wird. Sie sind in der Plasmaschicht ohne weitere Bearbeitungsverfahren vorhanden und in sich geschlossen.
Kolbenlaufrichtung

Kolbenring schwimmt auf (Hydrodynamische Schmierung)

252_041

Wenn der Kolbenring über eine Mikrodruckkammer l?uft, dann wird in ihr ein Druck erzeugt, der gegen den Kolbenring wirkt. Dieser Gegendruck bewirkt, da? der Kolbenring auf einem ?lpolster aufschwimmt und eine hydrodynamische Schmierung gew?hrleistet. Die Reibung und der Verschlei? werden dadurch verringert.

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Motormechanik
Die Kurbelgeh?useentlüftung
Die Kurbelgeh?useentlüftung besteht aus einem ?labscheider am Zylinderblock und einem Unterdruckventil am Saugrohr. Sie verhindert, da? ?l und unverbrannte Kohlenwasserstoffe an die Au?enluft gelangen. Die Gase werden durch den Unterdruck im Saugrohr aus dem Kurbelgeh?use gesaugt. Zuerst durchstr?men sie den ?labscheider wo das ?l aufgefangen und in das Kurbelgeh?use zurückgeführt wird. Die restlichen D?mpfe werden über ein Unterdruckventil in das Saugrohr geleitet und von dort der Verbrennung zugeführt.
Unterdruckventil

?labscheider

Das Unterdruckventil Es sorgt für einen gleichbleibenden Unterdruck und eine gute Durchlüftung des Kurbelgeh?uses. Dadurch wird das Kondensat und im ?l eingetragener Kraftstoff abgeführt und die ?lqualit?t verbessert. Der Unterdruck darf nicht zu gro? sein, weil dann die Dichtringe nach innen ?ffnen und Schmutz in das Kurbelgeh?use gelangen kann. Die Funktion Das Unterdruckventil wird durch eine Membran in zwei Kammern geteilt. Die eine Kammer ist mit der Au?enluft und die andere mit dem Saugrohr und dem ?labscheider verbunden. Mit steigendem Unterdruck im Saugrohr würde auch der Unterdruck im Kurbelgeh?use steigen. Um das zu verhindern, wird der Querschnitt zum Saugrohr druckabh?ngig ver?ndert. Dadurch erreicht man einen gleichbleibenden Gasdurchsatz.

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Der Druckunterschied zwischen beiden Kammern gering hoch

Anschlu? zum Saugrohr

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Kanal zur Au?enluft

Anschlu? vom ?labscheider

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Der Kolben Der Kolben besteht aus einer Aluminium-Druckgu?-Legierung. Im Kolbenboden ist eine Kraftstoff- und eine Str?mungsmulde eingearbeitet.

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Der Kolbenboden Kraftstoff Luft Str?mungsmulde

In bestimmten Last- und Drehzahlbereichen wird der Kraftstoff erst kurz vor der Zündung eingespritzt. Dabei wird der Kraftstoff direkt auf die Kraftstoffmulde gespritzt und in Richtung Zündkerze geleitet. Durch die Str?mungsmulde wird die Ansaugluft ebenfalls zur Zündkerze geleitet und vermischt sich dabei mit dem Kraftstoff. Es entsteht ein gut zündf?higes Gemisch im Bereich der Zündkerze.

Kraftstoffmulde

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Weitere Informationen zur Gemischaufbereitung finden Sie ab Seite 21 im Abschnitt ?Betriebsarten“.

Die Kompressionsringe Sie sind an die plasmabeschichteten Zylinderlauffl?chen angepa?t. Durch die guten Schmiereigenschaften einer plasmabeschichteten Zylinderlauffl?che kann eine geringere Vorspannung als bei herk?mmlichen Kolbenringen verwendet werden. Dadurch wird das Reibverhalten verbessert. Der ?labstreifring
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Er besteht aus drei Einzelteilen. 17

Motormanagement
Systemübersicht

Luftmassenmesser G70, Geber für Ansauglufttemperatur G42 Geber für Saugrohrdruck G71

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Geber für Motordrehzahl G28 Hallgeber G40

Drosselklappen-Steuereinheit J338, Winkelgeber1 + 2 G187, G188 Geber Gaspedalstellung G79, Geber 2 für Gaspedalstellung G185 Bremslichtschalter F, Bremspedalschalter für GRA F47 Geber für Kraftstoffdruck G247

Potentiometer für Saugrohrklappe G336

Klopfsensor G61 Geber für Kühlmitteltemperatur G62 Geber für Kühlmitteltemperatur-Kühlerausgang G83 Potentiometer, Drehknopf Temperaturwahl G267

Potentiometer für AGR G212 Lambdasonde G39, Z19 Geber für Abgastemperatur G235 Geber für NOx G295, Steuerger?t für NOx-Sensor J583 Drucksensor für Bremskraftverst?rkung G294

Zusatz-Eingangssignale 252_067

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Kraftstoffpumpenrelais J17 Steuerger?t für Motronic J220 Kraftstoffpumpe G6 Einspritzventile Zylinder 1-4 N30-33

Zündspulen 1 - 4 N70, N127, N291, N292

Drosselklappen-Steuereinheit J338 Drosselklappenantrieb G186

Stromversorgungsrelais für Motronic J271 Regelventil für Kraftstoffdruck N276 Steuerger?t für elektronisches Schaltgetriebe J514 Ventil für Kraftstoffdosierung N290 Magnetventil für Aktivkohlebeh?lter-Anlage N80 Steuerger?t für Airbag J234 Ventil für Saugrohrklappe Luftsteuerung N316 Ventil für Nockenwellenverstellung N205 Thermostat für kennfeldgesteuerte Steuerger?t mit Anzeigeeinheit im Schaltafeleinsatz J285 Motorkühlung F265 Ventil für AGR N18

Heizung für Lambdasonde Z19

Heizung für Geber für NOx Z44 Steuerger?t für ABS J104 Zusatzausgangssignale

Diagnoseanschlu? 252_068

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Motormanagement
Motorsteuerger?t
Das Motorsteuerger?t ist im Wasserkasten verbaut und hat 121 Pins. Es ist das Motormanagement Bosch Motronic MED 7.5.10 und ist eine Weiterentwicklung der Bosch Motronic ME 7.5.10 mit "Elektrischer Gasbet?tigung". Die Bosch Motronic MED 7.5.10 beinhaltet als zus?tzliche Funktion die Benzin-Direkteinspritzung. Bei ihr wird der Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt und nicht mehr in das Saugrohr.

