Motorul TDI- generalitati

In urma diverselor intrebari ridicate pe acest forum in legatura cu functia diferitilorsenzori, a modalitatilor de reglaj si adaptare ale motoarelor TDI, pornesc o dezbaterelegata de functionarea si importanta semnalelor, comenzilor si informatiilor primite sirespectiv trimise de ECU catre motor.Acest articol are ca baza de plecare alte articole si programe de studiu, informatiigenerale si experienta proprie.

Generalitati:

Motorul TDI este un motor cu autoaprindere, cu un sistem de injectie directa (faraprecamera de combustie), supraalimentat cu ajutorul unei turbine antrenata de gazele deevacuare si cu sistem de recirculare a gazelor de evacuare si catalizator. Temperaturanecesara aprinderii si arderii combustibilului injectat sub presiune este realizata decompresia adiabata a aerului admis in cilindrii. Momentul injectiei poarta denumirea detiming sau avans al injectiei si impreuna cu distributia in timp a cantitatii injectate (duratainjectiei) are rolul principal in obtinerea performantelor motorului diesel.Motorul diesel neavand clapeta de acceleratie pentru modificarea admisiei de aer este unmotor care functioneaza cu amestec sarac in combustibil. Aerul admis pe ciclu motor estedependent numai de cilindree, de presiunea de supraalimentare si de factorul de umplereal cilindrilor la o anumita turatie, dozarea puterii facandu-se numai prin modificareacantitatii de motorina injectate.Intreg sistemul de injectie este controlat de un calculator cunoscut ca ECU (ElectronicControl Unit) sau EDC (Electronic Diesel Control) identificabil in schemele electrice caJ248, controleaza parametrii de functionare ai motorului - (cantitate de injectie, avans alinjectiei, presiune de supraalimentare, gaze de esapament recirculate) in functie desemnalele masurate de senzori - temperatura lichid racire, temperatura combustibilinjectat, temperatura si presiune a aerului din galeria de admisie, cantitate aer admis,turatie motor, pozitia dispozitivului pentru reglarea cantitatii injectate, avansul si duratainjectiei in cilindrul nr.3, pozitie pedale (acceleratie, frana ambreiaj). Pentru sigurantamotorului in cazul defectarii unui senzor functia lui este preluata de altul daca esteposibil, este substituita cu o valoare medie care asigura o functionare in limite "safe" saueste intrerupta injectia de motorina.Intrucat ECU lucreaza in bucla inchisa, fiecare comanda de ajustare a unui parametru estemonitorizata de catre un senzor corespunzator, in cazul discrepantelor periculoase aparuteintre valoarea dorita (pe care ECU urmareste sa o obtina) si valoarea efectiv masurata aacelui parametru, ECU storeaza un mesaj de eroare (DTC -Detected Trouble Code) sideclanseaza un mod de lucru safe pentru motor care asigura posibilitatea deplasarii catreun service dar cu performante foarte mult reduse, asa numitul "limp mode".

Sisteme de injectie:

In functie de modalitatea de injectie a combustibilului in cilindrii se disting trei sistemediferite (pompa distribuitoare, injector pompa sau common rail), aici luand in discutienumai primele doua (cele mai des intalnite la TDI-urile grupului VAG).

In cazul pompei distribuitoare, rolul central il are pompa de injectie care "suge"combustibilul din rezervor, realizeaza cresterea de presiune necesara injectiei, distribuieprin intermediul conductelor (liniilor) de inalta presiune motorina catre injectoare si infunctie de comenzile primite de la ECU ajusteaza cantitatea si avansul injectiei.Injectarea combustibilului in cilindrii se realizeaza in momentul cand presiuneacombustibilului din conductele catre injectoare depaseste pragul de deschidere al fiecaruiinjector, prag stabilit de arcurile care preseaza "cuiul" care obtureaza orificiile din duzeleinjectoarelor.Senzorii montati pe pompa distribuitoare trimit informatii referitoare la temperaturacombustibilului din corpul pompei (G81) si pozitia dispozitivului de ajustare a cantitatiiinjectate (G149) iar ECU comanda valva de reglaj a avansului (N108), actuatorul"gulerului" de ajustare a cantitatii injectate (N146) si valva de oprire de siguranta amotorului (N109). Tot din sistemul de "monitorizare" a injectiei, face parte si senzorulmontat pe corpul injectorului trei (G80) care trimite informatia catre ECU legata detimpul si durata cat injectorul nr.3 a fost deschis.

