奥迪汽车A6L_FSI发动机.ppt

大众奥迪3 2FSI发动机 大众奥迪A6L直喷汽油发动机概述 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机代码和发动机号在缸体的右前部 大众奥迪3 2FSI发动机 3 2升FSIV6发动机是奥迪的第一个采用FSI技术的发动机 该发动机专为A6制造 也可以用于A8和A4 达到了下列的开发目标 达到欧四排放标准 降低了燃料消耗 输出功率大大的扭矩输出运动性和灵活性且有好的舒适性最重要的技术特性包括由铝 硅 铜制造的轻质缸体轻塑料 二位置塑料进气管平衡轴低摩擦气缸盖及四阀摇臂滚子式气门驱动发动机由链条驱动前附属机构由V形皮带驱动连续调整的进 排气凸轮轴西门子发动机管理系统 电子油门 排放控制由连续的氧传感器监控 两个催化转化器离发动机很近 大众奥迪3 2FSI发动机 曲轴箱 FSI发动机曲轴箱由铝合金制造 这种过共析是用冷铸工艺制造的 没有衬套 采用特殊工艺将沉积在液化材料里的紧硬的基本硅颗粒暴露出来 曲轴箱底座使曲轴箱强度提高且四个主轴承也包含在其中 油泵安装于油底壳上部 在油底壳底部安装有油位传感器 注意 由于铝的材料性质所限制 不允许通过下套镗缸进行加工 直接危害使缸体变形 以及应力分布变化导致的热变形 大众奥迪3 2FSI发动机 曲轴连杆机构特点 曲轴为全支撑钢制 配有减震器 连杆为裂断形梯形连杆 连杆轴颈由54mm增加到56mm 这也使曲轴的刚度和强度增加 由于材料的变化而使连杆的尺寸减小 新材料的强度增加意味着可以传递较高的气体压力 锻造活塞上有FSI发动机特有的燃烧室结构 活塞表面有一层铁基耐磨涂层 机油冷却由机油喷嘴喷射机油来完成 大众奥迪3 2FSI发动机 汽缸盖 大众奥迪3 2FSI发动机 汽缸盖3 2升FSIV6发动机采用带有可变进气机构的铝气缸盖 水平管路部分产生气体滚动效应 气门由滚子摇臂式凸轮轴机构驱动 有液压补偿功能 气门导管由烧结材料制造 这意味着气门需要镀铬 弹簧座由硬化铝制造且带有耐磨垫片 使用了单气门弹簧 每一侧缸盖的两个凸轮轴均带可无级调节的凸轮轴调节器 相当开曲轴42度的调整角度 使用了四个霍尔传感器来确定调整角度 凸轮轴轴承盖设计成保持架结构 需用定位销 气缸垫采用了多层金属气缸垫 可分离的气缸盖罩由塑料制成 带有机油分离器 并采用迷宫式结构 大众奥迪3 2FSI发动机 凸轮轴机构 凸轮轴调节器按众所周知的液压摇臂发动机工作原理工作 由DENSO制造 进 排气凸轮轴调整角度均可达42度 转子和定子均由铝制造 四个压力腔均由弹簧加载的密封元件进行径向密封 调节器需被锁止于确定位置直到发动机起动并且建立起所规定的油压 锁止位置在 滞后位置 进气凸轮轴调节器锁止无间隙 排气凸轮轴调节器有一有限的间隙以便于可能使其可以安全地离开锁止位置 一个回位弹簧使调节器回到 提前位置 当发动机关闭后 调节器进入滞后位置 回位弹簧处于受力状态 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机通风发动机通风是个地道的缸盖通风系统 这就是说 窜出的气体只从气缸盖罩泻出 在气缸盖罩内通过一个迷宫式油封来对机油进行粗分离 窜出的气体从气缸盖罩内被导入发动机的内V形腔内 此处有一个双级离心式机油分离器 它将分离出的机油直接引入曲轴箱 同时将滤过的的窜气加热到20 25 这个加热过程可以防止管路和压力调节阀结冰 曲轴箱强制通风装置的使用也可以防止结冰 在以怠速转速左右的转速运行时 窜出的气体流量 按体积算 就加大了 为此须从进气软管取气并将气直接导入曲轴箱 这项措施对保证机油质量很有好处 这是因为窜出的气体流量加大可以大大减少发动机机油中的水和燃油成分 连接处在节气门前和V形室盖上 为了避免吸入窜出的气体 例如在全负荷和节气门打开时 由于曲轴箱和进气软管之间存在压力差 在管路上装上了一个单向阀 大众奥迪3 2FSI发动机 曲轴箱通风系统 大众奥迪3 2FSI发动机 曲轴箱通风系统 大众奥迪3 2FSI发动机 曲轴箱通风系统 压力调节阀 压力调节阀是用来调节混合气通过量和曲轴箱通风装置的压力平衡的 该阀是一个由弹簧控制的膜片阀 控制管路与进气歧管相连 这样进气歧管压力就作用到膜片上 于是就可以操纵该阀了 当节气门关闭时 进气歧管内产生很强的真空 这个真空力会逆着弹簧力将压力调节阀关闭 