e - Theory Operation - Gasoline

8/8/2019 e - Theory Operation - Gasoline

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E - THEORY/OPERATION - GASOLINEArticle Text

1996 Volkswagen GolfFor Volkswagen Technical Site

Copyright 1998 Mitchell Repair Information Company, LLCThursday, August 19, 1999 11:37PM

ARTICLE BEGINNING

1 9 9 6 E NGI NE P E R F O RMANC E

Vo l k s w a g e n T h e o r y & Op e r a t i o n - Ga s o l i n e

C a b r i o , Go l f I I I , GT I , J e t t a I I I , P a s s a t

INTRODUCTION

T h i s a r t i c l e c o v e r s b a s i c d e s c r i p t i o n a n d o p e r a t i o n o f e n g i n e

p e r f o r ma n c e - r e l a t e d s y s t e ms a n d c o mp o n e n t s . R e a d t h i s a r t i c l e b e f o r e

d i a g n o s i n g v e h i c l e s o r s y s t e ms w i t h wh i c h y o u a r e n o t c o mp l e t e l y

f a mi l i a r .

COMPUTERIZED ENGINE CONTROLS

ELECTRONIC CONTROL MODULE

T h e Mo t r o n i c e n g i n e ma n a g e me n t s y s t e m u s e s a s i n g l e

E l e c t r o n i c Co n t r o l Mo d u l e ( E C M) f o r f u e l i n j e c t i o n , i d l e s p e e d

c o n t r o l , i g n i t i o n , a n d e mi s s i o n c o n t r o l s . S e e F i g . 1 .

T h e E C M c o n t i n u a l l y c o r r e c t s a i r / f u e l mi x t u r e b a s e d o n

s i g n a l s f r o m v a r i o u s i n p u t d e v i c e s . T h e E C M i s l o c a t e d u n d e r n e a t h

c e n t e r o f w i n d s h i e l d c o wl , b e h i n d e n g i n e c o mp a r t me n t f i r e wa l l .

F i g . 1 : I d e n t i f y i n g Mo t r o n i c S y s t e m C o mp o n e n t s ( VR 6 I s S h o wn ; 4 -

C y l i n d e r I s S i mi l a r )

C o u r t e s y o f Vo l k s wa g e n Un i t e d S t a t e s , I n c .


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E - THEORY/OPERATION - GASOLINEArticle Text (p. 2)1996 Volkswagen Golf

For Volkswagen Technical SiteCopyright 1998 Mitchell Repair Information Company, LLC

Thursday, August 19, 1999 11:37PM

NOT E : C o mp o n e n t s a r e g r o u p e d i n t o 2 c a t e g o r i e s . T h e f i r s t c a t e g o r y

c o v e r s I NP UT DE VI C E S , wh i c h c o n t r o l o r p r o d u c e v o l t a g es i g n a l s mo n i t o r e d b y t h e c o n t r o l u n i t . T h e s e c o n d c a t e g o r y

c o v e r s OUT P UT S I GNAL S , wh i c h a r e c o mp o n e n t s c o n t r o l l e d b y

t h e c o n t r o l u n i t .

INPUT DEVICES

NOT E : Ve h i c l e s a r e e q u i p p e d wi t h d i f f e r e n t c o mb i n a t i o n s o f i n p u t

d e v i c e s . No t a l l d e v i c e s l i s t e d b e l o w a r e u s e d o n e v e r y

v e h i c l e .

E n g i n e C o o l a n t T e mp e r a t u r e ( E C T ) S e n s o r

E C T s e n s o r i s l o c a t e d o n t h e r mo s t a t h o u s i n g . As e n g i n e

c o o l a n t t e mp e r a t u r e i n c r e a s e s , r e s i s t a n c e o f s e n s o r d e c r e a s e s . E C Ts e n s o r s i g n a l s a r e u s e d f o r c o n t r o l o f i g n i t i o n t i mi n g , i n j e c t o r p u l s e

wi d t h , a n d i d l e s p e e d s t a b i l i z a t i o n . I n a d d i t i o n , k n o c k s e n s o r s , i d l e

a i r c o n t r o l , h e a t e d o x y g e n s e n s o r a n d f u e l t a n k v e n t i n g a r e a c t i v a t e d

b a s e d o n c o o l a n t t e mp e r a t u r e .

