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Unterdrucksystem und Steuerpneumatik am TDI (Fachartikel)

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Unterdrucksystem und Steuerpneumatik am TDI
ulf Beitrag12-06-2003, 17:25  
Die Steuerpneumatiken rund um die VAG-TDI-Motoren



Bei TDI-Motoren sind hauptsächlich die Turboladerregelung, die AGR und die Saugrohrklappe zum Verringern der Vibrationen beim Abstellen des Motors pneumatisch betätigt. Bei neueren Pumpe-Düse und Common-Rail TDIs ist die Abstellklappe/Drosselklappe und das AGR Ventil in der Regel elektrisch betätigt. Das sind die Drallklappen (verschliessen aus Abgasgründen bei 4-Ventilern einen Ansaugkanal) i.d.Regel ebenfalls pneumatisch betätigt.

Das Gewirr dünner Schläuche im Motorraum kann bei der Fehlersuche abschreckend wirken, obwohl die Funktionsweise der Einzelsysteme pro Motorengeneration immer gleich ist.

Detaillierte Schlauchpläne für jeden Motor würden den Rahmen der Darstellung sprengen. Daher zeigen die folgenden Bilder den prinzipiellen Aufbau der gängigen Schlauchsysteme, der bei allen Motoren gleich ist.
Lediglich einige neue (hauptsächlich PD-) Motoren haben keine Schlauchführung mehr zwischen Luftfilter und VTG- bzw. AGR-Magnetventilen, bei ihnen sitzt der Außendruckabgriff am betreffenden Magnetventil.

Je nach Motor sind nicht alle Systeme vorhanden (z.B. die Abstellklappe) oder andere Kombinationen (z.B. Wastegate-Motor mit AGR) zu finden. Dennoch kann man sich bei der Fehlersuche an derjenigen Zeichnung und der Fehlertabelle orientieren, in der das betreffende System beschrieben wird.

Auf die Darstellung des simplen Schlauchs vom Saugrohr zum Ladedruckfühler (als separates Teil oder im MSG ) bei älteren Motoren wurde verzichtet.

Wastegate Ansteuerung TDI

Der geregelte Wastegate-Lader (z.B. im 1Z, AHU, AAT, AEL) hat eine konventionelle Membrandose mit Feder, die bei etwa 0,6 bar Ladedruck das Wastegate öffnet und einen weiteren Anstieg des Ladedrucks verhindert.
Dazu ist die Membran der Druckdose über eine Steuerleitung an den Verdichterausgang des TL angeschlossen.
Der für die volle Leistung erforderliche höhere Ladedruck wird erreicht, in dem zusätzlich der der Membran zugeführte Ladedruck variabel mit dem Außendruck (Luftdruck) per Magnetventil im Schlauchsystem vermischt wird. Dieser niedrigere Steuerdruck läßt das Wastegate bei Ladedrücken über 0,6 bar zu und ermöglicht so überhaupt erst Ladedrücke > 0,6 bar. Die am Ladedruckregelventil "überschüssige" Luft wird per Schlauch wieder zum Ladereingang geführt.

Die Überwachung des Ladedrucks per elektronischem Drucksensor und die Ansteuerung des Magnetventils zur Ladedruckkorrektur erfolgen durch das Motorsteuergerät (MSG). Eine aktive Regelung auf weniger als 0,6 bar Ladedruck ist nicht möglich.

Bei falschem Ladedruck kann der Ladereingang zur Problemeingrenzung direkt mit der Lader-Membrandose verbunden werden.
Wird dann der Ladedruck sauber auf etwa 0,6 bar begrenzt, liegt der Fehler im Bereich Drucksensor / MSG / Magnetventil / Schläuche / Kabel. Im Ruhezustand ist das Wastegate geschlossen, siehe Bild im Thema http://community.dieselschrauber.de/viewtopic.php?t=15788

Die Identifizierung des Ladertyps ist anhand der Schlauchführung möglich: Führt einer der Schläuche vom Ladedruck-Magnetventil in Richtung Laderausgang (bzw. Saugrohr zwischen Lader und Motor) so handelt es sich um einen Wastegate-Lader. Führt ein Schlauch stattdessen (über T-Stücke usw.) zur Unterdruckpumpe, so ist ein VTG-Lader verbaut.

VTG Ansteuerung TDI

Das VTG-Ladersystem deren Membrandose mit Unterdruck angesteuert wird, ist im Gegensatz zum Wastegate-Lader ohne permanenten elektronischen Regeleingriff nicht stabil lauffähig.

Der Ladedruck wird vom MSG ständig überwacht, mit dem Sollwert laut Kennfeld verglichen und durch Ansteuern eines Magnetventils korrigiert.