Sistemul bazat pe injectorul pompa (cunoscut si sub numele de PD - pompa duza) aredispozitivul de pompare si duza de injectie intr-o singura unitate actionata deun lob dedicat al axului cu came. Exista cate un injector-pompa pentru fiecare cilindrucare este alimentat de o pompa de combustibil de medie presiune, comanda timingului sicantitatii injectate fiind controlate individual de ECU prin intermediul cate unui solenoid(N240, N241, N242, N243 care sunt corp comun cu injectorul) care controleazadeschiderea injectorului. Feedback-ul referitor la momentul real al injectiei este obtinutde ECU din valoare curentului de actionare si mentinere al solenoidului de comanda.Pentru ca la pornire ECU sa stabileasca cat mai repede care este cilindrul care trebuiealimentat, suplimentar fata de sistemul pompa distribuitoare (unde ordinea injectiilor estedata de pozitia fuliei pompei in raport cu axul motorului), motoarele PD au un senzorHall de pozitie (G40) care monitorizeaza pozitia axului cu came (care se roteste o data lafiecare ciclu motor) in afara de cel inductiv (G28) montat langa axul motor carefurnizeaza informatia de turatie a motorului.O alta diferenta ce apare la motoarele PD este existenta unei pompe de racire acombustibilului pe circuitul de retur (V 166) cu scopul de a proteja incalzirea excesiva arezervorului de combustibil. Datorita compresiei mult mai mari ca la sistemul cu pompadistribuitoare (max 2050 bari fata de 1650 bari) si combustibilul se incinge mult mai taresi apare necesitatea racirii lui. Informatia despre temperatura este furnizata de senzorul(G81) are aceiasi denumire ca la pompa distribuitoare respectiv Fuel Temperature Sender.In rest sistemele sunt echivalente asa ca rolului fiecarui senzor va fi tratata in continuare"la comun".

Senzori:

Intrucat motoarele TDI sunt actionate de pedale de acceleratie electronice (DBW - DriveBy Wire), ECU are un set de senzori de monitorizare a pozitiei pedalelor si in cazulaparitiei erorilor declanseaza moduri de lucru de urgenta.Clapeta de acceleratie are un senzor pentru ralanti (F60), un senzor pentru pedala la fund- kick down (F8) si un potentiometru (G79) care informeaza ECU despre cerinta soferului

prin apasarea intr-o anumita pozitie a pedalei. Defectarea acestui potentiomentru duce lao turatie "de ralanti" crescuta astfel ca masina sa poata fi deplasata numai din transmisie.

Pedala de frana are doua contacte care lucreaza complementar simultan (unul pentrucomanda luminilor de frana - F si unul pentru comanda dezactivarii Cruise Controlului -F47), defectarea oricarui dintre ele ducand la storarea unui DTC, la scaderea cantitatiiinjectate si la nefunctionarea CC-ului. In acest caz pot aparea probleme si la sistemulABS/ESP care primeste un set de semnale de la aceleasi switch-uri.

Ambreiajul (la modelele la care este cazul) este de asemeni monitorizat de ECU cuscopul de a "atenua" tendinta motorului de a trepida la schimbarea vitezelor prinreducerea usoara a cantitatii injectate si in plus deconecteaza sistemul CC astfel camotorul sa nu se supratureze la debraiere.