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Die Bezeichnung MED 7.5.10 steht für: M E D 7. = Motronic = Elektrische Gasbet?tigung = Direkteinspritzung = Ausführung

5.10 = Entwicklungsstufe

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Die Betriebsarten
Bei der Benzin-Direkteinspritzung gibt es zwei Betriebsarten. Bei beiden wird die Kraftstoffmenge optimal an die Drehmoment- und Leistungsanforderungen des Motors angepasst.

Der Schichtladungs-Betrieb Bis in den mittleren Last- und Drehzahlbereich l?uft der Motor im mageren SchichtladungsBetrieb. Das ist m?glich, weil der Kraftstoff erst zum Ende des Verdichtungstaktes eingespritzt wird. Dadurch bildet sich zum Zeitpunkt der Zündung eine geschichtete Aufteilung des Kraftstoffes im Brennraum. Die innere Schicht befindet sich im Bereich der Zündkerze und besteht aus einem zündf?higen Gemisch. Die ?u?ere Schicht umgibt die innere und besteht im Idealfall aus angesaugter Luft und zugeführten Abgasen. Bezogen auf den gesamten Brennraum ergeben sich Lambdawerte zwischen 1,6 und 3.

Der Homogen-Betrieb Im oberen Last- und Drehzahlbereich wird in den Homogen-Betrieb umgeschaltet. Jetzt wird der Kraftstoff w?hrend des Ansaugtaktes direkt in den Zylinder eingespritzt. Dort vermischt er sich wie bei einem Motor mit Saugrohreinspritzung gleichm??ig (homogen) mit der Ansaugluft im gesamten Zylinder. Im Homogen-Betrieb wird mit Lambda 1 gefahren.

Homogen-Betrieb Last Schichtladungs-Betrieb

Drehzahl

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Der Schichtladungs-Betrieb ist im gesamten Kennfeldbereich nicht m?glich. Der Bereich ist begrenzt, weil mit steigender Last ein fetteres Gemisch ben?tigt wird und dadurch der Verbrauchsvorteil zunehmend sinkt. Au?erdem verschlechtert sich die Verbrennungsstabilit?t bei Lambdawerten unter 1,4. Da bei steigenden Drehzahlen die Zeit zur Gemischaufbereitung nicht mehr ausreicht und die zunehmenden Turbulenzen der Luftstr?mung die Verbrennungsstabilit?t verschlechtern.

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Motormanagement
Der Schichtladungs-Betrieb Damit das Motormanagement in den Schichtladungs-Betrieb schaltet, müssen einige Vorraussetzungen erfüllt sein: der Motor befindet sich im entsprechenden Last- und Drehzahlbereich, es darf kein abgasrelevanter Fehler im System vorliegen, die Kühlmitteltemperatur muss über 50 °C betragen, die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators muss zwischen 250 °C und 500 °C liegen und die Saugrohrklappe mu? geschlosen sein.

Sind die Vorraussetzungen erfüllt, kann in den Schichtladungs-Betrieb geschaltet werden.

Dabei wird die Drosselklappe m?glichst weit ge?ffnet um die Drosselverluste so gering wie m?glich zu halten.

Drosselklappe

Die Saugrohrklappe verschlie?t den unteren Kanal im Zylinderkopf. Dadurch wird die Ansaugluft beschleunigt und str?mt walzenf?rmig (tumble) in den Zylinder.

Saugrohrklappe

HochdruckEinspritzventil
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Die walzenf?rmige Luftstr?mung wird im Zylinder durch die besondere Form des Kolbenbodens verst?rkt.

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Im letzten Drittel des Verdichtungstaktes erfolgt die Einspritzung. Der Kraftstoff wird auf die Kraftstoffmulde gespritzt und von dort in Richtung Zündkerze geleitet. Zusammen mit der walzenf?rmigen Luftstr?mung wird der Kraftstoff zur Zündkerze transportiert. Auf dem Weg dorthin vermischt sich der Kraftstoff mit der angesaugten Luft.
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Gemischwolke

Im Bereich der Zündkerze entsteht eine gut zündf?hige Gemischwolke. Sie ist im Idealfall von reiner Luft und zugeführten Abgasen aus der Abgasrückführung umgeben. Die Leistung die der Motor erzeugen soll wird in dieser Betriebsart nur über die eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt. Die angesaugte Luftmasse hat hier nur eine geringe Bedeutung.

Luft & zugeführte Abgase 252_021

Nach der genauen Positionierung des KraftstoffLuftgemisches im Bereich der Zündkerze erfolgt die Zündung. Dabei wird nur die Gemischwolke entzündet, w?hrend der Rest nicht an der Verbrennung teilnimmt und als isolierende Hülle wirkt.

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Motormanagement
Der Homogen-Betrieb Der Homogen-Betrieb ist mit dem Betrieb eines Motors mit Saugrohreinspritzung vergleichbar. Der wesentliche Unterschied liegt darin, da? der Kraftstoff beim Benzin-Direkteinspritzer direkt in den Zylinder eingespritzt wird.

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Die Drosselklappe wird entsprechend der Gaspedalstellung ge?ffnet. Nach dem Umschalten vom SchichtladungsBetrieb in den Homogen-Betrieb bleibt der untere Kanal im Zylinderkopf weiterhin verschlossen. Dadurch str?mt die Ansaugluft weiterhin walzenf?rmig in den Zylinder was sich positiv auf die Gemischbildung auswirkt. Mit weiter steigender Last- und Drehzahl würde die Luftmasse die nur über den oberen Kanal angesaugt werden kann, nicht mehr ausreichen. Dann wird auch der untere Kanal von der Saugrohrklappe freigegeben. (Siehe Bild links.)

Der Kraftstoff wird w?hrend des Ansaugtaktes direkt in den Zylinder eingespritzt.

