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SSP-279 Der 2,0 L 110 KW Motor FSI


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Service.

Der 2,0l-110 kW Motor mit Benzin-Direkteinspritzung (FSI) Selbststudienprogramm 279

nur zum internen Gebrauch

Mit den Verbesserungen der Benzineinspritzung in den Ansaugkanal ist das Sparpotenzial der herk?mmlichen Technik weitgehend ausgesch?pft. M?glichkeiten Ottomotoren sparsamer und umweltfreundlicher zu machen, ist das Prinzip der Direkteinspritzung.

Sparsame Dieselmotoren sind Direkteinspritzer. Also jene Motoren, bei denen der Kraftstoff punktgenau und zum richtigen Zeitpunkt an den richtigen Ort gelangt.

Was liegt – zumindest in der Theorie – n?her, als das Prinzip der Direkteinspritzung auch bei Ottomotoren anzuwenden. Mit der FSI-Technologie erschlie?t Audi dem Benzinmotor eine neue Dimension.

Inhalt
Seite Einleitung
Die Highlights des FSI-Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Der 2,0l FSI-Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Motor
Kurbelgeh?use-Entlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Kolben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ?lkreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Der Zylinderkopf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Positionierung der Nockenwellen zueinander . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Saugrohr-Unterteil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Ansaugluftführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Systemübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 CAN-BUS Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Motorsteuerger?t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Der Schichtladungs-Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Homogen–Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Kraftstoffsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Einkolben-Hochdruckpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Mengensteuerventil (N290) (MSV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Kraftstoffverteilerrohr (Rail) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Kraftstoffdrucksensor (G247) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Die Hochdruck-Einspritzventile N30, N31, N32, N33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Das Abgassystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Der Abgastemperatursensor (G235) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Das Abgasnachbehandlungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Der Nox-Speicherkatalysator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Die Regenerationsphasen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Der Nox-Sensor (G295) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Der Abgastemperatursensor (G235) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Die Abgasrückführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Funktionsplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Sonderwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Das Selbststudienprogramm informiert Sie über Konstruktionen und Funktionen. Das Selbststudienprogramm ist kein Reparaturleitfaden! Angegebene Werte dienen nur zum leichteren Verst?ndnis und beziehen sich auf den zum Zeitpunkt der Erstellung des SSP gültigen Softwarestands. Für Wartungs- und Reparaturarbeiten nutzen Sie bitte unbedingt die aktuelle technische Literatur.

Neu!

Achtung! Hinweis!

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Einleitung
Die Highlights des FSI-Motor

das Hochdruck-Einspritzsystem mit neu entwickelter Einkolben-Hochdruckpumpe

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Luftgeführtes Brennverfahren mit kennfeldgesteuerter Ladungsbewegung (Schichtlade- und Homogenbetrieb)

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Weiterentwickeltes Abgasnachbehandlungs-System mit Nox-SpeicherKat und Nox-Sensor

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Der 2,0l FSI-Motor

Drehmoment [Nm]

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Drehzahl 1/min

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Technische Daten: Motor-Kennbuchstabe: Hubraum: Bohrung: Hub: Verdichtung: Leistung: Drehmoment: Motormanagement: Ventile: Ventilsteuerung: AWA 1984 ccm 82,5 mm 92,8 mm 11,5 : 1 110 kW (150 PS) 200 Nm/ 3250-4250 1/min MED. 7.1.1 4 pro Zylinder Rollenschlepphebel mit hydraulischen Abstützelementen
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Steuerzeiten:

Einlass ?ffnet 28° n.OT Einlass schlie?t 48° n.UT Auslass ?ffnet 28° v.UT Auslass schlie?t 8° v.OT

Verstellbereich Einlassnockenwelle: 42° KW (Kurbelwinkel) Emissionsklasse: Füllmengen: Verbrauch: (5-Gang Schaltgetriebe) EU IV Motor?l incl. Filter 4,8l st?dtisch 9,9l/100 km au?erst?dt. 5,4l/100 km durchschn. 7,1l/100 km

Leistung [kW]

Motor
Motorblock
Der Motorblock besteht aus einer Aluminiumlegierung und ist mit einem Zylinderabstand von 88 mm und mit seiner Baul?nge von nur 460 mm auch das kompakteste Aggregat seiner Klasse. Der Motorblock ist identisch mit dem des 2,0l-Motors mit Saugrohreinspritzung (Kurbelwelle, Pleuel, Ausgleichswellen und ?lpumpe).

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Kurbelgeh?use-Entlüftung
Die Blow-by-Gase gelangen vom Motorblock direkt in den ersten ?labscheider. Der Gro?teil der ?lpartikel wird im Labyrinth des ?labscheiders von den Gasen getrennt. Von dort gelangen sie über die Schlauchverbindung in das integrierte Labyrinth des Zylinderkopfdeckels. Von dort aus gelangen sie als nahezu ?lfreie Blow-by-Gase über das Druckregelventil in das Saugrohr.

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Kolben
Leichtbau-Glattschaftkolben aus einer Aluminium-Legierung mit eng zusammenstehenden Kolbenbolzenaugen. Vorteil: kleinere oszillierende Massen und geringere Reibwerte, da der Kolbenschaft nur mit einem Teil des Umfangs im Zylinder l?uft.