Senzorul de debit de aer (G70) sau MAF-ul informeaza ECU despre cantitatea de aeradmisa care calculeaza cantitatea maxima de motorina ce poate fi injectata fara sa seproduca fum si in functie de regimul motorului cantitatea de EGR (Exhaust GasRecirculation - gaz de esapament ce poate fi recirculat). In cazul in care MAF-ul indicamai putin aer admis (senzor uzat) scade automat si cantitatea maxima de motorina cepoate fi injectata si respectiv performanta motorului.In cazul defectarii, ECU substituie valoarea masurata cu o valoare fixa de 550 mg/R. Totacest senzor monitorizeaza efectul comenzii valvei EGR.(mai mult EGR mai putin aerproaspat admis).

Senzorul de temperatura G62 trimite informatia despre temperatura agentului de racire almotorului care serveste la corectarea cantitatii injectate in functie de regimul termicprecum si la comanda bujiilor incandescente. In cazul defectarii sistemul folosesteinformatia furnizata de senzorul de temperatura al combustibilului.

Senzorul pentru presiunea de supralimentare din galeria de admisie (G71) si senzorulpentru temperatura aerului admis (G 72) sunt incluse intr-un corp comun (este cazulmotoarelor de pe platforma A4 si B5 cele de pe platforma A3/B4 au senzorul de presiuneaer separat, inclus in corpul ECU).Senzorul de presiune (MAP - Manifold Absolute Pressure - G71) furnizeaza informatiidespre presiunea de supralimentare existenta in circuitul de admisie. ECU comparavaloarea masurata cu valoarea calculata pe baza inputurilor primite de la ceilalti senzorisi comanda valva pentru ajustarea presiunii (N75) astfel incat presiunea sa ajunga lavaloarea "dorita".Semnalul furnizat de senzorul de temperatura (IAT - Intake Air Temperature - G72) estefolosit pentru ajustarea presiunii de supraalimentare astfel incat sa fie compensata

scaderea densitatii datorate cresterii temperaturii si respectiv continutului mai scazut de oxigen din aceiasi unitate de volum. In cazul defectarii senzorului este folosita o valoare fixa care poate duce la scaderea performantelor/mai mult fum.

In corpul ECU se afla un senzor pentru masurarea presiunii atmosferice (F96), care fiinddependenta de altitudinea la care se afla autovehiculul, mai este cunoscut si ca senzor dealtitudine. Scopul lui este de a furniza informatia legata de presiunea atmosferica astfel caECU sa compenseze efectul unui aer rarefiat si sa ajusteze corespunzator presiunea desupraalimentare. In cazul unei erori furnizate de acest senzor, in anumite situatii de aerrarefiat, motorul poate sa fumege excesiv, respectiv turbinele pot sa intre in regimul de"surge" sau "capotare".

Sisteme de comanda:

Odata ce ECU are un set de semnale de intrare care ii furnizeaza informatii despreparametrii de functionare si respectiv cerintele/comenzile soferului, trimite semnale catreelementele de comanda pentru obtinerea rezultatului dorit in conditiile date.Lucrul cel mai important pe care il comanda ECU este cantitatea de motorina pe care oinjecteaza cu care modifica turatia si nivelul de putere al motorului. Acest sistem estediferit in cazul Pompelor distribuitoare sau al PD-urilor si va fi descris separat, un scurtrezumat a fost facut la inceputul acestui articol.In continuare sunt explicate pe scurt celelalte sisteme de comanda.

Presiunea de supraalimentare variaza direct proportional cu turatia turbochargerului, decipentru modificarea presiunii este suficient sa se modifice corespunzator turatia turbineiadica gazele de evacuare sa cedeze o cantitate de energie mai mare sau mai mica turbinei.Comanda dispozitivului care modifica cantitatea de energie cedata de gazele de evacuare(wastegate-ul sau vanele in cazul VNT-urilor) este realizata de valva "pneumatica" N75prin comanda intr-un tren de impulsuri cu factor de umplere variabil.

