© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

MOTOREN Techniek Volkswagen V10 TDI

Als basis voor de V10 dienden de 110 kW 5 cilin-der van de T4 en de uiterst lichte 1.2 TDI. Dezekleine pompverstuiver motor heeft een alumi-nium motorblok. Bij de V10 is er naast een vol-ledig aluminium blok ook een bijzonderehoofdlagerconstructie toegepast.Ruimtebeperkingen in het vooronder dicteer-den de 90° V-hoek en de tandwielaandrijvingvan de kleppentrein, de inspuiting en de plaat-sing van alle hulpapparatuur. Er is echt met deruimte gewoekerd, want de V10 diesel is in allerichtingen maar weinig groter dan de 6 literVV12 benzinemotor. Die heeft een krukaslengtevan slechts 513 mm tegen 544 mm voor de V10.De breedte van de VV12 bedraagt 743 mm, dievan de V10 750 mm. De hoogte van de dieselkomt op 753 mm, de twaalfcilinder haalt 715mm. Om de ruimte optimaal te benutten, zit er

in de V een watergekoelde 190A dynamo, eenwaterpomp en een oliefiltermoduul, aan weers-kanten van het motorblok zijn de hulpappara-ten geplaatst.

Aluminium motorblokHet motorblok heeft een gesloten bovendek enaan elkaar gegoten cilinders. Op de alumini-um-silicium legering is een looplaag opgespo-ten door middel van een plasmaboog, dat isvoor VW de eerste keer dat dit bij een diesel-motor gebeurt. In AMT 12/2002 is op dit procesdieper ingegaan. De twee cilinderbanken zijn17 mm verzet, terwijl de hartafstand tussen decilinders 88 mm bedraagt, de dam tussen decilinders is 7 mm breed. De boring bedraagt 81mm bij een slag van 95,5 mm.

Bijzondere hoofdlagersOpvallend is de nodulair, bolletjesgrafiet, giet-ijzeren tunnel die de hoofdlagers bevat. In hetbovendeel zijn de kopbouten bevestigd diemaar liefst 308 mm lang zijn. Deze bouten,twaalf stuks aan elke kant van het blok, klem-men de cilinderkop en het motorblok stevig opelkaar. Het onderste deel bestaat uit zes hoofd-lagerkappen, die met twaalf 99 mm lange bou-ten worden vastgezet en één geheel vormenmet een stevig brugstuk.Met deze constructie wordt bereikt dat de ver-

De V10 motor heeft een torsietrillingsdemper opde krukas. V-snaar poelies ontbreken. In de V ennaast het motorblok zijn de hulpapparaten ge-plaatst om alle loze ruimte op te vullen. Opvallendis de 90º V-hoek terwijl er tien cilinders zijn.

De stevige tuimelaars die de pomp-verstuivers bedienen, zijn goed tezien evenals het nokkenasaandrijf-tandwiel. Let op de EGR met koeler,de turbocompressor, waterpomp enhet oliemoduul. De hydraulischepomp voor de stuurbekrachtiging ende aircocompressor zitten achterelkaar op één as.

Dieselgeweld voor Phaeton en Touareg

Power diesel

Voor de Phaeton en de

Touareg ontwikkelde

Volkswagen een uiterst

krachtige V10 diesel met

een inhoud van maar liefst

5 liter. Dankzij twee turbo-

’s is die goed voor 230 kW

en 750 Nm koppel. Een

beul van een diesel, vol

interessante techniek die

we ook in andere TDI-

motoren gaan aantreffen.

1 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

gelagerde tussentandwielen worden opgeno-men in een gietijzeren tandwielcassette. Dezecassette is op drie punten met de gietijzerenlagertunnel verbonden, dus worden alle krach-ten en momenten op de lagertunnel overge-bracht. Zo worden niet onnodig geluiden viade buitenkant van de motor doorgegeven.Omdat de nokkenassen in het aluminium vande cilinderkoppen draaien verplaatsen ze zichmeer bij het opwarmen dan de tandwielen diein de gietijzeren cassette draaien. Er zou dustandspeling ontstaan bij warme motor. Om datte voorkomen worden de nokkenassen nietrechtstreeks maar via een schaarconstructiemet een draaibaar tandwielstel aangedreven.De 22 tandwielen in de cassette worden methun lagers via een eigen smeersysteem gekoelden gesmeerd.