C a ms h a f t P o s i t i o n ( C MP ) S e n s o r

S e e E L EC TR ONI C I GNI T I ON S YS T E M u n d e r I GNI T I ON S YS T E M.

C r a n k s h a f t P o s i t i o n ( C KP ) S e n s o r

C r a n k s h a f t p o s i t i o n i s r e g i s t e r e d b y C KP s e n s o r l o c a t e d o n

s i d e o f e n g i n e b l o c k . C KP s e n s o r r e a d s t o o t h e d wh e e l mo u n t e d o n

c r a n k s h a f t . Wh e e l h a s a 2 - t o o t h g a p wh i c h i s u s e d a s r e f e r e n c e p o i n t

f o r c r a n k s h a f t p o s i t i o n . E n g i n e s p e e d / r e f e r e n c e s i g n a l i s u s e d t o

mo n i t o r e n g i n e RP M a n d i d e n t i f y T DC p o s i t i o n o f c y l i n d e r No . 1 .

NOT E : F o r i l l u s t r a t i o n o f c o mp o n e n t l o c a t i o n s , s e e a p p r o p r i a t e

I - S YS T EM/ C OMP ONE NT T ES T S a r t i c l e .

He a t e d Ox y g e n S e n s o r ( HO2 S )

HO2 S i s ma d e f r o m z i r c o n i u m d i o x i d e , wh i l e i n n e r a n d o u t e r

s u r f a c e s a r e c o a t e d wi t h p l a t i n u m. I f f u e l mi x t u r e i s l e a n ( e x c e s s

o x y g e n ) , HO2 S wi l l s e n d a l o w v o l t a g e s i g n a l ( a b o u t 1 0 0 mi l l i v o l t s ) t o

E C M. I f f u e l mi x t u r e i s r i c h ( l a c k o f o x y g e n ) , HO2 S wi l l s e n d a h i g h

v o l t a g e s i g n a l ( a b o u t 9 0 0 mi l l i v o l t s ) t o EC M.

I n t a k e Ai r T e mp e r a t u r e ( I AT ) S e n s o r

I A T s e n s o r i s l o c a t e d o n s i d e o f i n t a k e ma n i f o l d . S i g n a l f r o m

I A T s e n s o r i s u s e d f o r i d l e s t a b i l i z a t i o n a n d c o r r e c t i o n f a c t o r f o r

i g n i t i o n t i mi n g . I f I A T s e n s o r f a i l s , E C M u s e s s u b s t i t u t e t e mp e r a t u r e

v a l u e o f 6 8 F ( 2 0 C) . I f t h i s h a p p e n s , c o l d s t a r t p r o b l e ms c o u l d o c c u r

a t t e mp e r a t u r e s l e s s t h a n 3 2 F ( 0 C ) .

Kn o c k S e n s o r ( s )

S e e I GNI T I ON T I MI NG C ONT ROL u n d e r I GNI T I ON S YS T E M.

Ma s s Ai r f l o w ( MAF ) S e n s o r


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A h o t - wi r e a i r ma s s s e n s o r i s u s e d t o me a s u r e a i r f l o w i n t o

e n g i n e . MAF s e n s o r i s a t t a c h e d t o a i r f i l t e r h o u s i n g . T h e h o t wi r e i n

MAF s e n s o r i s k e p t a t 3 5 6 F ( 1 8 0 C) a b o v e a i r t e mp e r a t u r e .As a i r f l o w i n c r e a s e s , wi r e i s c o o l e d a n d r e s i s t a n c e o f MAF

s e n s o r c h a n g e s . R e s u l t i n g c u r r e n t c h a n g e i s c o n v e r t e d t o a v o l t a g e

s i g n a l , a n d i s u s e d b y E C M t o c a l c u l a t e t h e v o l u me o f a i r i n t a k e .