Der direkt eingespritzte Kraftstoff verdampft im Zylinder und entzieht dabei der Ansaugluft einen Teil der W?rme. Dadurch kann das Verdichtungsverh?ltnis auf 11,5:1 erh?ht werden, 252_025 ohne zu einer klopfenden Verbrennung zu führen.

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Durch das Einspritzen des Kraftstoffes in den Ansaugtakt verbleibt relativ viel Zeit für die Gemischbildung. Dadurch entsteht im Zylinder ein homogenes (gleichm??ig verteiltes) Gemisch aus eingespritztem Kraftstoff und angesaugter Luft. Im Brennraum betr?gt der Lambdawert = 1.

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Die Verbrennung findet im gesamten Brennraum statt.

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Motormanagement
Das Ansaugsystem
wurde neu entwickelt und an die Anforderungen eines Benzin-Direkteinspritzers angepasst. Dadurch konnte die Abgasrückführungsrate auf maximal 35 % erh?ht und die Luftstr?mung in den Zylinder gezielt beeinflu?t werden. Zu den Neuerungen geh?ren: - ein Hei?filmluftmassenmesser (G70) mit dem Geber für Ansauglufttemperatur (G42), - ein elektrisches Ventil für Abgasrückführung (N18) mit dem Potentiometer für Abgasrückführung (G212), - ein Geber für Saugrohrdruck (G71), - ein Saugrohr mit einem Unterdruckreservoir für die Saugrohrklappen-Schaltung - eine Saugrohrklappen-Schaltung mit dem Ventil für Saugrohrklappe Luftstromsteuerung (N316) und dem Potentiometer für Saugrohrklappe (G336).

Ventil für Saugrohrklappe (N316)

Hei?film-Luftmassenmesser (G70) mit Geber für Ansauglufttemperatur (G42)

Abgasrückführungsventil (N18) Saugrohr mit Potentiometer für Abgasrückführung (G212)

Drosselklappen-Steuereinheit (J338)

Rückschlagventil Magnetventil 1 für Aktivkohlebeh?lter-Anlage (N80) Geber für Saugrohrdruck (G71)

Aktivkohlebeh?lter

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Unterdruck-Stellelement

Saugrohr-Unterteil Eingegossenes Blech Unterdruckspeicher

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Motormanagement
Die Saugrohrklappen-Schaltung
Durch sie kann die Luftstr?mung in den Zylinder betriebspunktabh?ngig gesteuert werden. Sie besteht aus: einem Rückschlagventil einem Unterdruckspeicher im Saugrohr einem Ventil für Saugrohrklappe einem Unterdruck-Stellelement vier Saugrohrklappen im Saugrohrunterteil einem Potentiometer für Saugrohrklappe den eingegossenen Blechen im Zylinderkopf

Potentiometer für Saugrohrklappe Unterdruck-Stellelement Ansaugluft Saugrohr-Unterteil

Saugrohr

Saugrohrklappen Rückschlagventil Unterdruckspeicher

Ventil für Saugrohrklappe 252_159

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Die Funktion Beim Ansaugen der Frischluft entsteht im Saugrohr ein Unterdruck. Durch die direkte Verbindung des Unterdruckspeichers mit dem Ansaugweg entsteht auch dort ein Unterdruck. Das Rückschlagventil sorgt dafür, da? auch nach "Motor aus" der Unterdruck im Unterdruckspeicher erhalten bleibt.

Rückschlagventil Unterdruckspeicher 252_157

Am Unterdruckspeicher befindet sich das Ventil für Saugrohrklappe. Es wird vom Motorsteuerger?t angesteuert und schaltet den Unterdruck vom Unterdruckspeicher zum Unterdruck-Stellelement der Saugrohrklappen durch. Dieses bet?tigt daraufhin die Saugrohrklappen.

Ventil für Saugrohrklappe Luftsteuerung

Unterdruck-Stellelement

Ansaugluft

252_158

Weil die Stellung der Saugrohrklappen Auswirkungen auf die Gemischbildung und damit auf die Abgaswerte hat, mu? eine Diagnose der Saugrohrklappen erfolgen. Das erfolgt durch das Potentiometer für Saugrohrklappe.

Potentiometer für Saugrohrklappe Saugrohrklappen

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Motormanagement
Saugrohrklappe bet?tigt

Im Schichtladungs-Betrieb und in Teilen des Homogen-Betriebes wird die Saugrohrklappe bet?tigt und der untere Kanal im Zylinderkopf geschlossen. Dadurch str?mt die Ansaugluft nur über den engen oberen Kanal und die Str?mungsgeschwindigkeit steigt. Au?erdem ist der obere Kanal so gestaltet, dass die Ansaugluft walzenf?rmig (Tumble) in den Zylinder einstr?mt. Durch die walzenf?rmige Luftstr?mung wird: - Im Schichtladungs-Betrieb der Kraftstoff zur Zündkerze geleitet. Auf dem Weg dorthin erfolgt auch die Gemischbildung. - In einigen Bereichen des Homogen-Betriebes die Gemischbildung unterstützt. Durch die Ladungsbewegung wird eine hohe Zündwilligkeit und eine stabile Verbrennung erreicht.

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Saugrohrklappe nicht bet?tigt

Im Homogen-Betrieb bei h?heren Lasten wird die Saugrohrklappe nicht bet?tigt und beide Kan?le sind offen. Durch den gr??eren Querschnitt des Ansaugkanals kann der Motor die erforderliche Luftmasse für ein hohes Motordrehmoment ansaugen.

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Potentiometer für Saugrohrklappe G336
Einbauort Es ist am Saugrohr-Unterteil befestigt und mit der Welle für die Saugrohrklappen verbunden.

Aufgabe Es erkennt die Stellung der Saugrohrklappen und sendet diese Information an das Motorsteuerger?t. Das ist notwendig, weil sich die Saugrohrklappen-Schaltung auf die Zündung, den Restgasanteil und die Pulsationen im Saugrohr
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auswirkt. Dadurch ist die Stellung der Saugrohrklappen abgasrelevant und muss durch die Eigendiagnose überprüft werden.

Ventil für Saugrohrklappe Luftsteuerung N316
Einbauort Es ist am Saugrohr befestigt.

