渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機TSI

1、 汽車新結(jié)構(gòu)新技術(shù)汽車新結(jié)構(gòu)新技術(shù)主講：余黎煌主講：余黎煌海南工商職業(yè)學(xué)院目目 錄錄一一 渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機（渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機（TSI）二二 雙離合器變速箱（雙離合器變速箱（DSG）三三 汽車電子穩(wěn)定程序（汽車電子穩(wěn)定程序（ESP）四四 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）五五 自動泊車輔助系統(tǒng)（自動泊車輔助系統(tǒng)（PLA）六六 夜視輔助系統(tǒng)夜視輔助系統(tǒng)七七 陶瓷制動器及機電式駐車制動器陶瓷制動器及機電式駐車制動器八八 輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)（輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)（TPMS）九九 奧迪遠光燈輔助及可變照明距離控制系統(tǒng)奧迪遠光燈輔助及可變照明距離控制系統(tǒng)項目一項目一 渦輪渦輪增壓發(fā)動機

2、缸內(nèi)直噴發(fā)動機（增壓發(fā)動機缸內(nèi)直噴發(fā)動機（TSI）活動一活動一 TSI概述概述一一、TSI的概念的概念 TFSI是Turbo Fuel Stratified Injection的縮寫，uT就是Turbo，即渦輪增壓；uF指燃油；uS指分層；uI代表直噴。 直噴發(fā)動機的一個好處在于隔絕了已燃混合氣向氣缸壁和氣缸蓋的散熱，從而降低了發(fā)動機的熱損耗。從表面來看，TSI發(fā)動機與TFSI相比減少了一個字母“F”，但名字的改變沒有令其本質(zhì)發(fā)生變化，加入增壓器后與普通直噴技術(shù)相比，TSI發(fā)動機擁有更小的體積和更出色的動力表現(xiàn)和節(jié)油優(yōu)勢。 TSI燃油直噴技術(shù)是當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)動機技術(shù)中最為成熟、最先進的燃油直噴

3、技術(shù)，并引領(lǐng)了汽油發(fā)動機的發(fā)展趨勢。二、奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機的技術(shù)特點1、單缸四氣門和渦輪增壓的四缸汽油發(fā)動機 2、發(fā)動機缸體 鑄鐵曲軸箱，鍛鋼曲軸。3、曲軸驅(qū)動油底殼上的鏈條機油泵， 4、發(fā)動機前端正時齒輪鏈條裝置 5、氣缸蓋 四氣門氣缸蓋，單個進氣凸輪軸調(diào)整器 6、燃油供給裝置 按需控制低壓段和高壓段，多孔連接高壓噴嘴。 7、燃燒過程 均質(zhì)直噴 8、 發(fā)動機管理系統(tǒng) Bosch MED 17.5.20 發(fā)動機控制單元，無觸點傳感器的節(jié)氣門，可選氣缸脈譜控制點火系統(tǒng)，數(shù)字化爆震控制，單個火花塞點火線圈。 9、渦輪增壓 內(nèi)置廢氣渦輪增壓器，增壓空氣冷卻器，模塊化增壓壓力控制，電控廢氣

4、閥門。10、排氣系統(tǒng) 催化轉(zhuǎn)化器的單腔排氣系統(tǒng)，催化轉(zhuǎn)化器前部和尾部使用非線性特征的傳感器。11、燃油消耗 投放市場的發(fā)動機以6.2L/100KM 油耗的經(jīng)濟性而聞名（手動變速箱）。 當(dāng)2009年改款發(fā)動機推出后，對手動變速箱的車輛，100 公里油耗會降低到 5.9L ，雙離合器變速箱的車輛為 5.6L 。 12、扭矩/功率曲線13、技術(shù)數(shù)據(jù)活動二活動二 奧迪奧迪1.4L TFSI發(fā)動機機械結(jié)構(gòu)發(fā)動機機械結(jié)構(gòu)一、氣缸體 二、曲軸與活塞 2、鏈輪 3、活塞 4、連桿三、曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng) 1、油氣分離器 在竄氣進入燃燒循環(huán)之前，夾帶其中的機油必須被排走。這個排離過程在油氣分離器中進行。油氣分離器是用

5、螺栓固定在正時護罩上的一個模塊，氣體流過時如同走入迷宮。在這個過程中，較重的機油油滴沉淀到管壁上并在機油回流管中聚集。其工作過程如圖所示。2、機油回流管 機油回流管位于油氣分離器的底部末端，并與儲液罐連接。儲液罐結(jié)構(gòu)猶如虹吸管，阻止“ 不潔凈”的竄氣進入發(fā)動機進氣歧管。如圖所示。 3、閥門單元 （1）在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時的位置 （2）在發(fā)動機中速及高速時的位置 4、壓力調(diào)節(jié)器 安裝在閥門單元上的限流器可阻止曲軸箱內(nèi)部形成過量的真空。因此，無需一個獨立的壓力調(diào)節(jié)閥門。四、曲軸箱強制通風(fēng)系統(tǒng) 五、活性炭罐濾清器系統(tǒng) 六、氣缸蓋七、鏈條傳動裝置 無需維護的鏈條傳動裝置。雙軌的。機油泵驅(qū)動機構(gòu)在第一個鏈條