Dieses mischt den von der Unterdruckpumpe kommenden Druck mit dem Außendruck (der Abgriff liegt meist im Bereich des Luftfilters), was eine stufenlose Verstellung der VTG-Mechanik ermöglicht: Je stärker der Unterdruck an der Membrandose, desto mehr Ladedruck wird aufgebaut bzw. der beginnende Druckaufbau nach niedrigeren Drehzahlen verschoben.
Ohne Unterdruck an der Membrandose wird kein Ladedruck aufgebaut.

Für eine präzise Ladedruckregelung muß der Unterdruck am Eingang des Magnetventils möglichst konstant sein. Da Unterdruckpumpen Pulsationen erzeugen, wird der Unterdruck mittels eines Rückschlagventils und eines Unterdruckspeichers beruhigt, der von der Pumpe aus gesehen hinter dem Rückschlagventil an einem Schlauchabzweig hängt.

AGR Ansteuerung TDI

Die unterdruckbetätigte AGR-Membrandose am Ansaugkrümmer bewegt das AGR-Ventil. Ohne Unterdruck ist das Ventil geschlossen.

Der Unterdruck zur stufenlosen Betätigung der AGR wird wie beim VTG-Lader durch ein Magnetventil aus Unter- und Außendruck gemischt.
Die ständige Überwachung und Korrektur der AGR-Rate durch entsprechende Ansteuerung des Magnetventils erfolgt durch das MSG anhand des LMM-Signals.

Bei einigen Motoren wird auch die AGR-Pneumatik aus dem Unterdruckspeicher statt direkt von der Pumpe versorgt.

TDIs der Generation AHF, ALH, ASV usw. haben eine unterdruckbetätigte Saugrohrklappe, die beim Abstellen des Motors geschlossen wird. Durch die resultierende Kompressionsreduzierung werden die Vibrationen beim Auslaufen des Motors verringert.
Da die Saugrohrklappe nur ganz geöffnet oder geschlossen werden muß, ist für ihre Membrandose keine stufenlose Drucksteuerung erforderlich. Beim Abstellen wird ein entsprechend einfach gebautes Magnetventil betätigt, das den Unterdruck zur Membrandose durchschaltet.

Schlauchführung der pneumatischen Steuersysteme bei den verschiedenen Motoren

Die meisten Motoren haben separate Magnetventile für VTG und AGR. Da beide Ventile an ihren Eingängen jeweils Unter- und Außendruck benötigen, verzweigen sich die Schlauchführungen von der Unterdruckpumpe bzw. dem Außendruckabgriff über T-Stücke zu den Ventilen.

Im VTG-Unterdrucksystem befindet sich zusätzlich das o.g. Rückschlagventil und der Unterdruckspeicher.

Der Zweig für die Abstellklappe wird aus den Schläuchen zur Unterdruckpumpe versorgt.

Die Schlauchanschlüsse der Magnetventile sind meist gekennzeichnet: z.B. muß ATM mit dem Außendruckabgriff verbunden werden, VAC mit der Unterdruckpumpe bzw. dem Unterdruckspeicher, und OUT mit der Membrandose des jeweils anzusteuernden Teils.
Letztere Schläuche sind nie verzweigt - wenn doch, so liegen Montagefehler vor, die zu allerlei Funktionsstörungen führen können.

Obwohl das Grundprinzip von VTG- und AGR-Regelung gleich ist, werden bei vielen Motoren verschiedene Magnetventile eingesetzt, was anhand der Teilenummer und manchmal auch über die Farbe erkennbar ist.

Die Ventile unterscheiden sich u.a. in ihren inneren Strömungsquerschnitten. Tauscht man die Ventile gegeneinander aus, so bleiben die Systeme zwar grundsätzlich funktionsfähig, aber das Ansprech- und Regelverhalten wird geändert.

Manche (vorwiegend neuere) Motoren haben mehrere Magnetventile in einem Block zusammengefaßt, die Funktionsweise jedes Einzelsystems ist aber immer wie oben beschrieben. Teilweise führt nur je eine Außen- und Unterdruckleitung in den Ventilblock, die erforderlichen Verzweigungen sind dann im Block integriert.

Die Funktionen der einzelnen Ventile lassen sich anhand der Schläuche an ihrem Ausgang bestimmen: die Leitung von der Lader-Membrandose führt direkt zum Ladedruck-Magnetventil usw.

Bei einigen Motoren sitzt der Ladedrucksensor im Saugrohr (Kennzeichen: mindestens 3 elektrische Anschlüsse), bei anderen abgesetzt im MSG, oder er ist als eigenes Bauteil ausgeführt.
Von abgesetzten Sensoren führt in jedem Fall ein Schlauch zum Saugrohr bzw. Ansaugkrümmer.

AGR und VTG/Wastegate lassen sich mit der KFZ-Diagnosesoftware VCDS aus dem Dieselschrauber Shop auf Funktionstüchtigkeit testen.