Aufgabe

Es wird vom Motorsteuerger?t angesteuert und gibt den Weg vom Unterdruckreservoir zum Unterdruck-Stellelement frei. Daraufhin werden die Saugrohrklappen vom Unterdruck-Stellelement bet?tigt.

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Motormanagement
Luftmassenmesser G70 mit dem Geber für Ansauglufttemperatur G42
Einbauort Beide Sensoren sind ein Bauteil und befinden sich im Ansaugweg vor der DrosselklappenSteuereinheit.

Aufgabe Um ein m?glichst genaues Motorlastsignal zu erhalten, wird bei diesem Motor ein Luftmassenmesser mit Rückstr?merkennung verwendet. Er misst nicht nur die Luft die angesaugt wird, sondern erkennt auch wieviel Luft vom ?ffnen und Schlie?en der Ventile zurückstr?mt. Dadurch erkennt das Motorsteuerger?t sehr genau die

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angesaugte Luftmasse und damit die Motorlast. Die Ansauglufttemperatur dient zur genaueren Bestimmung der Luftmasse. (Weitere Informationen siehe SSP 195.)

Geber für Saugrohrdruck G71
Einbauort Er ist am Saugrohr befestigt.

Aufgabe Er misst den Druck im Saugrohr und gibt ein entsprechendes Signal an das Motorsteuerger?t. Mit diesem Signal berechnet das Motorsteuerger?t die Abgasrückführungsmenge. Durch den Hei?filmluftmassenmesser wei? das Motorsteuerger?t wieviel Frischluft angesaugt wurde und wie hoch dementsprechend der Saugrohrdruck sein müsste. Wenn jedoch Abgase zugeführt werden, steigt der tats?chliche Saugrohrdruck an. Aus

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dieser Differenz zwischen Saugrohrdruck (Frischluft) und Saugrohrdruck (Frischluft + Abgas) berechnet das Motorsteuerger?t die Abgasrückführungsmenge. Dadurch kann die Abgasrückführungsmenge erh?ht werden, weil der Sicherheitsabstand zur Laufgrenze nicht so gro? sein muss.

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Drucksensor für Bremskraftverst?rkung G294
Einbauort Er befindet sich in der Leitung zwischen dem Saugrohr und dem Bremskraftverst?rker.

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Aufgabe

Er misst den Druck in der Leitung und damit den Druck im Bremskraftverst?rker. Ein entsprechendes Spannungssignal wird an das Motorsteuerger?t gesendet. Dieses erkennt, ob genügend Unterdruck für den Bremskraftverst?rker zur Verfügung steht. Das ist erforderlich, weil im Schichtladungs-Betrieb die Drosselklappe sehr weit ge?ffnet und dadurch der Unterdruck im Saugrohr sehr gering ist. Bet?tigt der Fahrer jetzt die Bremse mehrmals hintereinander, reicht der gespeicherte Unterdruck im Bremskraftverst?rker nicht mehr aus. Der Fahrer müsste die Bremse mit einem gr??eren Kraftaufwand bet?tigen. Um das zu verhindern, wird die Drosselklappe soweit geschlossen, bis der Unterdruck für die Funktion des Bremskraftverst?rkers wieder ausreicht, notfalls wird in den Homogen-Betrieb geschaltet.

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Motormanagement
Das Kraftstoffsystem
Es wird in ein Niederdruck- und ein HochdruckKraftstoffsystem unterteilt. Im Niederdruck-Krafstoffsystem betr?gt der Kraftstoffdruck im Normalbetrieb 3 bar und beim Hei?start maximal 6,8 bar. Es besteht aus: dem Kraftstoffbeh?lter der elektrischen Krafstoffpumpe (G6) dem Kraftstofffilter dem Ventil für Kraftstoffdosierung (N290) dem Kraftstoff-Druckregler der Aktivkohlebeh?lter-Anlage

Kraftstoff-Druckregler

Kraftstofffilter Ventil für Kraftstoffdosierung (N290)

Magnetventil für Aktivkohlebeh?lter-Anlage (N80)

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Aktivkohlebeh?lter

Elektrische Kraftstoff-Pumpe
Kraftstoffbeh?lter Sie f?rdert den Kraftstoff zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe.

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Im Hochdruck-Kraftsstoffsystem betr?gt der Kraftstoffdruck kennfeldabh?ngig zwischen 50 und 100 bar. Es besteht aus folgenden Komponenten: der Hochdruck-Kraftstoffpumpe einer Hochdruck-Kraftstoffleitung dem Kraftstoffverteilerrohr dem Geber für Kraftstoffdruck (G247) dem Regelventil für Kraftstoffdruck (N276) den Hochdruck-Einspritzventilen (N30-N33)

Geber für Kraftstoffdruck (G247)

Regelventil für Kraftstoffdruck (N276)

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HochdruckKraftstoffpumpe Hochdruck-Einspritzventile (N30-N33)

Kraftstoffverteilerrohr (Fuel Rail)

Hochdruck-Kraftstoffleitung

drucklos 3-6,8 bar 50 - 100 bar 35

Motormanagement
Der Kraftstoff-Druckregler befindet sich am Federbeindom. Durch ein federbelastetes Membranventil regelt er den Kraftstoffdruck im Niederdruck-Kraftstoffsystem auf 3 bar. Dabei wird der Querschnitt zum Kraftstoffrücklauf druckabh?ngig vergr??ert oder verkleinert.

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Das Ventil für Kraftstoffdosierung (N290) ist auf dem Federbeindom befestigt. Im Normalbetrieb ist das Ventil immer offen und gibt den Rücklauf zum Kraftstoff-Druckregler frei. Betr?gt bei Motorstart - die Kühlmitteltemperatur mehr als 115° C und - die Ansauglufttemperatur mehr als 50° C, wird das Ventil vom Motorsteuerger?t für ca. 50 Sekunden geschlossen. Dadurch ist der Weg zum Kraftstoffrücklauf auf der Saugseite der Hochdruck-Kraftstoffpumpe versperrt. Der Druck im Niederdruck-Kraftstoffsystem steigt nun auf den maximalen F?rderdruck der elektrischen Kraftstoffpumpe. Er wird durch ein Druckbegrenzungsventil in der Kraftstoffpumpe bestimmt und kann maximal 6,8 bar betragen. Mit dieser Druckerh?hung wird eine Dampfblasenbildung auf der Saugseite der HochdruckKraftstoffpumpe verhindert und ein sauberer Hochdruckaufbau garantiert.