I f a f a u l t d e v e l o p s w i t h MAF s e n s o r s i g n a l , s i g n a l f r o m

t h r o t t l e p o s i t i o n s e n s o r wi l l b e s u b s t i t u t e d f o r d r i v e a b i l i t y .

T h r o t t l e P o s i t i o n ( T P ) S e n s o r

T P s e n s o r i s c o n n e c t e d t o t h r o t t l e v a l v e s h a f t . I t i n f o r ms

E C M o f p o we r r e q u e s t e d b y d r i v e r ( t h r o t t l e o p e n i n g ) . I d l e a n d f u l l

t h r o t t l e s wi t c h e s a r e n o t u s e d i n p o t e n t i o me t e r . I d l e s p e e d a n d f u l l

t h r o t t l e a p p l i c a t i o n s a r e r e c o g n i z e d b y E C M f r o m v o l t a g e o u t p u t o f

p o t e n t i o me t e r .

T P s e n s o r s i g n a l s a r e u s e d f o r i d l e s p e e d s t a b i l i z a t i o n , i d l ea i r v o l u me c o n t r o l , f u e l a f t e r - r u n s h u t o f f , a n d f u l l t h r o t t l e

e n r i c h me n t . E C M u s e s ma s s a i r f l o w s e n s o r s i g n a l a n d e n g i n e R P M s i g n a l s

a s s u b s t i t u t e v a l u e s i f T P s e n s o r f a i l s .

OUTPUT SIGNALS

NOT E : Ve h i c l e s a r e e q u i p p e d wi t h d i f f e r e n t c o mb i n a t i o n s o f

c o mp u t e r - c o n t r o l l e d c o mp o n e n t s . No t a l l c o mp o n e n t s l i s t e d

a r e u s e d o n e v e r y v e h i c l e . F o r t h e o r y a n d o p e r a t i o n o n e a c h

o u t p u t c o mp o n e n t , r e f e r t o s y s t e m i n d i c a t e d a f t e r c o mp o n e n t .

E GR R e g u l a t o r Va l v e

S e e E XHAUS T GAS R E CI R CUL AT I ON ( E GR ) S Y S T E M u n d e r E MI S S I ON

S Y S T E MS .

F u e l E v a p o r a t i v e ( R e g u l a t o r ) Va l v e

S e e F U EL E VAP O RAT I VE E MI S S I ONS S Y S T E M u n d e r E MI S S I ON S Y S T E MS .

F u e l I n j e c t o r s

S e e F U EL C ONT R OL u n d e r F U EL S Y S T E M.

F u e l P u mp

S e e F U EL DE L I VE R Y u n d e r F U E L S Y S T E M.

I d l e Ai r C o n t r o l / S t a b i l i z e r Va l v eS e e I DL E S P E ED u n d e r F UE L S YS T E M.

Ma l f u n c t i o n I n d i c a t o r L i g h t ( MI L )

S e e MAL F UNC TI ON I NDI C AT OR L I GHT ( MI L ) u n d e r S E L F - DI AGNOS T I C

S Y S T E M .

FUEL SYSTEM

FUEL DELIVERY

F u e l P u mp


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A 2 - s t a g e f u e l p u mp , l o c a t e d i n f u e l t a n k , i s u s e d ( o n e mo t o r

d r i v e s 2 s e p a r a t e p u mp s ) . S t a g e o n e v a n e - t y p e p u mp d r a ws f u e l , t h r o u g h

a s c r e e n , f r o m b o t t o m o f f u e l t a n k a n d i n t o a n a c c u mu l a t o r . Va n e - t y p ep u mp a c t s a s a t r a n s f e r p u mp . S t a g e t wo g e a r - t y p e p u mp d r a ws f u e l f r o m

b o t t o m o f a c c u mu l a t o r a n d o u t f u e l l i n e s .