6、上。第二個鏈條和外部小齒輪驅(qū)動兩個凸輪軸?？紤]到其低噪的優(yōu)勢，以及良好的動力傳遞和摩擦特性，使用鏈條來驅(qū)動凸輪軸。 活動三活動三 奧迪奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機的機油循環(huán)系統(tǒng)發(fā)動機的機油循環(huán)系統(tǒng)一、潤滑系統(tǒng)二、機油供給 隨著機油循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)動機內(nèi)部摩擦實現(xiàn)了最小化。為達到此目的，使用了一種自調(diào)節(jié)的雙離心機油泵，該機油泵通過鏈條傳動由曲軸驅(qū)動，齒輪用于減速（減速比 i=0.6 ）。另外一個改進的重點是方便維修，為達到此目的，機油濾清器安裝在上部便于更換的位置。 機油由機油冷卻器來冷卻。其用螺栓固定在曲軸箱上，并集成在冷卻系統(tǒng)中。用于檢查機油壓力的機油壓力開關(guān)機油壓力開關(guān) F1安裝在氣缸

7、蓋的內(nèi)側(cè)。機油油位機油油位/油溫傳感器油溫傳感器 G266（TOLS傳感器，TOLS=熱敏機油油位傳感器）集成在油底殼上。來自該傳感器的信號用于機油更換周期的計算和“機油最小量識別” 的報警。由F1和G266產(chǎn)生的信號由組合儀表帶顯示器的控制單元 J285顯示。 三、發(fā)動機上的機油循環(huán)系統(tǒng) 四、改進的機油濾清器 五、自調(diào)節(jié)的雙離心機油泵 雙離心機油泵結(jié)構(gòu)如圖所示，機油泵安裝在氣缸殼體上，并由一個獨立鏈條驅(qū)動獨立鏈條驅(qū)動。 安裝在SOP上的滾子鏈，以后會被齒輪鏈條所取代。 如果由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加需要更多的機油，在機油循環(huán)系統(tǒng)中的壓力會降低。因此，調(diào)節(jié)彈簧釋放了調(diào)節(jié)環(huán)的壓力，并將其移開，增加了泵腔

8、的容積，泵的輸送率增加。如圖1所示。 發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低時，其需要較少的機油，在機油循環(huán)系統(tǒng)中的壓力增加。調(diào)節(jié)環(huán)被移開，按壓調(diào)節(jié)彈簧。調(diào)節(jié)環(huán)的旋轉(zhuǎn)降低了泵腔的容積。這樣就降低了機油輸送率。如圖2所示。 圖1 圖2圖1 圖2 奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機采用雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)，如圖所示。 因此，發(fā)動機配備兩套獨立的冷卻循環(huán)管路：u一套循環(huán)管路負責(zé)冷卻廢氣渦輪增壓器和增壓空氣廢氣渦輪增壓器和增壓空氣；u另一套循環(huán)管路負責(zé)冷卻發(fā)動機的主冷卻管路發(fā)動機的主冷卻管路?；顒铀幕顒铀?奧迪奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)發(fā)動機的冷卻系統(tǒng) 雙循環(huán)冷卻系統(tǒng) 一、主冷卻循環(huán)管路 限流器把增壓空氣冷卻循環(huán)管路從主

9、冷卻循環(huán)管路中分離出來。 主冷卻循環(huán)管路細分成兩個循環(huán)管路。一個循環(huán)管路流過氣缸體，另一個循環(huán)管路流過氣缸蓋，如圖所示。二、溫度控制裝置 冷卻系統(tǒng)是以氣缸體迅速加熱，氣缸體的溫度明顯高于氣缸蓋這樣的方式而設(shè)計的。為了實現(xiàn)此功能，使用了兩個節(jié)溫器。冷卻液節(jié)溫器安裝于普通殼體中，節(jié)溫器由膨脹元件控制，安裝位置和結(jié)構(gòu)如圖所示。三、分流冷卻液 三分之一流經(jīng)發(fā)動機缸體，用于冷卻氣缸； 三分之二流過氣缸蓋，用于冷卻燃燒室。 使用不同的節(jié)溫器截面來控制流速，由于兩個循環(huán)管路中不同的溫度，可能存在不同的壓力狀態(tài)。在這種情況下，兩個系統(tǒng)被兩個節(jié)溫器分離。如圖所示。四、節(jié)溫器 87時節(jié)溫器的工作狀態(tài) 87-105