Aandrijving hulpapparatenDe tandwielen van de distributie zorgen ookvoor aandrijving van de hulpapparatuur viahulptandwielen. De hydraulische pomp voor destuurbekrachtiging is als moduul ontwikkeld.Op dezelfde aandrijfas als die van de pomp zit

ook de aircocompressor. Onder dekrukas bevindt zich de oliepomp-aandrijfas die tevens balansas is.De helft van het balansgewicht zitin het aandrijftandwiel, de rest zitals balansgewicht op het andereeind van de balansas.In de V zijn de dynamo en dewaterpomp geplaatst. Een tand-

brandingskrachten het motorblok en dus decilinders, slechts in geringe mate vervormen.Bovendien blijft de lagerspeling vrijwel con-stant omdat de uitzettingscoëfficiënt van hetspeciale gietijzer en het smeedstaal van dekrukas weinig van elkaar verschillen. Aan degietijzeren tunnelconstructie is de tandwiel-trein van de distributie bevestigd. Het gevolg:optimale centrering en de geluiddemping.

Sterke krukasDe motor moet zo gering mogelijke vrije mas-sakrachten en momenten hebben om trillings-vrij te draaien. De V10 heeft geen vrije krach-ten, maar wel momenten van de eerste entweede orde, beter bekend als primaire ensecundaire momenten. Door de kruktappenoptimaal te plaatsen met als inspuitvolgorde 1-6-5-10-2-7-3-8-4-9, zijn de secundaire momenten,die met het dubbele krukastoerental optreden,tot vrijwel nul teruggebracht. Met behulp vaneen balansas, die tegengesteld aan en met het-zelfde toerental draait als de krukas, en doorspeciaal geplaatste contragewichten op dekrukas, worden de primaire momenten nage-noeg opgeheven. Dankzij deze maatregelen ishet trillingsgedrag van de V10 vrijwel gelijkaan dat van de VV12. Bijzonder opvallend ishet gebruik van het zware wolfraam (soorte-lijke massa 19,25 tegen 7,9 voor staal) om decontragewichten zo klein mogelijk te houden.Een tweede eigenaardigheid van de V10 volgtuit de 90° V-hoek. Om toch een gelijkmatigeverbrandingsafstand van 72° te krijgen, zijn dekruktappen 18° verzet. Dankzij hoofdlagersmet een diameter van 65 mm en kruktappenvan 58 mm bij een slag van 95,5 mm is er vol-doende overlap aan materiaal tussen de verzet-te kruktappen. Voor een hoge vermoeiings-sterkte zijn de tappen inductief gehard. Op dekrukas is er achter de vliegwielflens een tand-wiel met schuine tanden aangebracht dat opde as wordt voor- en nabewerkt.

TandwieldistributieDankzij de schuine hoek van 15° zijn er altijdtwee tanden tegelijk in aangrijping, wat debelasting per tand sterk vermindert. Dat isvooral belangrijk voor het opnemen van stoot-en piekbelastingen die bij het aandrijven vande nokkenassen, die ook de pompverstuiversbedienen, optreden. Door de tandspeling bijalle temperaturen zo klein mogelijk te houden,wordt de geluidsproductie minimaal.De tandwielen zorgen voor een stijve verbin-ding tussen de krukas en de nokkenassen, datis voor een nauwkeurig verbrandingsverloopheel belangrijk. De axiale krachten van de glij-

Dat de 5 liter V10 compact gebouwdis, blijkt goed uit deze langs- endwarsdoorsnede. Alleen op strate-gisch gekozen plaatsen steken eronderdelen uit, de motor zelf is maarweinig langer dan de krukas. Let opde tandwieltrein tussen het achter-ste hoofdlager en het vliegwiel ende ultra lange cilinderkopbouten diein de tunnel worden geschroefd.

VW wil met behulp van een deNOx-katalysator eneen deeltjesfilter de Euro4 emissie-eisen halen.Deze extra voorzieningen (er zit bij de Euro3 uit-voering een oxydatiekatalysator op die plaats)vereisen wel een nauwkeurige temperatuur endrukregeling. Bij de V10 wordt het systeem twee-voudig uitgevoerd.

Foto’s/tekeningen: Volkswagen

Roetfilter en deNOx-kat voor Euro4

Temperatuursensor

Temperatuursensor

EDC

Lambda-sensor

Drukverschil-sensor

DeNOx-katalysator Deeltjesfilter

Oxydatiekatalysator

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 2

MOTOREN Techniek Volkswagen V10 TDI

wielstel zorgt ervoor dat de watergekoelde dyna-mo 3,6 maal zo snel draait als de krukas. Zo iser genoeg stroom voor alle gebruikers, ook alsde motor stationair draait.

CilinderkoppenZowel de twee kleppen per cilinder als de pomp-verstuivers zijn overgenomen van de reedsbestaande TDI motoren. De verstuivers zijn voor-zien van vijf gaatjes waardoor de brandstofwordt ingespoten. De inlaat- en uitlaatkanalenzitten aan weerszijden van de koppen om deinlaten in de V te kunnen plaatsen. De koppenkunnen zowel links als rechts worden gebruikt.De axiaallagers van de nokkenassen zijn aange-past aan de grotere krachten die door de aan-drijving met schuine vertanding ontstaan. Denokkenassen drijven de lagedruk brandstof-pomp en de vacuümpomp aan die voor de beno-digde onderdruk zorgt. De koppakking bestaatuit een drielagenmetaalpakking, de lange kop-bouten zorgen voor een hoge aanlegdruk onderalle bedrijfsomstandigheden.