Im Kolbenboden ist eine Str?mungsmulde eingearbeitet die den Luftstrom im Schichtladebetrieb gezielt in Richtung Zündkerze lenkt. Durch die geometrische Formgebung des Kolbens wird der Luftstrom in eine rollende (Tumble) Bewegung versetzt.
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?lkreislauf
Durch die Umstellung auf 4-Ventil-Zylinderkopf mit Rollenschlepphebel unterscheidet sich die ?lgalerie wesentlich zum 5-VentilZylinderkopf mit Tassenst??el. ?ber den Haupt?lkanal vom Motorblock gelangt das ?l zwischen dem 3. und 4. -Zyl. in den Zylinderkopf. Die hydraulischen Abstützelemente und die Nockenwellenlager werden durch zwei ?lkan?le mit ?ldruck versorgt. In den Abstützelementen befindet sich eine Spritzbohrung und dient zur Schmierung der Rollenschlepphebel. Im weiteren Verlauf der ?lkan?le wird der Schwenkmotor zur Nockenwellenverstellung mit ?ldruck beaufschlagt.

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Motor
Der Zylinderkopf
mit 4-Ventil-Technik und Rollenschlepphebel ist an das Direkteinspritz-Verfahren angepasst: Die Ventilsteuerung erfolgt über zwei gebaute obenliegende Nockenwellen, die in einem Leiterrahmen verwindungssteif gelagert sind. Der Antrieb der Auslass-Nockenwelle erfolgt mittels Zahnriemen, die wiederum die Einlass-Nockenwelle über eine Einfachkette antreibt. Jeder Ansaugkanal ist durch eine Tumbleplatte in eine obere und untere H?lfte geteilt. Ihre Formgebung erm?glicht keine falsche Montage. Die Aufnahmen der Hochdruck-Einspritzventile sind im Zylinderkopf integriert, wobei die Hochdruck-Einspritzventile direkt in den Brennraum hineinragen.

Leiterrahmen

Auslass-Nockenwelle

Einlass-Nockenwelle

Tumbleplatte

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Der Ventiltrieb ist als sogenannter ?leichter Ventiltrieb“ (also nur mit einer Ventilfeder) ausgelegt.

Die Ventile werden von zwei gebauten Nockenwellen über Rollenschlepphebel bet?tigt, welche sich auf hydraulischen VentilspielAusgleichselementen abstützen.

Rollenschlepphebel

gebaute Nockenwelle

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Die Ventilhaube besteht aus Kunststoff und wird mit einer Elastomerdichtung, welche fest mit der Ventilhaube verbunden ist, entkoppelt verbaut.

Die Ventilhaube beinhaltet das Druckregelventil für die Kurbelgeh?useentlüftung und den internen ?labscheider.

Druckregelventil Ventilhaube

?labscheider

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Motor
Nockenwellenverstellung
Die Nockenwellenverstellung wird mit einem Schwenkmotor hydraulisch kontinuierlich um bis zu 42° Kurbelwinkel kennfeldgesteuert verstellt. Der Zahnriemen treibt die Auslassnockenwelle an. Diese nimmt auf der gegenüberliegenden Seite den Rotor des Schwenkmotors auf. Der Stator ist direkt mit dem Kettenrad verbunden und treibt über die Kette die Einlassnockenwelle an. Die Statorverstellung wird über die Kette auf die Einlassnockenwelle übertragen und somit werden die Steuerzeiten der Einlassventile variiert.

Die Einlassnockenwelle nimmt am vorderen Ende das Hallgeberrad und am hinteren Ende den Antrieb für die Hochdruckpumpe auf.

Funktion der Nockenwellenverstellung siehe SSP 255

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Positionierung der Nockenwellen zueinander
Die Ein- und Auslassnockenwellen müssen zueinander so gedreht werden bis die geformten Einbuchtungen sich senkrecht gegenüber liegen. In dieser Nockenwellenposition kann die Antriebskette ohne ermitteln der Rollenzahl aufgelegt werden. Nur in dieser Position ist auch der Ein- und Ausbau der Zylinderkopfschrauben m?glich.

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Das Anzugsdrehmoment der Zylinderkopfschrauben entnehmen Sie dem aktuellen Reparaturleitfaden in ELSA (Elektronisches Service Auskunft System).

NockenwellenSchwenkmotor

42° /2

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Doppelnocken

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Motor
Saugrohr
Das zweistufige Schaltsaugrohr begünstigt die gewünschte Leistungs- und Drehmomentcharakteristik. Die pneumatische Bet?tigung der Schaltwalze von der Drehmoment- auf die Leistungsposition erfolgt kennfeldgesteuert. Last, Drehzahl und Temperatur sind die dafür relevanten Gr??en. Der Unterdruckspeicher ist im Saugrohrmodul integriert.
Unterdruck speicher

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Saugrohr-Unterteil
Im Saugrohrunterteil befinden sich vier Saugrohrklappen, die vom Stellmotor V157 über eine gemeinsame Welle angetrieben werden. Das im Stellmotor integrierte Potentiometer G336 dient zur Rückmeldung der Klappenstellung an das Motorsteuerger?t J220. Die Stellung der Saugrohrklappen beeinflussen die Gemischbildung und somit die Abgaswerte. Die Steuerung der Saugrohrklappen geh?rt zu den Abgasrelevanten Systemen und wird von der EOBD überwacht. Das Saugrohrunterteil ist mit dem Kraftstoffrail verschraubt.