Intr-un mod similar (tot tren de impulsuri cu factor de umplere variabil) este comandata si valva EGR (N18) respectiv clapeta pentru obturarea galeriei de admisie (N239).

In afara de valvele "pneumatice" (care ruteaza linii de vacuum N18, N239 si N75 in cazulVNT-urilor sau linii de presiune N75 in cazul wastegate-ului) ECU mai comanda releeelectrice.

Sistemul de bujii incandescente (Q6) pentru preincalzirea camerelor de combustie incazul pornirilor la rece si ajutarea combustiei in primele momente ale pornirii estecomandat de ECU prin intermediul releului (J52) releu a carui corecta functionare estemonitorizata de ECU prin intermediul valorii curentului de comanda.

Intrucat motoarele diesel au un randament termic al combustiei ridicat, schimbul decaldura cu lichidul de racire este mic, iar regimul termic normal de functionare este atinsmult mai greu, incalzirea este ajutata de alte 3 bujii incandescente ce incalzesc electriclichidul de racire (la masinile cu cutie de viteza manuala, cele automate au un alt sistem

bazat pe temperatura gazelor de evacuare). Comanda acestor bujii este realizata in douastagii tot de ECU prin intermediul a doua relee J359 - incalzire scazuta si J360 - incalzire

puternica. Decizia de activare a acestor doua relee este luata in functie de temperaturaagentului de racire de timpul scurs de la pornirea motorului si respectiv de starea deincarcare a alternatorului (sarcina).

Acestestia sunt senzorii respectiv circuitele de comanda ale motoarelor TDI VAG.Denumirile lor sunt extrase din manualele service si programele de studiu asa cum suntele identificate in procedurile de depanare, DTC-uri respectiv schemele electrice. Infunctie de motoare (spre exemplu nu am abordat cazul motorului V6 pompadistribuitoare) principiul de functionare este similar in schimb numarul de elemente decomanda/senzori creste.

Cum conducem daca motorul e diesel?

Exista discutii numeroase pe aceasta tema, a modului de exploatare a motorului dieselin traficul real, cu adevaruri si bineinteles cu folclor, asa ca o sa incercam sa reglementamputin aceste idei, pentru ca oricine foloseste un automobil cu motor diesel sa o faca asacum trebuie. Si probabil o sa scapam de multe aberatii care se aud, cum ca motoruldiesel, mai ales cel cu turbo, ar fi mai putin fiabil, ca turatiile ridicate dauneaza, ca iarnanu porneste si asa mai departe...

Vom aseza motorul diesel la locul lui firesc, in galeria marilor realizari ale tehniciimoderne si vom explica avantajele si dezavantajele sale, precum si felul in care trebuietratat pe perioada vietii sale, pentru a oferi randament si satisfactii maxime utilizatorului.

Diferentele esentiale in exploatarea unui motor diesel fata de un propulsor similar, daralimentat cu benzina, apar din constructia si principiile de functionare diferite. Dieselulporneste doar prin comprimarea combustibilului in camera de ardere, motorul pe benzinaeste pornit prin scanteile provenite de la bujii.

Dieselul, pentru a obtine performante similare cu propulsorul pe benzina, are nevoie de supraalimentare, ca atare constructia sa este ceva mai complicata, de unde si legendele care apar, ca atunci cand dieselul cade, costurile de reparatie sunt mari.

In general, un motor diesel modern common-rail are printre principalele componente opompa de injectie de inalta presiune, injectoare, bujii incandescente, un intercooler si oturbina, precum si diversi senzori, ingenios "aranjati" in jurul blocului motor. Faraindoiala, majoritatea sunt piese de inalta tehnicitate, asadar sunt scumpe... Pompa deinjectie apare si la motorul pe benzina, dupa cum unele propulsoare cu aprindere prinscanteie pot fi si supraalimentate cu turbo. Asemanarile se opresc insa aici...