F u e l P r e s s u r e R e g u l a t o r

A d i a p h r a g m- t y p e f u e l p r e s s u r e r e g u l a t o r i s a t t a c h e d t o f u e l

r e t u r n s i d e o f f u e l r a i l . F u e l p r e s s u r e i s r e g u l a t e d d e p e n d i n g o n

i n t a k e ma n i f o l d p r e s s u r e . As i n t a k e ma n i f o l d p r e s s u r e c h a n g e s ,

p r e s s u r e r e g u l a t o r wi l l i n c r e a s e o r d e c r e a s e f u e l s y s t e m p r e s s u r e .

FUEL CONTROL

F u e l I n j e c t o r s

F u e l i n j e c t o r s a r e s u p p l i e d wi t h b a t t e r y ( s y s t e m) v o l t a g et h r o u g h p o we r s u p p l y r e l a y , a n d a r e c o n t r o l l e d ( g r o u n d e d ) b y t h e E C M.

S e e F i g . 2 . I n j e c t o r s a r e o p e n e d s e q u e n t i a l l y i n c y l i n d e r f i r i n g

o r d e r . F u e l q u a n t i t y i s d e t e r mi n e d b y i n j e c t o r o n t i me ( d u t y c y c l e ) .

F i g . 2 : I d e n t i f y i n g F u e l C o n t r o l S y s t e m C o mp o n e n t s ( VR 6 I s S h o wn ;

4 - C y l i n d e r I s S i mi l a r )


IDLE SPEED


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I d l e Ai r C o n t r o l ( I AC ) Va l v e

I AC v a l v e i s a c t u a t e d b y EC M t h r o u g h I AC v a l v e g r o u n d c o n t r o lc i r c u i t . Wh e n a d e f e c t i n c i r c u i t i s r e c o g n i z e d , b o t h o u t p u t s t a g e s

a r e s h u t o f f a n d v a l v e r o t a t e s t o a f i x e d p o s i t i o n . T h i s p e r mi t s

e n g i n e t o i d l e a t a wa r m e n g i n e i d l e s p e e d .

IGNITION SYSTEM

ELECTRONIC IGNITION SYSTEM

T h e e l e c t r o n i c i g n i t i o n s y s t e m c o n s i s t s o f E C M, C MP s e n s o r ,

C KP s e n s o r , E C T s e n s o r , i g n i t i o n c o i l , d i s t r i b u t o r , MAF s e n s o r a n d T P

s e n s o r . S e e F i g . 3 .

I g n i t i o n s y s t e m u s e s e n g i n e s p e e d , e n g i n e l o a d a n d t h r o t t l ev a l v e p o s i t i o n s i g n a l s t o c a l c u l a t e i g n i t i o n t i mi n g . E C T s e n s o r s i g n a l

i s u s e d t o c o r r e c t i g n i t i o n t i mi n g wh e n e n g i n e i s c o l d a n d t o a c t i v a t e

k n o c k s e n s o r c i r c u i t . S e e K NOC K S E NS OR ( S ) u n d e r I GNI T I ON T I MI NG

C O N T R O L .

C a ms h a f t P o s i t i o n ( C MP ) S e n s o r

C MP s e n s o r i s a n i n t e g r a l p a r t o f d i s t r i b u t o r . C MP s e n s o r

c o n s i s t s o f a ma g n e t i c e n c l o s u r e a n d i n t e g r a t e d s e mi - c o n d u c t o r

c i r c u i t . A v o l t a g e s i g n a l i s g e n e r a t e d wh e n t r i g g e r w h e e l , t u r n i n g a t

c a ms h a f t s p e e d , i n t e r r u p t s ma g n e t i c f i e l d c r e a t e d b y s e mi - c o n d u c t o r .