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Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist am Nockenwellengeh?use befestigt. Es ist eine 3-Zylinder-Radialkolbenpumpe und wird von der Einla?nockenwelle angetrieben. Sie pumpt den Kraftstoff über eine HochdruckKraftstoffleitung zum Kraftstoffverteilerrohr. Durch sie wird der Druck von 3 bar aus dem Niederdruck-Kraftstoffsystem auf circa 100 bar erh?ht. Der Druck im Kraftstoffverteilerrohr wird über das Regelventil für Kraftstoffdruck eingestellt.
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Das Kraftstoffverteilerrohr ist im Saugrohr-Unterteil integriert. Das Kraftstoffverteilerrohr hat die Aufgabe den Kraftstoff unter hohem Druck zu speichern und über die Hochdruck-Einspritzventile auf die einzelnen Zylinder zu verteilen.

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Der Geber für Kraftstoffdruck (G247) befindet sich am Saugrohr-Unterteil und ist in das Kraftstoffverteilerrohr eingeschraubt. Er misst den momentanen Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteilerrohr und sendet diese Information als Spannungssignal zum Motorsteuerger?t. Daraufhin beginnt die Regelung des Kraftstoffdruckes im Kraftstoffverteilerrohr.

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Motormanagement
Das Regelventil für Kraftstoffdruck (N276) ist am Saugrohr-Unterteil in das Kraftstoffverteilerrohr eingeschraubt. Durch das Regelventil wird der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteilerrohr zwischen 50 und 100 bar geregelt. Es wird vom Motorsteuerger?t getaktet angesteuert und stellt über die Abflussmenge den Druck im Kraftstoffverteilerrohr ein.

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Die Hochdruck-Einspritzventile (N30-33) sind im Zylinderkopf positioniert und spritzen direkt in den Brennraum ein. Es sind Einloch-Einspritzventile bei denen der Strahlwinkel 70° und der Strahlneigungswinkel 20° betr?gt. Au?erdem sind sie an die Anforderungen eines Benzin-Direkteinspritzers angepasst. Das ist zum einen der h?here Kraftstoffdruck und zum anderen die kürzere Zeit die für den Einspritzvorgang im Schichtladungs-Betrieb zur Verfügung steht.
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Teflon-Dichtring

Die Abdichtung zum Brennraum erfolgt durch einen Teflon-Dichtring.
Strahlwinkel

Strahlneigungswinkel
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Das Abgassystem
wurde an die Anforderungen eines BenzinDirekteinspritzers angepasst. Bisher war die Abgasnachbehandlung bei Motoren mit Benzin-Direkteinspritzung ein gro?es Problem. Das liegt daran, da? mit einem Drei-Wege-Katalysator die gesetzlichen Stickoxid-Grenzwerte im mageren SchichtladungsBetrieb nicht erreicht werden. Deshalb wird bei diesem Motor ein NOx-Speicherkatalysator verbaut, der die Stickoxide im SchichtladungsBetrieb speichert. Sind alle Speicherpl?tze belegt, schaltet das Motorsteuerger?t in den Homogen-Betrieb um. Dabei werden die Stickoxide aus dem Katalysator herausgel?st und in Stickstoff umgewandelt. Im Homogen-Betrieb mit Lambda 1 arbeitet der NOx-Speicherkatalysator wie ein herk?mmlicher Drei-Wege-Katalysator.

Steuerger?t für Motronic J220 Lambda-Sonde (Breitband) (G39)

Steuerger?t für NOx-Sensor J583 Nachschalld?mpfer

NOx-Sensor (G295)

Drei-WegeVorkatalysator

NOx-Speicherkatalysator 252_054 Geber für Abgastemperatur G235) Abgasrohr (dreiflutig)

Das Abgassystem besteht aus folgenden Komponenten: - einem Abgaskrümmer mit Drei-Wege-Vorkatalysator - einer Luftführung auf den Abgaskrümmer - einem dreiflutigen Abgasrohr - einem NOx-Speicherkatalysator einer Breitband-Lambda-Sonde (G39) einem Geber für Abgastemperatur (G235) einem NOx-Sensor (G295) einem Steuerger?t für NOx-Sensor (J583) einem Nachschalld?mpfer

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Motormanagement
Die Abgaskühlung Der NOx-Speicherkatalysator kann Stickoxide (NOx) nur in einem Temperaturbereich von 250°C bis 500°C speichern. Damit er sich m?glichst oft und lange in diesem Temperaturbereich befindet, wird das Abgas abgekühlt. Das geschieht zum einen durch eine Abgaskrümmer-Kühlung und zum anderen durch ein dreiflutiges Abgasrohr.

Die Abgaskrümmer-Kühlung Im Vorderwagen wird Frischluft gezielt auf den Abgaskrümmer gelenkt und damit das Abgas abgekühlt. Dadurch kann nach Fahrten mit hohen Abgastemperaturen m?glichst schnell in den verbrauchsgünstigen Schichtladungs-Betrieb umgeschaltet werden.

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Das dreiflutige Abgasrohr befindet sich vor dem NOx-Speicherkatalysator. Es ist die zweite Ma?nahme, um die Temperatur der Abgase und damit des NOx-Speicherkatalysators zu senken. Durch die gr??ere Oberfl?che wird die W?rmeabfuhr an die Umgebungsluft erh?ht und die Abgastemperatur gesenkt.

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Der Temperatursensor Einbauort Der Temperatursensor befindet sich hinter dem Vorkatalysator. Aufgabe Er misst die Abgastemperatur und gibt diese Information an das Motorsteuerger?t weiter. Das Motorsteuerger?t errechnet daraus die Temperatur im NOx-Speicherkatalysator. Das ist erforderlich, weil: - der NOx-Speicherkatalysator nur zwischen 250 °C und 500 °C Stickoxide abspeichern kann. Deshalb darf auch nur in diesem Temperaturbereich in den SchichtladungsBetrieb geschaltet werden. - auch der Schwefel aus dem Kraftstoff im NOx-Speicherkatalysator ungewollt eingelagert wird. Um den Schwefel wieder heraus zu bekommen, muss die Temperatur im Speicherkatalysator auf über 650 °C steigen.
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Die Breitband-Lambda-Sonde (Vorkatalysator) Einbauort Sie befindet sich am Abgaskrümmer. Aufgabe Mit ihr kann der Sauerstoffanteil im Abgas über einen gro?en Me?bereich bestimmt werden. Bei Abweichungen vom Sollwert wird die Einspritzzeit korrigiert.