大众奥迪3 2FSI发动机 传动链条机构 在FSI发动机上以链条驱动代替了齿形带驱动 链条位于发动机动力输出端 链条位于两个平面上且总共有四个链条 链条设计寿命与发动机等同 链条润滑使用喷射润滑 由凸轮轴调整器来控制 低摩擦的导向元件保证了发动机的平稳运行 大众奥迪3 2FSI发动机 传动链条机构 链条名称 驱动链条位于发动机动力输出一侧 布置在两个平面上 共有四个链条 驱动链条A B C使用的是3 8英寸的单套筒链 而驱动链条D使用的是单排滚子链 这些链条在发动机的使用寿命内不必更换 驱动链条A 曲轴 中间链轮 驱动链条B C 凸轮轴驱动 驱动链条D 通过插接轴和平衡轴驱动机油泵链条由喷射机油来润滑 喷射机油由凸轮轴调整装置来控制 驱动链条A B C由一个机械式的链条张紧器来张紧 该张紧器有液压减振功能 驱动链条D用一个简单的机械式的张紧器来张紧 低摩擦的导向元件可保证整个发动机控制系统的安静平稳运行 大众奥迪3 2FSI发动机 平衡轴 发动机元件的旋转和震动产生噪音和工作粗暴 一阶自由惯性力使舒适性降低 回此由平衡轴将其平衡掉 平衡轴由GGG70制造 平衡轴置于发动机的内V字结构内且支承在两个轴承上 润滑油由两个主轴承上的孔来提供 平衡轴在链条驱动下以与发动机同速旋转 旋转方向与曲轴方向相反 大众奥迪3 2FSI发动机 机油润滑系统 3 2升FSI发动机强制润滑采用SAE0W30润滑油 机油压力在纯机油侧调节 一个带有保护机油冷却器冷起动阀的内齿轮泵和机油滤清器被使用 凸轮轴调整供油和链传动供油已经从缸盖供油系统中分开 结果是 缸盖上的机油压力能够被调节 一个新的滤清器意味着可以很快地和比较容易地更换滤清器 大众奥迪3 2FSI发动机 机油润滑系统 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机进气系统 除V42 4升发动机外 其他发动机的进气系统从汽车前部的进气口到滤清器后的出气口结构全部相同 采用了圆柱形空气滤清器芯以延长空气滤清器的寿命 在滤清器壳体上有一个出水阀以排出空滤中的水份 如果发动机的空气需求量很大 发动机控制单元 主动打开 激活电磁阀N335 这样真空膜盒即可将轮罩中的进气口打开 轮置中的进气口如果在空滤器内的真空度过高时 如前部进气口被堵塞 可以被动地打开 轮置进气系统安装有附加的进气管并且具有优化的横截面 寒冷国家还可以配备排雪装置和热空气进气系统 热空气进气 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机进气系统 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机进气系统 可变长度进气 进气道可在无噪音的情况下进行转换 它有两种工作状态 短进气道和长进气道 分别用于功率和扭矩输出 进气道的转换由电磁阀控制 管路可由弹簧控制使其返回原始位置 真空蓄能器集成在该系统中并可提供相应的真空 压力和温度双功能传感器及通风系统的压力调节阀均安装在进气管上 为实现纵向调节进气管 使用了两个选档杆 两个选档杆通过一套齿轮相连 塑料翻板配有导流部分 可以改善空气流动 翻板上有弹性挤压层以防止泄露 发动机通过霍尔传感器持续地监测进气翻板的位置 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机进气系统 可变长度进气 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机进气系统 可变长度进气 气缸盖内的进气道被一个优质钢片水平分成两部分 通过位于前部的进气管翻板可以关闭下部的进气道 于是就可以提高气流密度并会在燃烧室内使空气柱产生滚动 波动 从而可使得燃油 空气混合气产生最佳的涡流运动 为了减少气流损失 进气管翻板是偏心安装的 这样就可保证翻板在打开位置可与气道壁合为一体 进气管翻板的双级调节是用真空来实现的 回位是通过弹簧力实现的 在静止位置 进气管翻板通过弹簧力关闭 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机排气系统 排气歧管采用铸铁结构 为防止产生热应力 与缸盖连接的部分被分成不同的法兰与缸盖连接 排气混合从3缸到2缸再到缸 而非交叉连接 所有3缸的氧传感器均安装在最佳位置 