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Ansaugluftführung
Das FSI-Verfahren realisiert zwei Luftführungsvarianten Variante 1: Die angesaugte Luftmasse wird durch schlie?en der Saugrohrklappe oberhalb der Tumbleplatte in den Brennraum geführt. Diese Luftführung wird für den Schichtladebetrieb genutzt.

Drosselklappe

Saugrohrklappe Tumbleplatte 279_019

Variante 2: Die angesaugte Luftmasse wird durch ?ffnen der Saugrohrklappe oberhalb und unterhalb der Tumbleplatte in den Brennraum geführt. Diese Luftführung erm?glicht den Homogenbetrieb. Wir sprechen von einem luftgeführten Brennverfahren mit kennfeldgesteuerter Ladungsbewegung.

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Motormanagement
Systemübersicht
Luftmassenmesser G70 Geber für Saugrohrdruck G71 Geber für Ansauglufttemperatur G42 Geber für Motordrehzahl G28 Hallgeber G40 Drosselklappen-Steuereinheit J338 Winkelgeber 1 + 2 G187, G188 Geber Gaspedalstellung G79 Geber 2 für Gaspedalstellung G185 Bremslichtschalter F Bremspedalschalter für GRA F47 Geber für Kraftstoffdruck G247

Steuerger?t für Motronic J220

Geber für Lenkwinkelsensor G85

Potentiometer für Saugrohrklappe G336 Steuerger?t für ABS J104 Klopfsensor G61, G66 Geber für Kühlmitteltemperatur G62 Geber für KühlmitteltemperaturKühlerausgang G83 Steuerger?t für autom.-Getriebe

Klima Bedien- u. Anzeigeneinheit E87 Potentiometer für AGR G212 Lambdasonde G39 vor Kat Lambdasonde G130 nach Kat Geber für Abgastemperatur G235 Geber für Nox G295, Steuerger?t für NOx-Sensor J583 Zusatz-Eingangssignal
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Steuerger?t für Airbag J234

Steuerger?t mit Anzeigeeinheit im Schalttafeleinsatz J285

Klima Bedien- u. Anzeigeneinheit E87

Kraftstoffpumprelais J17 Kraftstoffpumpe G6

Einspritzventile Zylinder 1-4 N30-33

Zündspulen 1-4 N70, N127, N291, N292

Drosselklappen-Steuereinheit J338 Drosselklappenantrieb G186 Stromversorgungsrelais für Motronic J271 Magnetventil für Aktivkohlebeh?lter-Anlage N80

Mengensteuerventil N290 Diagnoseanschluss Motor für Saugrohrklappe Luftsteuerung V157

Ventil für Nockenwellenverstellung N205 Thermostat für kennfeldgesteuerte Motorkühlung F265 Ventil für AGR N18 Heizung für Lamdasonde Z19, Z29 Heizung für Geber NOx Z44 Zusatzausgangssignale
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Motormanagement
CAN-BUS Schnittstellen
Motorsteuerger?t Ansauglufttemperatur Bremslichtschalter Bremspedalschalter Drosselklappenwinkel E-Gas Kontrollampe-Info Fahrerwunschmoment Notlaufprogramme (Infos über Eigendiagnose) Gaspedalstellung GRA-Schalterstellungen GRA-Sollgeschwindigkeit H?heninformation Kickdown-Information Kompressor ausschalten Kompressor EIN/AUS Kraftstoffverbrauch Kühlmitteltemperatur Kupplungspedalschalter Leerlauferkennung Motordrehzahl Motormomente IST Wegfahrsperre Crashsignal Abgastemperatur Getriebesteuerger?t Freigabe Adaption Leerlauffüllungsregelung Kompressor ausschalten Leerlauf Solldrehzahl Motormoment SOLL Notlaufprogramme (Infos über Eigendiagnose) Schaltvorgang aktiv/ nicht aktiv W?hlhebelposition Wandler-/Getriebeschutz Wandlerkupplung-Zustand momentaner Gang bzw. Zielgang ESP-Steuerger?t ASR-Anforderung ASR-Eingriffsmoment SOLL Bremspedal-Zustand ESP-Eingriff Fahrgeschwindigkeit MSR-Anforderung MSR-Eingriffsmoment

CAN-low

CAN-high

Nox-Sensor Stickoxid-S?ttigung (für Regeneration)

Schalttafeleinsatz Eigendiagnose-Infos Fahrgeschwindigkeit Kilometerstand Kühlmitteltemperatur ?ltemperatur Wegfahrsperre

Lenkwinkelsensor Lenkradwinkel (wird genutzt zur Vorsteuerung der Leerlaufregelung und zur Motormomentberechnung aufgrund des Leitungsbedarfs der Servolenkung)

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Motorsteuerger?t
Zur Motorsteuerung kommt das MotronicSteuerger?t MED 7.1.1 zum Einsatz. Die Bezeichnung MED 7.1.1 steht für: M E D 7. 1.1 = = = = = Motronic Elektrische Gasbet?tigung Direkteinspritzung Ausführung Entwicklungsstufe

Die Bosch Motronic MED 7.1.1 beinhaltet die Benzin-Direkteinspritzung. Bei diesem System wird der Kraftstoff direkt in den Zylinder und nicht in das Saugrohr eingespritzt.