Dazu geht man mit VCDS in das Motorsteuergerät und wählt die Grundeinstellung im Messwertblock 3 bzw. 11, bei neueren Motoren kann man die selektive Stellglieddiagnose zur Prüfung nutzen. Die Stellglieder werden dabei abwechselnd in Minimal- und Maximalposition angesteuert.

Typische Fehlersymptome im Bereich der Regelpneumatik (für die AGR nur bei älteren TDIs zutreffend)

Die folgenden Fehlertabellen gehen davon aus, daß nur der jeweils genannte Fehler vorliegt. Bei mehreren gleichzeitigen Fehlern können andere Gesamt-Symtome auftreten.
Bei geknickt wird von einem völligen Verschluß des betr. Schlauchstückes ausgegangen.

Die Aussagen zum Ladedruck beziehen sich auf Volllast über ca. 2000 min-1.





Motoren mit Wastegatelader (AGR-Fehler wie unter VTG + AGR beschrieben))
Komponente Störung mögliche Fehlersymptome / Folgen
Ladedruckventil Funktionsstörungen / Schläuche vertauscht zuwenig (min. 0,6 bar) oder zuviel Ladedruck
Ladedruckventil Kabelunterbrechung Ladedruck auf ca. 0,6 bar begrenzt
Schlauch zwischen Ladedruckventil und Laderausgang undicht, geknickt oder abgefallen Ladedruck auf ca. 0,6 bar begrenzt
Schlauch zwischen Ladedruckventil und Ladereingang undicht oder abgefallen Lader- und Motorschäden durch angesaugten Dreck
Schlauch zwischen Ladedruckventil und Ladereingang geknickt Ladedruck zu hoch oder zu niedrig
Schlauch zwischen Ladedruckventil und Laderdose undicht, geknickt oder abgefallen Ladedruck zu niedrig
Laderdose undicht Ladedruck zu niedrig
Laderdose innere Feder gebrochen Ladedruck u.U. zu niedrig
Schlauch vom Ansaugkrümmer / Saugrohr zum MSG bzw. Drucksensor undicht, geknickt oder abgefallen Ladedruck zu hoch
Drucksensor defekt zuwenig (min. 0,6 bar) oder zuviel Ladedruck





Motoren mit VTG bzw. AGR
Komponente Störung mögliche Fehlersymptome / Folgen
Y-Schlauch zur Unterdruckpumpe undicht, geknickt oder abgefallen Kein oder zuwenig Ladedruck und / oder AGR öffnet nicht oder zuwenig
Y-Schlauch zum Luftfilter undicht oder abgefallen Funktionsstörungen bei Ladesystem bzw. AGR durch angesaugten Dreck
Y-Schlauch zum Luftfilter geknickt Ladedruck zu hoch und / oder AGR ständig geöffnet
Magnetventile Funktionsstörungen / Schläuche vertauscht kein, zuwenig oder zuviel Ladedruck, AGR öffnet nicht oder zu lange
Magnetventile Kabelunterbrechung kein Ladedruck, AGR öffnet nicht
Schlauch zur AGR-Dose undicht, geknickt oder abgefallen AGR öffnet nicht oder zuwenig, Funktionsstörungen durch angesaugten Dreck
AGR-Dose undicht AGR öffnet nicht oder zuwenig, Funktionsstörungen durch angesaugten Dreck
AGR-Dose innere Feder gebrochen AGR öffnet u.U. zu früh oder zu lange
Schlauch zur Laderdose undicht, geknickt oder abgefallen kein oder zuwenig Ladedruck, Funktionsstörungen durch angesaugten Dreck
Laderdose undicht kein oder zuwenig Ladedruck, Funktionsstörungen durch angesaugten Dreck
Laderdose innere Feder gebrochen u.U. zu hoher Ladedruck
Rückschlagventil verstopft oder verkehrt herum eingebaut kein Ladedruck
Rückschlagventil voll durchlässig Ladedruck-Regelprobleme
Schläuche zwischen Rückschlagventil, Magnetventil und Unterdruckspeicher abgefallen oder undicht kein oder zuwenig Ladedruck, Funktionsstörungen durch angesaugten Dreck
Schlauch zum Unterdruckspeicher geknickt Ladedruck-Regelprobleme
Unterdruckspeicher undicht kein oder zuwenig Ladedruck, Funktionsstörungen durch angesaugten Dreck
Schläuche zwischen Rückschlagventil und Magnetventil geknickt kein Ladedruck
Schlauch vom Ansaugkrümmer / Saugrohr zum MSG bzw. Drucksensor undicht, geknickt oder abgefallen Ladedruck zu hoch
Drucksensor defekt zuwenig oder zuviel Ladedruck

Vielen Dank an Michael II für seine Unterstützung!

Zuletzt bearbeitet am 13-02-2017, 12:44, insgesamt 2-mal bearbeitet.

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