Ce inseamna o exploatare rationala a motorului diesel? Foarte succint insemna o porniresi o folosire normala, o intretinere regulata si conforma cu manualul de service, precum sio oprire corecta. Respectarea unor reguli simple deutilizare a unui motor diesel, infunctie de anotimpurile anului, duce la o viata lunga si lipsita degriji a acestuia siimplicit a proprietarului masinii respective.

Pornirea:

Pe timp de vara, pornirea unui motor diesel se face astfel: cu pedala de ambreiaj apasata,se pune contactul, se asteapta stingerea martorilor luminosi din bord, se actioneaza cheiapentru pornirea motorului. Se asteapta cateva secunde pentru stingerea martorului depresiune a uleiului, dupa care se poate demara automobilul. Orice alte artificii facute lapornire sunt inutile si incorecte.

Iarna, trebuie indeplinite minime conditii pentru o pornire usoara si fara probleme a

motorului diesel: bateria in stare buna, bujiile incandescente functionale si obligatoriumotorina de iarna in rezervor. Daca aceste conditii sunt indeplinite, pornirea se faceastfel: cu pedala de ambreiaj apasata, se pune contactul, se asteapta stingerea martorilorluminosi si a martorului de functionare a bujiilor incandescente (poate dura mai mult, infunctie de temperatura de afara), se inchid toti consumatorii inutili (radio, lumini, etc), seactioneaza cheia de contact. Motorul trebuie sa porneasca fara probleme din primaincercare.

Dupa pornire, se asteapta cateva secunde, pana la o jumatate de minut, dupa care se vapleca cu automobilul, mentinand o turatie in jurul a 2200 rpm (depinde si de motor), panala incalzirea completa a motorului, dupa care se poate folosi regimul de turatie normal,indicat in manualul de utilizare. Orice fortare a motorului rece, prin turarea excesiva siinutila in gol, functionarea indelungata la ralenti si folosirea turatiilor ridicate in mersulnormal, inainte de incalzirea completa, sunt elemente foarte daunatoare sanatatiimotorului.

Important: bujiile incandescente sunt actionate automat, in functie de temperaturaambianta! Uzual, temperatura prag de functionare a acestora este de 15 grade Celsius.Peste aceasta temperatura bujiile nu se incalzesc, asadar neaprinderea martorului nuinseamna ca sunt defecte, ci ca nu este nevoie de ele pentru ca motorul sa porneasca.Bujiile defecte se inlocuiesc doar cu bujii de acelasi tip si marca; in cazul in care nu segasesc ca cele existente pe motor, se va cumpara un set nou, cu caracteristici similare sise vor inlocui obligatoriu toate. Daca temperatura este cu multe grade sub 0, timpul catsta aprins martorul este mai mare.

Exploatarea:

Exista ideea ca dieselul este normal sa mearga la turatii reduse, de aceea multi folosescschimbari frecvente ale vitezelor, mentinand turatia in jurul a 2000 rpm sau chiar mai jos,in speranta unui consum redus si a unei fiabilitati crescute a motorului. Gresit! Un dieselmodern poate avea regimul de mers continuu uzual la circa 4000 rpm, unele motoaremergand pana la 5200 rpm; a tine un astfel de motor la doar 2000 rpm nu are cum sa fie oidee buna.

Asadar, in exploatarea motorului diesel trebuie sa se tina cont de doua aspecteimportante: turatia de cuplu maxim, unde raspunsul motorului la solicitari este foarte

prompt si turatia la care turbina supraalimenteaza motorul efectiv, moment in care turbinaeste supusa unor solicitari fizice importante la nivelul pieselor rotative. Mai precis,turbina functioneaza tot timpul cat motorul este pornit, insa eficacitatea ei se simte pe oplaja de turatie (zona de lucru).