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Betriebsarten
W?hrend konventionelle Ottomotoren auf ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch angewiesen sind, k?nnen nach dem Magerkonzept arbeitende Motoren mit Benzin-Direkteinspritzung im Teillastbereich durch gezielte Ladungsschichtung mit hohem Luftüberschuss betrieben werden. Das FSI-Verfahren realisiert zwei wesentliche Betriebsarten. Den Schichtladungs-Betrieb im Teillastbereich und den Homogen-Betrieb im Volllastbereich. Vier weitere Betriebszust?nde stehen zur Verfügung, die das FSI-Konzept abrunden. Die Betriebszust?nde k?nnen mittels Messwerteblock lesen nachvollzogen werden.

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Motormanagement
Der Schichtladungs-Betrieb
Damit es zur Schichtladung kommt, müssen Einspritzung, Brennraumgeometrie und die Innenstr?mung im Zylinder optimal abgestimmt und zus?tzlich bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden. Diese sind: – Motor ist im entsprechenden Last- und Drehzahlbereich – Kein Abgasrelevanter Fehler im System – Kühlmitteltemperatur über 50 °C – Die Temperatur des Nox-Speicherkatalysators muss zwischen 250 °C und 500 °C liegen – Die Saugrohrklappe muss geschlossen sein

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Saugrohrklappe

Tumbleplatte

Drosselklappe

Im Schichtladungs-Betrieb schlie?t die Saugrohrklappe den unteren Ansaugkanal vollst?ndig, damit die angesaugte Luftmasse über den oberen Ansaugkanal beschleunigt und walzenf?rmig in den Zylinder einstr?men muss.

Hochdruckeinspritzventil

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Durch die Str?mungsmulde im Kolben wird der Tumble-Effekt noch verst?rkt. Gleichzeitig wird die Drosselklappe weit ge?ffnet um die Drosselverluste so gering wie m?glich zu halten.
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Im Verdichtungstakt wird kurz vor dem Zündzeitpunkt Kraftstoff unter hohem Druck (50-100 bar) in den Zündkerzen nahen Bereich eingespritzt.

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Da der Einspritzwinkel recht flach ausf?llt, kommt die Kraftstoffwolke praktisch nicht mit dem Kolbenboden in Berührung, ein sogenanntes ?luftgeführtes“ Verfahren.
Kraftstoffwolke

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In dem Zündkerzen nahen Bereich bildet sich eine gut zündf?hige Gemischwolke, die in der Kompressionsphase entzündet wird. Zus?tzlich befindet sich nach der Verbrennung eine isolierende Luftschicht zwischen dem gezündeten Gemisch und der Zylinderwand. Dies führt zu einer Reduktion der W?rmeabfuhr über den Motorblock.

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Motormanagement
Homogen–Betrieb

Im oberen Last- und Drehzahlbereich wird die Saugrohrklappe ge?ffnet, so dass die angesaugte Luftmasse über den oberen und unteren Ansaugkanal in den Zylinder einstr?men kann.

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Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt jetzt, nicht wie beim Schichtladungs-Betrieb in der Verdichterphase, sondern in der Ansaugphase. Hierbei kommt es zu einer homogenen (14,7:1) Füllung im Zylinder.

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Fragebogen zum Selbststudienprogramm

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Welche T?tigkeit üben Sie in Ihrem Betrieb aus? Für Antworten oder Rückfragen bitte Ihren Namen, Tel.-Nr., Fax-Nr. angeben. ...................................................................................................................................................... Sind die Beschreibungen und Erkl?rungen verst?ndlich? JA NEIN Seite/Absatz ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Sind die Illustrationen deutlich und ausreichend? JA NEIN Seite/Bild Nr. ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Sind die Themen, bezogen auf Ihre T?tigkeit, ausreichend beschrieben? JA NEIN Seite ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Wurde ihrer Meinung nach etwas vergessen? NEIN JA Seite/Was? ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Soll dieser Fragebogen erweitert werden? NEIN JA Welche Frage(n)? ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Bemerkungen/Sonstiges: ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Ihren Fragebogen senden Sie bitte an folgende Fax-Nummer:

Liebe Leserin, Lieber Leser, in diesem Selbststudienprogramm konnten Sie sich mit dem 2,0l-110 kW Motor mit Benzin-Direkteinspritzung (FSI) vertraut machen.

Ihr Interesse ist unser Anspruch!
Deshalb geben wir Ihnen die M?glichkeit, uns Ihre Meinung und Vorschl?ge für zukünftige Selbststudienprogramme mitzuteilen. Mit dem folgenden Fragebogen m?chten wir Ihnen dabei helfen. Unter der Fax-Nummer 0049/841 89 36 36 7 werden Ihre Anregungen berücksichtigt. Für Ihre Unterstützung bedanken sich, Ihr Service Technik Training Team

++49/841 89 36 36 7

Durch das Einspritzen in den Ansaugtakt hat das Luft-Kraftstoff-Gemisch weit aus mehr Zeit sich optimal zu vermischen.

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Die Verbrennung findet im gesamten Brennraum statt ohne isolierende Luft- und Abgasrückführungsmassen.