C MP s e n s o r a n d e n g i n e s p e e d / r e f e r e n c e s i g n a l s a r e u s e d t o i d e n t i f y T DC

p o s i t i o n o f c y l i n d e r No . 1 f o r s e q u e n t i a l f u e l i n j e c t i o n a n d s p a r k

k n o c k r e g u l a t i o n .

F i g . 3 : I d e n t i f y i n g I g n i t i o n & R e l a t e d S y s t e m C o mp o n e n t s ( VR 6 I s

S h o wn ; 4 - C y l i n d e r I s S i mi l a r )



6/7




IGNITION TIMING CONTROL

Kn o c k S e n s o r ( s )

Kn o c k s e n s o r ( KS ) wo r k s l i k e a mi c r o p h o n e t o " l i s t e n " f o r

s p a r k k n o c k ( d e t o n a t i o n ) . Wh e n d e t o n a t i o n o c c u r s , i g n i t i o n t i mi n g i s

r e t a r d e d u n t i l k n o c k i s e l i mi n a t e d .

On e s e n s o r i s u s e d o n 2 . 0 L e n g i n e . On 2 . 8 L e n g i n e , 2 k n o c k

s e n s o r s a r e mo u n t e d o n s i d e s o f e n g i n e b l o c k . Kn o c k s e n s o r I mo n i t o r s

c y l i n d e r s No . 1 , 3 a n d 5 . Kn o c k s e n s o r I I mo n i t o r s c y l i n d e r s No . 2 , 4

a n d 6 .

EMISSION SYSTEMS

EXHAUST GAS RECIRCULATION (EGR) SYSTEM

E GR s y s t e m c o n s i s t s o f E GR v a l v e , E GR r e g u l a t o r v a l v e , a n d

E GR t e mp e r a t u r e s e n s o r . S e e F i g . 4 . E GR s y s t e m i s a c t i v a t e d wh e n

e n g i n e c o o l a n t t e mp e r a t u r e r e a c h e s 1 2 2 F ( 5 0 C) . S y s t e m r e c i r c u l a t e s a

s ma l l p o r t i o n o f e x h a u s t g a s i n t o i n t a k e a i r / f u e l mi x t u r e t o r e d u c e

o x i d e s o f n i t r o g e n ( NOx ) e mi s s i o n s .

E GR R e g u l a t o r Va l v e

E GR r e g u l a t o r v a l v e i s mo u n t e d o n b a c k o f i n t a k e ma n i f o l d .

R e g u l a t o r v a l v e c o n t r o l s a mo u n t o f v a c u u m s u p p l i e d t o E GR v a l v e . E C M

c o n t r o l s g r o u n d c i r c u i t o f r e g u l a t o r v a l v e b a s e d o n e n g i n e s p e e d a n d

l o a d . I n d o i n g s o , E C M c o n t r o l s a mo u n t o f r e c i r c u l a t e d e x h a u s t g a s

e n t e r i n g e n g i n e .

E GR T e mp e r a t u r e S e n s o r ( E GR - T S )

E GR - T S i s l o c a t e d i n EGR v a l v e e x h a u s t g a s r e c i r c u l a t i o n

c h a n n e l . E GR - T S me a s u r e s e x h a u s t g a s t e mp e r a t u r e . E l e c t r i c a l

r e s i s t a n c e o f E GR - T S d e c r e a s e s a s t e mp e r a t u r e o f e x h a u s t g a s

i n c r e a s e s . S i g n a l g e n e r a t e d b y EGR - T S i s u s e d f o r d i a g n o s i s o f E GR

s y s t e m o n l y .