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Motormanagement
Der Vorkatalysator ist ein Drei-Wege-Katalysator und befindet sich im Abgaskrümmer. Diese motornahe Anordnung ist notwendig, damit der Katalysator m?glichst schnell seine Betriebstemperatur erreicht und die Abgasreinigung beginnt. Nur so werden die strengen Abgasgrenzwerte eingehalten.

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Der NOx-Speicherkatalysator entspricht in seinem Aufbau einem herk?mmlichen Drei-Wege-Katalysator. Ihm wurde jedoch Bariumoxid beigemischt, das bei Temperaturen zwischen 250 und 500 °C Stickoxide durch Nitratbildung speichert. Das ist erforderlich, weil ein Drei-Wege-Katalysator im mageren Schichtladungs-Betrieb nur einen geringen Teil der Stickoxide in Stickstoff umwandeln kann. Sind die Speicherpl?tze belegt, wird das vom Motorsteuerger?t erkannt und es schaltet in den Regenerationsmodus. Nur so k?nnen die Abgasgrenzwerte eingehalten werden. Weitere Informationen zum Regenerationsmodus finden Sie auf den Seiten 44 und 45.

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Wegen der chemischen ?hnlichkeit zu den Stickoxiden wird auch der im Kraftstoff enthaltene Schwefel als Sulfat gespeichert. Dadurch belegt er die Speicherpl?tze von den Stickoxiden und es muss h?ufiger regeneriert werden.

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Der NOx-Sensor Einbauort Er befindet sich hinter dem NOx-Speicherkatalysator. Aufgabe Mit ihm wird nach dem Funktionsprinzip einer Breitband-Lambda-Sonde der Stickoxid- (NOx) und der Sauerstoffanteil im Abgas bestimmt. - Anhand des Stickoxidanteils wird die noch vorhandene Speicherf?higkeit des NOx-Speicherkatalysators erkannt. - Anhand des Sauerstoffanteils wird wie bisher die Funktion des Katalysators überwacht und die Einspritzmenge eventuell angepasst. Die Signale werden vom NOx-Sensor an das Steuerger?t für NOx-Sensor gesendet.

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Das Steuerger?t für NOx-Sensor Einbauort Er befindet sich am Unterboden in der N?he des NOx-Sensors. Die nahe Anordnung verhindert, da? ?u?ere St?reinflüsse die Signale des NOxSensors verf?lschen. Aufgabe Im Steuerger?t für NOx-Sensor werden die Signale aufbereitet und an das Motorsteuerger?t weitergesendet. Erkennt das Motorsteuerger?t, da? die Speicherf?higkeit des NOx-Speicherkatalysators ersch?pft ist, schaltet es in den Regenerationsmodus.

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Motormanagement
Der Regenerationsmodus
In diesem Modus werden die eingespeicherten Stickoxide und der Schwefel aus dem NOx-Speicherkatalysator herausgel?st und in ungiftigen Stickstoff, bzw. in Schwefeldioxid umgewandelt.

Die Regeneration von den Stickoxiden erfolgt, wenn hinter dem Speicherkatalysator die Stickoxidkonzentration einen festgelegten Wert überschreitet. Daran erkennt das Motorsteuerger?t, da? der Katalysator keine Stickoxide mehr speichern kann und die Speicherf?higkeit ersch?pft ist. Der Regenerationsmodus wird eingeschaltet. Dabei wird vom mageren Schichtladungs-Betrieb in den Homogen-Betrieb umgeschaltet, wodurch der Anteil an Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid im Abgas steigt. Im Speicherkatalysator verbinden sich beide mit dem Sauerstoff der Stickoxide und aus den Stickoxiden entsteht Stickstoff.

60-90 Sek.

Schichtladungs-Betrieb

2 Sek. Homogen-Betrieb

Schichtladungs-Betrieb 252_151

Der NOx-Speicherkatalysator kann im Schichtladungs-Betrieb 60 bis 90 Sekunden Stickoxide speichern. Danach erfolgt eine 2 sekündige Regeneration.

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Die Regeneration vom Schwefel ist etwas aufwendiger, weil der Schwefel temperaturbest?ndiger ist und bei der Stickoxid-Regeneration im Katalysator gespeichert bleibt. Eine Entschwefelung wird vorgenommen, wenn die Stickoxidkonzentration nach dem NOx-Speicherkatalysator in immer kürzeren Zeitabst?nden einen festgelegten Wert erreicht. Daraus schlie?t das Motorsteuerger?t, da? die Speicherpl?tze des Katalysators vom Schwefel belegt sind und die Stickoxide nicht mehr gespeichert werden k?nnen. Um ihn zu entschwefeln wird für ca. 2 Minuten: - vom Schichtladungs-Betrieb in den HomogenBetrieb geschaltet und - durch Zündzeitpunktverstellung in Richtung "sp?t" die Temperatur des Speicherkatalysators auf über 650 °C erh?ht. Erst dann reagiert der eingespeicherte Schwefel zu Schwefeldioxid SO2.

Schichtladungs-Betrieb

Homogen-Betrieb

2 Minuten Zündzeitpunkt ?SP?T“ Schichtladungs-Betrieb

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Fahrten mit hoher Last- und Drehzahl führen automatisch zur Entschwefelung, weil dabei die notwendige Entschwefelungstemperatur im NOx-Speicherkatalysator erreicht wird.