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Die Vorteile im Homogen-Betrieb entstehen durch direktes Einspritzen in den Ansaugtakt, wobei der angesaugten Luftmasse ein Teil der W?rme durch das Verdampfen des Kraftstoffes entzogen wird. Durch die Innenkühlung wird die Klopfneigung reduziert, somit kann die Verdichtung des Motors erh?ht und der Wirkungsgrad verbessert werden.

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Motormanagement
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 der Gemischaufbereitung nicht mehr ausreicht und die zunehmenden Turbulenzen der Luftstr?mung die Verbrennungstabilit?t verschlechtern.

Homogenbetrieb λ = 1 oder λ > l mit 3-Wege-Katalysator Homogen Magerbetrieb mit λ = 1,5 Ladungsbeschichtung mit angepasster Ladungsbewegung und optimierter AGR-Strategie

effektiver Mitteldruck (bar)

Drehzahl 1/min

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Das gr??te Verbrauchs-Einsparpotenzial wird im Schichtladebetrieb erzielt.

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Notizen

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Motorteilsysteme
Kraftstoffsystem
Das Kraftstoffsystem besteht aus einem Nieder- und einem Hochdruckteil. Im Niederdrucksystem wird der Kraftstoff mittels einer elektrischen Kraftstoffpumpe mit ca. 6 bar, über den Filter zur Hochdruckpumpe gef?rdert. Der Rücklauf aus der Hochdruckpumpe geht direkt in den Tank zurück.

Geber für Kraftstoffdruck (G247)

?berdruckventil

Hochdruckeinspritzventil Kraftstofffilter

Elektrische Kraftstoffpumpe (G6)

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Im Hochdrucksystem str?mt der Kraftstoff mit ca. 40 – 110 bar, je nach Last und Drehzahl, aus der Einkolbenhochdruckpumpe in das Kraftstoffverteilerrohr und wird dort verteilt auf die vier Hochdruckeinspritzventile.

Das ?berdruckventil gew?hrleistet den Schutz der im Hochdruck befindlichen Bauteile und ?ffnet ab einem Druck > 120 bar. Der abflie?ende Kraftstoff gelangt beim ?ffnen des ?berdruckventils in die Vorlaufleitung zur Hochdruckpumpe. Doppelnocken Mengensteuerventil (N290)

ca. 40 - 110 bar

Einkolben-Hochdruckpumpe

ca. 6 bar

AKF-Ventil

Drucklos Niederdruck ca. 6 bar AKF Beh?lter Hochdruck ca. 40-110 bar

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Motorteilsysteme
Einkolben-Hochdruckpumpe
Die Einkolben-Hochdruckpumpe mit einstellbarer F?rdermenge wird mechanisch von der Nockenwelle über einen Doppelnocken angetrieben. Die elektrische Kraftstoffpumpe versorgt die Hochdruckpumpe mit einem Vordruck von bis zu 6 bar. Die Hochdruckpumpe erzeugt den im Rail ben?tigten Hochdruck.

Mengensteuerventil N290

Der Druckd?mpfer baut Kraftstoffdruckpulsationen im System ab.

Druckd?mpfer 279_035

In der Abw?rtsbewegung des Kolbens str?mt Kraftstoff mit einem Vordruck (ca. 6 bar) von der Innentankpumpe über das Einlassventil in den Pumpenraum.

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W?hrend der Aufw?rtsbewegung des Kolbens wird der Kraftstoff verdichtet und mit ?berschreiten des vorherrschenden Raildrucks ins Kraftstoffverteilerrohr gef?rdert. Zwischen Pumpenraum und Kraftstoffzulauf befindet sich ein ansteuerbares Ventil, dem Mengensteuerventil.

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Wird das Mengensteuerventil vor Beenden des F?rderhubes ge?ffnet, so baut sich der Druck im Pumpenraum ab und der Kraftstoff flie?t zurück in den Kraftstoffzulauf. Ein Rückschlagventil zwischen Pumpenraum und Kraftstoffverteilerrohr verhindert, dass der Raildruck mit ?ffnen des Mengensteuerventils abf?llt. Zur Regulierung der F?rdermenge wird das Mengensteuerventil vom unteren Totpunkt des Pumpennockens an bis zu einem bestimmten Hub geschlossen. Ist der erforderliche Raildruck erreicht, so ?ffnet das Mengensteuerventil und verhindert damit einen weiteren Druckanstieg im Rail.
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Motorteilsysteme
Mengensteuerventil (N290) (MSV)
Das Mengensteuerventil ist aus Sicherheitsgründen ein stromlos offenes elektromagnetisches Ventil. Dies bedeutet das die gesamte F?rdermenge der Hochdruckpumpe über den ge?ffneten Ventilsitz in den Niederdruckkreislauf zurückgepumpt wird. Durch Bestromung der Spule wird ein Magnetfeld aufgebaut, das über den Anker die hiermit verbundene Ventilnadel in den Ventilsitz drückt. Mit Erreichen des Raildruckes wird die Bestromung des Mengensteuerventils beendet und das Magnetfeld baut sich ab. Die Nadel wird durch den Hochdruck aus dem Pumpenraum aufgesto?en und die nicht mehr ben?tigte Kraftstoffmenge aus dem Pumpenf?rderraum kann in den Niederdruckkreis zurückflie?en.