以便于对三个气缸进行选缸含氧探测 发动机控制单元以此可对每一气缸均有进行调节 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 示意图 燃料供给系统可分为部分 即高压和低压系统 燃油被输送在高压下从高压泵到喷嘴 在油箱中的电动油泵和高压泵之间及回油管间的是低压油 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 低压部分 低压系统是一个按需调整的系统 电动泵的电量消耗是由执行电子元件通过脉宽调制的 从发动机到执行电子元件的信号也是脉宽调制的 没有燃油回油管 低压传感器N410使内部燃油压力保持在4bar 预压力在下面几种情况下必须增至2baar 当发动机停止工作 电动泵后工作 在发动机起动前 电动泵前工作 当点火打开或驾驶员车门开关接合 当起动发动机且发动机起动时间达到5秒 当发动机热机起动以防止汽泡产生 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 低压部分 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 高压部分 高压系统由下列元件组成 高压燃油分配板 集成在进气管法兰上 带有压力传感器和压力控制阀高压喷射泵高压油路高压喷嘴 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 高压泵 低压传感器 单活塞高压泵由日立公司制造 在右侧气缸进气凸轮轴后端通过一个三角凸轮轴驱动 可产生20 120bar的燃油压力 根据标定值燃油压力由流量控制阀N290控制 由燃油压力传感器G247来监测此处的燃油压力 该泵无泄荷管路 但在内部将受控燃油输入回供油端 泵内集成了一个低压燃油传感器G410 这是一个按需要调整的高压泵 这意味着只将发动机脉谱图中规定的燃油量输送给高压轨道 与连续高压供油系统相比 该系统可减少所需驱动动力 只是实际需要的油会补输入给系统 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 高压泵进油 进油冲程出口在进油冲程 在活塞弹簧力的作用下 活塞向下移动 内部空间增大使燃油进入油泵内部 流量控制阀使低压阀保持在打开状态 流量控制阀处于断电状态 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 高压泵有效冲程 有效冲程在有效冲程 凸轮使泵活塞向上移动 但因油控制阀处于断电状态而导致低压进油阀无法关闭 因此 压力依然无法建立 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 高压泵压缩行程 建压冲程在建压冲程 发动机控制单元为流量控制阀提供电流 衔铁被磁场吸引 泵内的油压使低压阀回至其阀座 如果泵内压力超过轨道压力 则回油阀打开 燃料被送至油轨 大众奥迪3 2FSI发动机 发动机燃油喷射系统 燃油喷射器 高压喷射阀由日立公司制造 其任务是及时将所需的燃油直接喷入燃烧室 发动机控制单元施加大约66V电压来驱动喷油阀 燃油量取决于打开时间和燃油压力 燃烧室由Teflon密封圈密封 在解体后必须更换 大众奥迪3 2FSI发动机 FSI发动机燃油喷射系统 工作说明 FIS燃烧方式基本只限于均匀燃烧 由于以下原因 分层充气 的运行工况是无法实现的 在发动机转速较低及发动机负荷较小时 体积较大的6缸发动机比小排量的4缸发动机的热负荷要小一些 由于废气的温度较低 催化净化器就无法达到处理NOX的工作温度 高达600 均匀燃烧 工况可分为两种状态 大众奥迪3 2FSI发动机 1 进气歧管翻板打开时的均匀燃烧 在发动机转速高于3750转 分或发动机负荷高于40 时 进气歧管翻板是打开的 这样就可保证发动机在高转速 大负荷时获得更多的进气量 这个过程是通过一个大容量的双级进气管来实现的 该进气管这时切换到功率工况 短进气管 燃油喷射也是发生在进气冲程中 大众奥迪3 2FSI发动机 2 进气歧管翻板关闭时的均匀燃烧 在发动机转速低于3750转 分或发动机负荷低于40 时 进气歧管翻板是关闭的 由特性曲线决定 下部进气道被封闭 于是被吸入的空气就会通过上部进气道加速后呈紊流状流入。