Nu dorim sa intram in explicatii tehnice, ci ne vom rezuma la a explica modul cumtrebuie utilizat motorul corect. Totusi, trebuie mentionat un fenomen daunator ce aparedatorita turbinei, cunoscut intre specialisti sub denumirea de "surge". "Surge" este situatiain care turbina livreaza mai mult aer decat poate motorul sa inghita in acel moment, ceeace cauzeaza un surplus de aer in admisie. Urmarea imediata: valuri de presiune inapoi inturbo, favorizand aparitia fenomenului de "forfecare" a axului sau paletelor turbinei, decidistrugere iminenta.

Presupunand ca motorul este deja la temperatura sa normala de regim, mai exista orestrictie ce se aplica in utilizare: pana cand turbina intra in zona sa de lucru, adicaundeva peste 1800 rpm, nu se va accelera cu pedala la fund. Practic, se pleaca cu treapta Ipana la circa 2200 rpm, se schimba treapta a doua, se accelereaza uniform, fara a depasijumatate din cursa pedalei de acceleratie, pana la atingerea turatiei lucru a turbinei, dupacare se poate folosi pedala de acceleratie fara restrictii. Astfel se evita pe cat posibilaparitia fenomenului periculos denumit "surge"...

Mai pe romaneste, atata timp cat motorul este in ture peste 2000 rpm, se poate accelerafara grija; pana la atingerea a 2000 rpm, in orice treapta de viteza, sereco manda insa oaccelerare progresiva. Atata timp cat turometrul indica o turatie intre 2000-3800 rpm, cuvariatii in functie de specificul fiecarui motor (la 1,7l CDTI Opel cu turatia maxima de5200 rpm folosesc uzual schimbari ale treptelor la peste 4000 rpm si turatii de merscontinuu de 3500-4000 in orice treapta - evit in treapta I).

Oprirea motorului:

Se pare ca o cauza importanta a cedarii turbinelor la motoarele diesel este si oprireaincorecta a acestora, in ciuda specificarii metodei de oprire in toate cartile tehnice aleautomobilelor diesel. Asadar, dupa rulajul indelungat in regim de autostrada, la turatiiridicate, sau urban cu semafoare frecvente, odata ajunsi la destinatie nu orpiti motorulimediat! Racirea brusca a turbinei poate afecta buna functionare a acesteia, cu efecte dincele mai neplacute la nivelul lagarelor, adica scoaterea din uz a turbinei.

Corect si recomandat este ca la sosirea la destinatie sa lasam motorul sa "rasufle" putin, ca turbina sa se raceasca. E suficient un minut la ralenti pentru a prelungi viata turbinei: pana stingeti radioul si va adunati ce aveti de luat din masina, lasati motorul sa mearga, o sa va bucurati de el mai mult...

Intretinere:

Dincolo de faptul ca trebuie urmate indicatiile din cartea de service, cu privire laintervalul reviziilor, se recomanda un ulei bun si consumabile de calitate. Importantpentru sanatatea motorului si in special a turbinei este filtrul de aer: daca turbina prinde

numai putin praf e suficient pentru a se distruge rapid. Utilizati doar consumabilelerecomandate de constructor, un ulei neconform sau un filtru de aer prost pot distrugeturbina si uzeaza motorul, un filtru de motorina de calitate indoielnica poate duce ladistrugerea pompei de injectie, cu costuri de reparatie foarte mari.

Nu este de neglijat nici calitatea motorinei folosite: practici ca cele uzuale pe la noi, adicafolosirea motorinei cumparate de pe la diversi soferi de camion sau de prin statii decombustibil anonime, poate avea efecte neasteptat de proaste pentru motorul diesel.Alimentati cu motorina buna, adecvata sezonului, chiar daca este usor mai scumpa: cativaeuro economisiti nu justifica reparatii de mii de euro la motor...