Druckd?mpfer

Mengensteuerventil N290 KraftstoffZulauf

Hochdruckanschluss Spule Anker Pumpenraum Ventilnadel

Hochdruckkolben

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Kraftstoffverteilerrohr (Rail)
Die Aufgabe des Rails besteht darin, einen definierten Kraftstoffdruck zu den Hochdruckeinspritzventilen zu verteilen und ein ausreichendes Volumen zum Ausgleich von Druckpulsationen bereitzustellen. Es dient als Hochdruckspeicher und nimmt die Einspritzventile, Kraftstoffdrucksensor, Druckbegrenzungsventil und die Anschlüsse für den Hochdruck und Niederdruck als Komponententr?ger auf.

Zulauf Rücklauf Geber für Kraftstoffdruck Hochdruckpumpe

Druckbegrenzungsventil 279_041

Stellmotor für Saugrohrklappe Saugrohrklappe Kraftstoffzulauf für Einspritzventile

279_064

29

Motorteilsysteme
Kraftstoffdrucksensor (G247)
Der Kraftstoffdrucksensor hat innerhalb des Gesamtsystems die Aufgabe, den Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteilerrohr (Rail) zu messen. Der anliegende Druck geht als Spannungsgr??e in die Kraftstoffdruckregelung an das Motorsteuerger?t.
Geh?use

Die im Sensor integrierte Auswerteelektronik wird mit 5 Volt versorgt. Bei steigendem Druck sinkt der Widerstand wobei die Signalspannung steigt.

Stecker

Kontaktbrücke ASIC

Leiterplatte Distanzstück Sensorelement Druckanschluss 279_042

Die dargestellte Kennlinie des Drucksensors zeigt die Signalausgangsspannung [V] in Abh?ngigkeit vom Druck [MPa].
Ausgangsspannung

5,00 V 4,75 V 4,65 V 4,50 V

Sensor defekt maximaler Druck

0,50 V 0,30 V 0,25 V 140 bar
Druck
30

minimaler Druck Sensor defekt 279_043

Die Hochdruck-Einspritzventile N30, N31, N32, N33
Feinsieb

Das Hochdruck-Einspritzventil stellt die Schnittstelle zwischen dem Rail und dem Brennraum dar. Aufgabe des Hochdruck-Einspritzventils ist, den Kraftstoff zu dosieren und durch dessen Zerst?ubung eine gezielte Durchmischung von Kraftstoff und Luft in einem bestimmten r?umlichen Bereich des Brennraums zu erzielen. (Schicht- bzw. Homogenbetrieb) Bei Ansteuerung des Ventils wird auf Grund der Druckdifferenz zwischen Rail- und Brennraumdruck der Kraftstoff direkt in den Brennraum gedrückt.

Magnetspule

Magnetanker

Düsennadel Der Teflondichtring muss bei jeder Demontage der Einspritzdüse ersetzt werden. (siehe Rep.-Leitfaden)

Teflondichtung
279_044

Zwei im Motorsteuerger?t integrierte Boosterkondensatoren erzeugen die notwendige Ansteuerspannung von 50 - 90 Volt. Dies ist notwendig um eine deutlich kürzere Einspritzzeit, verglichen mit einer Saugrohreinspritzung, zu gew?hrleisten.
N30

J 220

N31

N32

N33

279_050

31

Motorteilsysteme
Das Abgassystem
Die weiter steigenden Anforderungen an Abgassysteme, aufgrund der gesenkten Emissionsgrenzwerte erfordert ein innovatives Konzept, das eigens auf das FSI-Verfahren angepasst ist.

Der 2.0l FSI-Motor
verfügt über einen motornahen Drei-WegeVorkatalysator mit einer Vor- und einer Nachkatsonde zur Realisierung der Kat-?berwachung.

Schichtladebetrieb

Lambda-Sonde

Motornaher 3WegeKatalysator

Lambda-Sonde

Der Abgastemperatursensor (G235)
befindet sich unmittelbar vor dem Nox-Speicherkatalysator. Dieser übermittelt die Abgastemperatur an das Motorsteuerger?t, woraus die Temperatur im Nox-Speicherkatalysator errechnet wird. Das Motormanagement ben?tigt diese Information – um in den Schichtladebetrieb schalten zu k?nnen, da im Nox-Speicherkatalysator die Stickoxide nur zwischen 250 und 500 °C eingelagert werden k?nnen – um den Nox-Speicherkatalysator von Schwefelanlagerungen zu befreien. Dies ist nur bei Kat.-temperaturen über 650 °C + fettem Gemisch m?glich. Erreicht wird dies durch Umschalten in den Homogenbetrieb und Zündwinkelrücknahme.
32

Das Abgasnachbehandlungssystem
Bei magerer Gemischzusammensetzung hat der herk?mmliche Drei-Wege-Katalysator eine hohe Umwandlungsrate für CO und HC, weil viel Restsauerstoff im Abgas ist. Bei zu niedrigen CO- und HC Konzentrationen im Abgas sinkt aber die Umwandlungsrate von Nox. Zur Reduzierung des erh?hten Nox-Anteils im Magerbetrieb, (Schichtladebetrieb) kommt der Nox-Speicherkatalysator zum Einsatz.