Pompverstuiver inspuitingDe nieuwe Bosch UI-P1 pompverstuiver heefteen hoger hydraulisch rendement en een com-

pactere elektromagnetische klep. Bovendien isde inspuitdruk bij deellast toegenomen. Datlevert betere emissiewaarden op, niet alleen bijde V10, ook bij de andere TDI motoren.Er wordt gebruik gemaakt van een plunjer dieer voor zorgt dat de druk in de veerruimte viaeen restrictie toeneemt. Samen met de verdervoorgespannen verstuiverveer wordt daarmeede druk op de verstuiver verhoogd. Dankzijdeze plunjer is het mogelijk om de inspuitdruktijdens de hoofdinspuiting hoger in te stellendan tijdens de voorinspuiting.Het grote voordeel van de pompverstuiver is hetzeer kleine ‘schadelijke’ volume. Omdat deinspuitleiding ontbreekt, is de hoeveelheidbrandstof die samengeperst moet worden tij-dens de inspuiting (schadelijk volume) gering.Daarom maakt dit systeem de hoogste inspuit-drukken mogelijk. Nu bedraagt de inspuitdrukal 2050 bar, maar 2500 bar moet mogelijk zijn.Een tweede pluspunt is de geringe stromings-weerstand in de hogedruk verbinding tussen depomp en de verstuiver. Het ‘natuurlijke’ inspuit-verloop van de pompverstuiver is vrijwel ideaalvoor de TDI motoren. Er is een kleine, apartevoorinspuiting terwijl de inspuithoeveelheid tij-dens de hoofdinspuiting gelijkmatig toeneemten relatief abrupt stopt. De inspuiting verlooptdus volgens een driehoeksvorm, bij een com-mon-rail inspuiting is er een rechthoekiginspuitverloop.

Hoogwaardig brandstofsysteemHet toevoeren, koelen en filtreren van de brand-stof stelt hoge eisen aan het systeem. Er moet

onder alle rijomstan-digheden brandstofop een bepaald druk-niveau beschikbaar zijn bij de pompverstuivers.Het handhaven van dit drukniveau is niet een-voudig want de viscositeit van de brandstof wij-zigt met de temperatuur en er is een niet con-stante terugvoerhoeveelheid.De brandstof wordt door een elektrischeopvoerpomp vanuit de tank via een filter met8,5 bar naar de pompverstuivers gepompt. Er iseen continue ontluchting die zo is uitgevoerddat de motor zonder problemen aanslaat ookals de tank is leeggereden. Het filter zit vanwe-ge ruimtegebrek en ter bescherming in de Vvan de motor, het huis is van een aluminiumle-gering gegoten. Het filterelement gaat 90.000km mee als er met de voorgeschreven EN590brandstof wordt gereden. Deeltjes vanaf 3micron worden uit de brandstof gefiltreerd.Ook het water wordt gescheiden en opgevan-gen. Is het reservoir vol, dan wordt dat op hetinstrumentenpaneel aangegeven.Het filter heeft een omloopverwarmingsklepdie er voor zorgt dat er tot -24°C vloeibarebrandstof beschikbaar is. Er is een elektrischevoorverwarming van de brandstof mogelijk alshet nog kouder is. De terugloopbrandstof magniet zo warm worden dat er teveel dampbellen

Het bovendeel van de nodulair gietijzeren lager-tunnel is één gietstuk. De hoofdlagerkappen vor-men ook één gietstuk om de stijfheid te vergro-ten. De lagerkappen worden in het bovendeelgeperst om ze in dwarsrichting vast te zetten.

De balansas heeft twee gewichten, in het aandrijf-tandwiel en op de as. De oliepomp wordt door debalansas aangedreven. De zware wolfraam contra-gewichten zijn met bouten bevestigd. De kruktap-pen zijn 18º verzet.

Om een voldoende hoogtoerental te halen wordtde dynamo via een tand-wielstel 3,6 maal zo snelaangedreven als de krukasdraait.