F i g . 4 : I d e n t i f y i n g E GR S y s t e m C o mp o n e n t s ( VR 6 I s S h o wn ; 4 -

C y l i n d e r I s S i mi l a r )



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FUEL EVAPORATIVE EMISSIONS SYSTEM

F u e l E v a p o r a t i v e ( R e g u l a t o r ) Va l v e

E C M d e t e r mi n e s d u t y c y c l e o f r e g u l a t o r v a l v e t o r e g u l a t e f l o w

o f f u e l v a p o r s f r o m f u e l e v a p o r a t i v e ( c a r b o n ) c a n i s t e r i n t o e n g i n e .

Wh e n n o c u r r e n t i s s u p p l i e d t o v a l v e , i t r e ma i n s i n o p e n p o s i t i o n .

Va l v e i s c l o s e d ( 1 0 0 p e r c e n t d u t y c y c l e ) wh e n e n g i n e i s s t a r t e d c o l d .

A s p r i n g - o p e r a t e d c h e c k v a l v e i n s i d e r e g u l a t o r v a l v e c l o s e s wh e n

e n g i n e i s o f f . T h i s p r e v e n t s f u e l v a p o r s f r o m e n t e r i n g i n t a k e

ma n i f o l d , c a u s i n g a r i c h mi x t u r e d u r i n g e n g i n e r e s t a r t .

F u e l T a n k Ve n t i n g

E n g i n e s p e e d , e n g i n e l o a d , e n g i n e c o o l a n t t e mp e r a t u r e , a n d

t h r o t t l e v a l v e p o t e n t i o me t e r i n p u t s i g n a l s a r e u s e d b y E C M t o c o n t r o l

f u e l t a n k v e n t i n g . F u e l v a p o r s f r o m f u e l t a n k a r e v e n t e d t o f u e le v a p o r a t i v e ( c a r b o n ) c a n i s t e r . Wh e n e n g i n e i s wa r m a n d a b o v e i d l e

s p e e d , v a p o r s wi l l b e d r a wn i n t o i n t a k e ma n i f o l d . De p e n d i n g o n e n g i n e

l o a d a n d h e a t e d o x y g e n s e n s o r s i g n a l , f u e l e v a p o r a t i v e ( r e g u l a t o r )

v a l v e wi l l r e g u l a t e a mo u n t o f v a p o r s e n t e r i n g i n t a k e ma n i f o l d .

SELF-DIAGNOSTIC SYSTEM

E l e c t r o n i c Co n t r o l Mo d u l e ( E CM) r e c o g n i z e s f a u l t s ( o p e n

c i r c u i t s , s h o r t c i r c u i t s , mi s s i n g s i g n a l s , o r a c o n t i n u o u s l y a p p l i e d

s i g n a l v o l t a g e ) i n t h e f o l l o wi n g c i r c u i t s / c o mp o n e n t s .

* C a ms h a f t P o s i t i o n ( C MP ) S e n s o r* C r a n k s h a f t P o s i t i o n ( C KP ) S e n s o r

* E GR R e g u l a t o r Va l v e

* E GR T e mp e r a t u r e S e n s o r

* E n g i n e C o o l a n t T e mp e r a t u r e ( E C T ) S e n s o r

* F u e l Ev a p o r a t i v e ( R e g u l a t o r ) Va l v e

* He a t e d Ox y g e n S e n s o r ( HO2 S )

* I d l e Ai r Co n t r o l ( I AC ) Va l v e

* I n t a k e Ai r T e mp e r a t u r e ( I AT ) S e n s o r

* Kn o c k S e n s o r ( s )

* T h r o t t l e P o s i t i o n ( T P ) S e n s o r

MALFUNCTION INDICATOR LIGHT (MIL)

Al l mo d e l s a r e e q u i p p e d wi t h a MI L . I f MI L c o me s o n a n d

r e ma i n s o n d u r i n g v e h i c l e o p e r a t i o n , c a u s e o f ma l f u n c t i o n mu s t b e

d e t e r mi n e d . S e e G - T E S T S W/ C ODE S a r t i c l e .

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