Motorsteuerger?t

CAN-Leitung

Steuerger?t CO NOx HC Temperatursensor NOx-Sensor = Kohlenmonoxid = Stickoxid = Kohlenwasserstoff

NOx-Speicher-Katalysator

279_051

Der Nox-Speicherkatalysator
entspricht vom Aufbau her dem Drei-WegeKatalysator. Der wash coat ist jedoch zus?tzlich mit Bariumoxid versehen. Dies erm?glicht Stickoxide bei Temperaturen zwischen 250 und 500 °C durch Nitratbildung zwischen zu speichern. Neben der gewünschten Nitratbildung wird auch stets der im Kraftstoff enthaltene Schwefel mit eingelagert.
33

Die Speicherkapazit?t ist jedoch begrenzt. Die S?ttigung wird mittels Nox-Sensor dem Motorsteuerger?t mitgeteilt. Das Motormanagement leitet entsprechende Ma?nahmen zur Regeneration des Nox-Speicherkatalysators ein.

Motorteilsysteme
Die Regenerationsphasen
vom Motorsteuerger?t gesteuert, bewirken ein Herausl?sen der Stickoxide und des Schwefels. Dabei werden Stickoxide in ungiftige Stickstoffe und Schwefel in Schwefeldioxid umgewandelt.

Die Regeneration von Stickoxiden
erfolgt sobald die Konzentration im NoxSpeicherkatalysator den im Motorsteuerger?t festgelegten Wert überschritten hat. Das Motorsteuerger?t veranlasst die Umschaltung vom Schichtladebetrieb in den Homogenbetrieb. Dies bewirkt eine Temperaturerh?hung des Nox-Speicherkatalysators, wodurch die Nitratbildungen instabil werden. Die Nitrate zerfallen bei reduzierenden Umgebungsbedingungen. Die Stickoxide werden in unsch?dliches Stickstoff konvertiert. Dadurch wird der Speicher geleert und der Kreislauf beginnt erneut.

Schichtladungs-Betrieb 60-90 Sek. ca. 2 Sek.

Homogen-Betrieb λ < 1

Schichtladungs-Betrieb

279_062

34

Die Regeneration vom Schwefel
erfolgt in separaten Phasen, da die gebildeten Sulfate chemisch stabiler sind und daher bei der Stickoxidregeneration nicht zerfallen. Der Schwefel belegt ebenfalls Speicherpl?tze wodurch die S?ttigung des Speicherkatalysators in immer kürzeren Abst?nden erfolgt. Sobald der festgelegte Wert überschritten wird reagiert das Motormanagement mit folgenden Ma?nahmen: – es schaltet vom Schichtladebetrieb für ca. zwei Minuten in den Homogenbetrieb – und verstellt den Zündzeitpunkt in Richtung ?sp?t“ um die Betriebstemperatur des Katalysators auf über 650 °C zu erh?hen. Dadurch reagiert der eingespeicherte Schwefel zu Schwefeldioxyd So2.

Schichtladungs-Betrieb 2 Minuten

OT

Homogen-Betrieb

OT

Zündzeitpunkt ?SP?T“

Schichtladungs-Betrieb

OT

279_063

Bei schwefelarmen Kraftstoffen wird das Entschwefelungsintervall entsprechend gestreckt, w?hrend hochschwefelhaltige Kraftstoffe h?ufigere Regenerationsphasen einleiten.

Fahrten mit hoher Drehzahl und Last führen automatisch zur Entschwefelung.

35

Motorteilsysteme
Der Nox-Sensor (G295)
befindet sich unmittelbar hinter dem NoxSpeicherkatalysator. Das Funktionsprinzip des Nox-Sensors ?hnelt dem der Breitband-Lambdasonde. In der ersten Pumpzelle wird der Sauerstoffgehalt einem konstanten, etwa st?chiometrischen Wert (14,7 kg Luft: 1 kg Kraftstoff) angepasst und über den Pumpstrom wird der Lambdawert abgegriffen.
NOx-aktive Elektrode

Anschlie?end gelangt der Gasstrom über eine Diffusionsbarriere in die O2-Messzelle, die über reduzierende Elektroden die Stickoxide in Sauerstoff (O2) und in Stickstoff (N2) aufspaltet. ?ber den Sauerstoff-Pumpstrom wird die Nox-Konzentration ermittelt.

Platin-Elektrode

O2-selektive Elektrode YS-ZrO2

O2Messzelle

O2Pumpzelle Diffusionsbarriere

Heizer 279_065

Das Steuerger?t für Nox Sensor (J583)
befindet sich am Fahrzeugunterboden in der N?he des Nox-Sensors. Es bereitet die Sensorsignale auf und übermittelt die Informationen über den Antriebs CAN-Bus an das Motorsteuerger?t. Die schnelle Datenübertragung erm?glicht dem Motorsteuerger?t effektiver die Stickoxid-S?ttigung des Speichers festzustellen und eine Regeneration einzuleiten.