Bovendeel lagertunnel

Onderdeel lagertunnelmet hoofdlagerkappen

Lagerkappenvoor balansas

Koelwateraansluiting

Dynamo

Hardy koppeling

Tandwielstel

Distributie-tandwielen

Krukas

Pulswiel voortoerentalsensor

Contragewicht Krukas

Contragewicht

Balansas

BalansgewichtTandwiel voor oliepomp

3 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

bij wordt de olie uit de oliedamp afgescheiden.Als de auto sterk accelereert of een hellingopgaat, stroomt de olie naar de achterkant vanhet carter. In het carter zitten bij de Touaregterugslagkleppen die voorkomen dat alle olienaar achteren stroomt. De olie-aanzuigpompenzuigen de olie op en pompen die naar vorenvia de olie-afscheider. Tijdens sterk remmen oftijdens een afdaling, stroomt de olie naar devoorkant van de carterpan. De terugslagklep-pen staan open dus kan de olie ongehinderdnaar voren stromen. Omdat zowel de zuig- alsde perspompen dubbel zijn uitgevoerd, is hetmogelijk om bij scheefstand van de motor deolie links of rechts in het carter af te zuigen.De Touareg kan tot 45° voor- of achteroverstaan en zijdelings 35° hellen voordat hetsmeersysteem het laat afweten. ●

Paul Klaver

ontstaan, vandaar dat er koeling is aange-bracht in de retourleiding. Bij de Phaeton isdat een brandstof-lucht warmtewisselaar die inde rijwind geplaatst is onder de bodemplaat.Daarmee daalt de brandstoftemperatuur metmaximaal 25°C. De Touareg heeft een warmte-wisselaar in het koelwatersysteem.

In- en uitlaatsysteemVooruitlopend op de nieuwe vijfcilinder uitvoe-ring is het complete inlaat- en uitlaatsysteemvan de V10 in tweevoud uitgevoerd. Het gaatom: het luchtfilter, de hitte film luchtmassa-meter, de uitlaatgasturbo, inlaatluchtkoeler, deuitlaatgasrecirculatie met regelklep en de gas-klep die links en rechts geplaatst zijn.Via een zogenaamde ‘meester-slaaf’ regelingzorgt de elektronische regeleenheid voor eenjuist samenspel tussen de beide cilinderban-ken. Alle regelorganen zijn daartoe voorzienvan elektrische stelmotoren of magneetklep-pen. Dat is vooral belangrijk voor de gasklep-pen, pomp-verstuivers, maar ook voor de beideturbo’s met verstelbare leidschoepen. De turbo-compressoren zijn op het distributiehuisgeplaatst zodat er geen uitwendige olieleidin-gen en aparte turbosteunen nodig zijn. De uit-laatspruitstukken zijn dubbelwandig uitge-voerd opdat er zoveel mogelijk warmte-energiebij de turbines komt.De EGR werkt met elektrisch bediende gasklep-pen, pneumatisch bediende open-dicht klep-pen en een in- en uitschakelbare koeler. Eenbreedband lambdasensor tussen de turbo en devoorkatalysator zorgt voor een juiste terugvoer-hoeveelheid. Zo dicht bij de turbo’s als moge-lijk is er in elke uitlaat een ovale voorkatalysa-tor opgenomen met een driehoekig gevormdeoxydatiekatalysator onder de bodemplaat. Aldeze maatregelen zorgen ervoor dat het rijge-drag optimaal is, terwijl de uitlaatgasemissiesaan de Euro3 eisen voldoen. Om aan de Euro4emissie-eisen die in 2005 van kracht worden, tekunnen voldoen, is er een deNOx-katalysatoren een roetfilter in elke uitlaatpijp opgeno-men. De uitlaatpijpen zijn volledig gescheidenen aan het uiteinde voorzien van een forsegeluiddemper. Het totale systeem weegt min-der dan 50 kilogram en is helemaal uit RVSvervaardigd.

Doordacht smeersysteemDe motor is voorzien van een goed doordachtsmeersysteem omdat de Touareg in het terreinonder extreme hoeken komt te staan. Daaromzijn er vier oliepompen, twee zuig- en twee perspompen. De zuigpompen zorgen ervoordat er bij de perspompen steeds voldoende olieis en zuigen daartoe de olie op die van de tur-bocompressoren en de distributie komt. De oliedie uit de motor zelf komt, stroomt naar decarterpan en wordt door de zuigerpompen viaeen olie-afscheider in het carter teruggepompt.De olie-afscheider werkt als een cycloon, daar-

De distributietandwielen zijn bij hetvliegwiel geplaatst. De hulpappara-tuur wordt ook via de tandwieltreinaangedreven, zodat V-snaren nietnodig zijn.

Om de uitzetting vanhet aluminium blok ende cilinderkop te com-penseren worden denokkenassen via eenschaarvormig opge-steld tandwielstel aan-gedreven. Omdat decompensatiezuigervoorgespannen is, pro-beren de tandwielen inlijn te komen.

Koelwaterpomp

Nokkenastandwiel

Airco-compressor

Koppeling met Hardy-schijf

Stuurbekrachtigingspomp

Krukas

Dynamo

Tandwieltrein

Distributiehuis

Rijrichting

Nokkenas-tandwiel

Compensatietandwiel

Aandrijftandwiel

Compensatie-zuiger

Schalm(en)

Motor koud

Motor warm

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 4