Um den Kraftstoffverbrauch durch die Schwefel-Regeneration so gering wie m?glich zu halten, wurde von der Firma Shell in Zusammenarbeit mit Volkswagen ein schwefelfreier Kraftstoff entwickelt. Es ist der "Shell Optimax" mit ROZ 99 und bietet folgende Vorteile: ein geringerer Kraftstoffverbrauch durch seltenere Schwefel-Regenerationen, weniger Schadstoffe durch spezielle Verarbeitungsverfahren und Entzug von Schwefel, eine verbesserte Beschleunigung durch ROZ 99 und weniger Ablagerungen im Motor durch besondere Kraftstoffzus?tze. 45

Motormanagement
Die Abgasrückführung
macht den Einsatz eines NOx-Speicherkatalysators überhaupt erst sinnvoll. Denn durch die zugeführten Abgase wird die Verbrennungstemperatur gesenkt und es entstehen weniger Stickoxide. Die Abgasrückführung erfolgt - im Schichtladungs-Betrieb immer und - im Homogen-Betrieb bis 4000 1/min und mittlerer Last, jedoch nicht im Leerlauf. Es kann l?nger im kraftstoffsparenden Schichtladungs-Betrieb gefahren werden. Die rückgeführte Abgasmenge betr?gt maximal 35 % der gesamten angesaugten Gasmenge. Dadurch kann der Katalysator über einen l?ngeren Zeitraum Stickoxide einspeichern und muss nicht so oft regeneriert werden.

Das Ventil für Abgasrückführung (N18)
Verbindungsrohr Ventil für Abgasrückführung (N18)

ist an das Saugrohr angeschraubt. Es wurde neu konstruiert um hohe Abgasrückführraten zu erm?glichen. Es besteht aus einem Geh?use mit: - einer Drosselklappe, - einem Elektromotor und - dem Potentiometer für Abgasrückführung (G212).
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Die Entnahme des Abgases erfolgt über ein Verbindungsrohr am Zylinderkopf des vierten Zylinders. Das Motorsteuerger?t steuert den Elektromotor kennfeldabh?ngig an und bet?tigt eine Drosselklappe. Je nach Drosselklappenstellung str?mt jetzt eine bestimmte Menge Abgas in das Saugrohr und vermischt sich mit der angesaugten Frischluft. Das Potentiometer für Abgasrückführung im Geh?usedeckel erkennt die Stellung der Drosselklappe. Dadurch ist eine Diagnose des Ventils für Abgasrückführung m?glich.

Potentiometer für Abgasrückführung (G212)

252_108 Drosselklappe Elektromotor

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Der Nachschalld?mpfer
hat ein Ventil, das den Querschnitt durch den das Abgas str?mt nach der H?he des AbgasGegendrucks ver?ndert. Der Gegendruck ist wiederum von der Drehzahl und der Last abh?ngig. Durch dieses Ventil erreicht man: - bei niedriger Drehzahl und Last, niedrige Ger?uschemmisionen - bei hoher Drehzahl und Volllast die maximale Leistung des Motors
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Ausla?rohre Ventil

Zwischenrohr

Einla?rohr

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Motormanagement
Die Funktionsweise Bei niedrigen Drehzahlen und niedriger Last bzw. im Schubbetrieb ist der Abgas-Gegendruck gering und das Ventil fast geschlossen. Dadurch str?mt das Abgas nur durch einen kleinen Querschnitt und am Ventilteller entsteht ein Abgasstau. Der bewirkt, da? die Schallwellen des Abgases dichter zusammen geschoben werden und ein gleichm??igeres Ger?usch entsteht. Zus?tzlich werden die Schallwellen am Ventilteller reflektiert und überlagern sich mit den herankommenden Schallwellen. Das vermindert ebenfalls die Ger?uschemissionen.
= herankommende Schallwellen = reflektierte Schallwellen

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Bei steigender Drehzahl und Last steigt auch der Gegendruck am Ventilteller. Dadurch wird das Ventil weiter ge?ffnet und der Querschnitt vergr??ert. Bei h?heren Drehzahlen und Vollast Ab Drehzahlen von ca. 3000 1/min und Vollast ist das Ventil voll ge?ffnet und der ganze Querschnitt wird freigegeben. Dadurch wird der Gegendruck so gering wie m?glich gehalten und die Abgase str?men fast ungehindert am Ventilteller vorbei. Der Motor erzeugt die volle Leistung.

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Das Kühlsystem
Der 1,4l-77kW Motor hat das elektronisch geregelte Kühlsystem. Mit ihm wird die Kühlmitteltemperatur kennfeldabh?ngig zwischen 85 °C und 110 °C geregelt.

Im Teillastbereich liegt die Kühlmitteltemperatur zwischen 95 °C und 110 °C. Dadurch steigt die Temperatur des Motor?ls und es wird dünnflüssiger. Das führt zu einer geringeren Reibung und der Kraftstoffverbrauch sinkt.

Im Vollastbereich wird die Kühlmitteltemperatur auf 85 °C bis 95 °C heruntergeregelt. Durch das geringere Temperaturniveau erw?rmt sich die angesaugte Luft nicht so stark und der Motor erreicht eine h?here Leistung und ein h?heres Drehmoment.

Kühlmittel-Verteilergeh?use Thermostat für kennfeldgesteuerte Motorkühlung F265 Ansaugrohr Geber für Kühlmitteltemperatur G 62 Ausgleichbeh?lter

Kühlmittelpumpe Zweiwegeventil für Zylinderblock DrosselklappenSteuereinheit Kühlmittelabsperrventil N147

Kühlmittelabsperrventil Schalter für Stellung Temperaturklappe ?lkühler F269 W?rmetauscher für Heizung Geber für KühlmitteltemperaturKühlerausgang G83

Kühler

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Die Temperatur im Kühlsystem h?ngt von der Kühlmittelmenge ab, die durch den Kühler str?mt und dort gekühlt wird. Bestimmt wird die Menge durch das Thermostat für kennfeldgesteuerte

Motorkühlung. Je nach Temperatur vergr??ert oder verkleinert es den Querschnitt vom Kühler zum Kühlmittel-Verteilergeh?use.