Der Abgastemperatursensor (G235)
befindet sich unmittelbar vor dem Nox-Speicherkatalysator. Mit Hilfe des Abgastemperatursensors wird der Betriebsbereich des Nox-Speicherkatalysators bezüglich Temperatur überwacht und gesteuert, um eine optimale Nox-Konvertierung zu gew?hrleisten.
Al2O3-Substrat Anschlusspads Isolation

Darüber hinaus dient der Abgastemperatursensor zur thermischen Diagnose des Vorkatalysators, zur Stützung des Abgastemperaturmodells und zum Bauteileschutz der Komponenten im Abgasstrang.
Geh?use mit L?chern Sensorelement in Platin-Dünnschicht Tr?germaterial

279_066 36

Die Abgasrückführung
Der Motor verfügt über eine ?u?ere Abgasrückführung. Die Entnahme des Abgases erfolgt über ein Verbindungsrohr am Vorkatalysator. Die vom Motorsteuerger?t exakt berechnete Zufuhr von Abgasen erfolgt über die Abgasdrosselklappe, die von einem Elektromotor angetrieben wird. Die Stellung der Abgasdrosselklappe wird mittels Potentiometer überwacht und erm?glicht die Berechnung der Abgasmenge und dient der Eigendiagnose. Das dem Brennraum nochmals zugeführte Abgas dient zur Absenkung der Verbrennungs-Spitzentemperatur und damit der Reduzierung der Stickoxidbildung.

Ventil für Abgasrückführung (N18)

Verbindungsrohr

279_055

Das Ventil für Abgasrückführung (N18) ist als Modul konzipiert und besteht aus folgenden Teilen: – einer Drosselklappe – einem Elektromotor mit Rückmelde-Potentiometer (G212)

Die Abgasrückführung erfolgt grunds?tzlich im Schichtladebetrieb / Homogenbetrieb bis ca. 4000 1/min. und mittlerer Last. Im Leerlauf findet keine Abgasrückführung statt.

Potentiometer für Abgasrückführung (G212)

Drosselklappe

Elektromotor 279_045

Nach Erneuern des Ventils für Abgasrückführung, und /oder eines Motorsteuerger?tes muss eine Anpassung über die Funktion ?Grundstellung“ durchgeführt werden.

37

279_38d.fm Seite 1 Donnerstag, 7. Februar 2002 1:52 13

Motor
Funktionsplan
Motronic ME7.1.1 F36 Kupplungspedalschalter F47 Bremslichtschalter F265 Thermostat für kennfeldgesteuerte Motorkühlung G2 G6 G28 G39 G40 G42 G61 G62 G66 G70 G71 G79 G83 G130 G185 G186 G187 G188 G212 G235 G247 G295 G336 Geber für Kühlmitteltemperatur Kraftstoffpumpe Geber für Motordrehzahl Lambdasonde vor Katalysator Hallgeber Geber für Ansauglufttemperatur Klopfsensor 1 Geber für Kühlmitteltemperatur Klopfsensor 2 Luftmassensensor Geber für Saugrohrdruck Geber für Gaspedalstellung Temperaturfühler-Kühleraustritt Lambdasonde nach Katalysator Geber 2 für Gaspedalstellung Drosselklappenantrieb Winkelgeber 1 für Drosselklappenantrieb Winkelgeber 2 für Drosselklappenantrieb Potentiometer für Abgasrückführung Geber für Abgastemperatur Geber für Kraftstoffdruck Geber für Nox Potentiometer für Saugrohrklappe N127 N205 N239 N290 N291 N292 P Q V274 Zylinder 3 Ventil für Nockenwellenverstellung Ventil für Schaltsaugrohr Mengensteuerventil Zylinder 4 Zylinder 2 Zündkerzenstecker Zündkerzen Lüfter für Steuerger?t
J338 G188 G187 V157 G336 N18 G212 G247 G71 G42 G83 G62 G2 G40 G66 G61 G28 F47 F36 G130 G39 G70

Farbcodierung = Eingangssignal = Ausgangssignal = Plus-Versorgung = Masse = CAN-BUS = Bidirektional
1 2 3 4 5 6

M M M

N31

N32

N30

N33

Zusatzsignale 1 2 3 4 5 6 K-Leitung CAN-High-Antrieb CAN-Low-Antrieb

N70

N127

N291

N292

J17 Kraftstoffpumpenrelais J271 Stromversorgungsrelais für Motronic J338 Drosselklappensteuereinheit J583 Steuerger?t für Nox-Sensor N18 N30 N31 N32 N33 N70 N80 Ventil 1 für Abgasrückführung Einspritzventil 1 Einspritzventil 2 Einspritzventil 3 Einspritzventil 4 Zylinder 1 Magnetventil für Aktivkohlebeh?lterAnlage

G79

G185 P M M ZYL 1 Q P ZYL 3 Q P ZYL 4 Q P ZYL 2 Q

Generator Testsignal Kühlerlüfter PWM TD-Signal (nur bei Multitronic)

G235

F265

G295

J583 V274 N239 N80 N290 N205 G6 J17 J271

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Service
Sonderwerkzeuge
T 10133/1 T 10133/2

279_072

279_057

T 10133/3

T 10133/9

279_073

279_058

T 10133/5

T 10133/6

T 10133/7

T 10133/8

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279_069

279_059

T 10133/4

279_071

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Notizen

41

Alle Rechte sowie technische ?nderungen vorbehalten AUDI AG Abteilung I/VK-35 D-85045 Ingolstadt Fax 0841/89-36367 240.2810.98.00 Technischer Stand 12/01 Printed in Germany

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