Weitere Informationen finden Sie im Selbststudienprogramm ?Elektronisch geregeltes Kühlsystem“ Nr. 222 49

Motormanagement
Funktionsplan

Haec disserens qua de re agatur et in qu

252_104 F F47 F63 Bremslichtschalter Bremspedalschalter für GRA Bremspedalschalter G83 Geber für Kühlmitteltemperatur-Kühlerausgang

G185 Geber 2 für Gaspedalstellung G186 Drosselklappenantrieb G187 Winkelgeber 1 für Drosselklappenantrieb G188 Winkelgeber 2 für Drosselklappenantrieb G212 Potentiometer für Abgasrückführung G235 Geber 1 für Abgastemperatur G247 Geber für Kraftstoffdruck G267 Potentiometer, Drehknopf Temperaturwahl G294 Drucksensor für Bremskraftverst?rkung G295 Geber für NOx G336 Potentiometer für Saugrohrklappe J17 Kraftstoffpumpenrelais

F265 Thermostat für kennfeldgesteuerte Motorkühlung G2 G6 G28 G39 G40 G42 G61 G62 G70 G71 G79 Geber für Kühlmitteltemperatur Kraftstoffpumpe Geber für Motordrehzahl Lamdasonde Hallgeber Geber für Ansauglufttemperatur Klopfsensor 1 Geber für Kühlmitteltemperatur Luftmassenmesser Geber für Saugrohrdruck Geber für Gaspedalstellung

J220 Steuerger?t für Motronic

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uo causa consistat non videt Non enim si

Plus Masse Eingangssignal Ausgangssignal Bidirektionale Leitung CAN-Datenbus 252_105

J271 J338 J583 N70, N127,

Stromversorgungsrelais für Motronic Drosselklappen-Steuereinheit Steuerger?t für NOx-Sensor

Z19 Z44 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Heizung für Lambdasonde Heizung für Geber für NOx TD-Signal K/W Leitung Klimakompressor Klimabereitschaft

N291, N292 Zündspule 1 - 4 mit Leistungsendstufen N18 N30-33 N80 N205 N276 N290 N316 P Q Ventil für Abgasrückführung Einspritzventil 1 - 4 Magnetventil 1 für Aktivkohlebeh?lter-Anlage Ventil 1 für Nockenwellenverstellung Regelventil für Kraftstoffdruck Ventil für Kraftstoffdosierung Ventil für Saugrohrklappe Luftstromsteuerung Zündkerzenstecker Zündkerzen

PWM-Signal vom Hochdruckgeber G65 CAN-Bus High CAN-Bus Low Drehstromgeneratorklemme DFM Lüftersteuerung 1 Lüftersteuerung 2 Leitung an Klemme 50 Leitung an Türkontaktschalter Leitung an Airbag

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Prüfen Sie Ihr Wissen
1. Die Nockenwellenverstellung führt zu einer ... a) ...Verbesserung der Laufruhe des Motors. b) ...jeweils optimalen Einstellung der internen Abgasrückführung bezüglich Emissionen und Verbrauch c) ...Verbesserung des Drehmomentverlaufes.

2. Warum sind die Zylinderlauffl?chen plasmabeschichtet ? a) Die Plasmabeschichtung dient der Gewichtseinsparung. b) Die Plasmabeschichtung verringert die Reibung zwischen den Kolbenringen und der Zylinderlauffl?che. c) Die Plasmabeschichtung kann leichter bearbeitet werden, als die Zylinderlaufbuchsen.

3. Die speziell ausgeformten Kolbenmulden haben den Zweck... a) ...durch Materialreduzierung Gewicht einzusparen. b) ...die Verbrennungstemperatur durch kontrollierte Gemischführung zu senken. c) ...den Kraftstoff und die Frischluft gezielt zur Zündkerze zu leiten.

4. Welche Aussagen zum Schichtladungs-Betrieb sind richtig ? a) Der Kraftstoff wird durch die Kraftstoffmulde des Kolbens und die walzenf?rmige Luftstr?mung zur Zündkerze geleitet. b) Der Kraftstoff wird im letzten Drittel des Verdichtungstaktes direkt in den Zylinder eingespritzt. c) Zum Zeitpunkt der Zündung hat sich im Brennraum eine innere Schicht mit zündf?higem Gemisch und eine ?u?ere Schicht mit Luft und rückgeführten Abgasen gebildet.

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5. Welche Aussagen zum Homogen-Betrieb sind richtig ? a) Im Homogen-Betrieb vermischt sich der Kraftstoff im gesamten Brennraum gleichm??ig (homogen) mit der Ansaugluft. b) Er entspricht der Betriebsart eines Motors mit Saugrohreinspritzung. c) Beim Homogen-Betrieb wird der Kraftstoff w?hrend des Ansaugtaktes direkt in den Zylinder eingespritzt.

6. Welche Aufgabe hat die Saugrohrklappen-Schaltung ? a) Durch die bet?tigte Saugrohrklappe str?mt die Ansaugluft walzenf?rmig (tumble) in den Zylinder. b) Durch die Saugrohrklappe wird die interne Abgasrückführung gesteuert. c) Bei bet?tigter Saugrohrklappe erh?ht sich die Str?mungsgeschwindigkeit der Ansaugluft.

7. Welche Drücke herrschen im Kraftstoffsystem ? a) Im Hochdruck-Kraftstoffsystem wird der Druck auf maximal 2000 bar erh?ht. b) Im Niederdruck-Kraftstoffsystem herrscht im Normalbetrieb ein Druck von 3 bar. c) Im Hochdruck-Kraftstoffsystem betr?gt der Druck zwischen 50 und 100 bar.

8. Was versteht man unter einem Regenerationsmodus ? a) Im Regenerationsmodus wird der NOx-Speicherkatalysator von den Stickoxiden beziehungsweise vom Schwefel befreit. b) Beim Regenerationsmodus wird in den Schichtladungs-Betrieb umgeschaltet. c) Der Regenerationsmodus ist der kraftstoffsparende Magerbetrieb.

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Spezialwerkzeuge
Spezialwerkzeuge
Bezeichnung T 10094 Abzieher Werkzeug Verwendung Der Abzieher dient zum Herausziehen der Einzelfunken-Zündspulen.

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T 10109 Halter

Der Halter wird zum Abfangen des Motors am Zylinderblock befestigt.

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T 10110 Fixierflansch

Der Fixierflansch dient beim Einbauen des Nockenwellenverstellers zur Einstellung und ?berprüfung der korrekten Nockenwellenposition.

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L?sungen von Seite 52-53 1.) b,c 2.) a,b 3.) c 4.) a,b,c 5.) a,b,c 6.) a,c 7.) b,c 8.) a

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