10、 時節(jié)溫器的工作狀態(tài) 超過105 時節(jié)溫器的工作狀態(tài) 一、奧迪1.4L TFSI 燃油系統(tǒng)的組成 最先進的按需供給按需供給的燃油系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，燃油箱里的電動燃油泵和高壓燃油泵在任何時候都僅僅是按發(fā)動機實際需求供給燃油。因此，燃油泵的電驅(qū)動功率和機械驅(qū)動功率會保持在最低水平。從而節(jié)省了燃油節(jié)省了燃油，同時也減減少了驅(qū)動油泵所消耗的功少了驅(qū)動油泵所消耗的功率。率?；顒游寤顒游?奧迪奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機的發(fā)動機的燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)二、低壓燃油系統(tǒng) 為調(diào)節(jié)燃油泵的輸送率，燃油泵控制單元通過一個PWM 信號調(diào)節(jié)供給電壓。在此方式下，泵電壓設(shè)定在 6V和蓄電池電壓之間，由發(fā)動機控制單元供給正確

11、的泵電壓信號。 為此，來自發(fā)動機控制單元的 PWM 信號傳遞到燃油泵控制單元。存儲在發(fā)動機控制單元的特征脈譜圖確定泵的輸送率。泵的輸送率也會改變，此為泵電壓的功能之一，如圖所示。燃油系統(tǒng)維持 4bar 的恒壓。 三、高壓燃油系統(tǒng) 根據(jù)發(fā)動機負載，奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機的燃油系統(tǒng)的高壓壓力可在 35bar 到100bar之間任意調(diào)節(jié)。高壓燃油系統(tǒng)包括以下部件： 1、高壓燃油泵 最新的第三代高壓燃油泵使用在1.4LTFSI發(fā)動機上，此泵由Hitachi公司制造，如圖所示。該泵的主要新特征： （1）更小的輸油行程（3mm）； （2）集成在泵上的限壓閥，無需來自燃油分配器的回流管。 （1）限壓

12、閥 限壓閥集成在高壓燃油泵上，可以在受熱膨脹或在功能故障時保護零部件不會經(jīng)受到燃油的高壓。 2、高壓燃油泵調(diào)節(jié) 就是按需供給的燃油調(diào)節(jié)。如果燃油壓力調(diào)節(jié)閥 N276沒有啟用，燃油直接輸送到高壓燃油系統(tǒng)。高壓燃油泵由進氣凸輪軸的4點式凸輪驅(qū)動，為降低泵的推桿和凸輪軸之間的摩擦，推桿通過圓柱形挺桿傳遞運動。泵成一定角度安裝在氣缸蓋罩上。 （2）燃油調(diào)節(jié)過程進油行程 燃油再循環(huán) 輸油行程 四、燃油系統(tǒng)部件1、燃油壓力傳感器 G247 該傳感器位于進氣歧管的底部進氣歧管的底部，用螺栓固定在燃油固定在燃油軌道上軌道上,它測量高壓燃油系統(tǒng)的燃油壓力高壓燃油系統(tǒng)的燃油壓力，并把包含這一信息的信號傳遞到發(fā)動機

13、控制單元。 2、高壓噴嘴 N30N33 6 孔高壓噴嘴孔高壓噴嘴模式的結(jié)構(gòu)，可在節(jié)氣門全開時或在預(yù)熱催化轉(zhuǎn)化器階段的雙噴射過程中，避免油束覆蓋整個活塞頂部?；旌蜌飧鼮楹线m。大大降低了碳氫化合物的排放。當(dāng)發(fā)動機冷卻時也減少了發(fā)動機機油中夾帶的燃油。高壓噴嘴 N30N33 高壓噴嘴 N30N33安裝位置 五、混合氣控制 盡管該發(fā)動機符合歐歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)，但是不需要二次不需要二次空氣噴射系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)空氣噴射系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。廢氣在緊靠發(fā)動機廢氣渦輪增壓器尾部的三元催化轉(zhuǎn)化器中進行處理。 得益于此設(shè)計，三元催化轉(zhuǎn)化器可以很快達到它的工作溫度?；旌蜌庥煞蔷€性氧傳感器控制。一個傳感器（G39

14、）位于催化轉(zhuǎn)化器的前部前部，負責(zé)控制混合氣。非線性的氧傳感器G130檢查催化轉(zhuǎn)化器前部的傳感器功能和催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化率，它位于催化轉(zhuǎn)化器的尾尾部。部。 一、廢氣渦輪增壓器 廢氣渦輪增壓器和排氣歧管一同構(gòu)成了一個模塊。渦輪增壓器循環(huán)空氣閥N249和控制增壓空氣的真空壓力罐都是獨立的可更換零件。為使發(fā)動機低轉(zhuǎn)速下獲得良好性能而投入了巨大的精力。 廢氣渦輪增壓器在發(fā)動機轉(zhuǎn)速僅高于怠速水平高于怠速水平時具有良好的性能。活動六活動六 奧迪奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機進排氣系統(tǒng)發(fā)動機進排氣系統(tǒng) 由于結(jié)構(gòu)上的改進，即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速只有1250rpm，也可達到最大扭矩的 80%。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于1500rpm

15、時，可獲得 200Nm的最大扭矩。廢氣渦輪增壓器的最大增壓壓力為 1.8bar （極值）。 廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 廢氣渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)圖2 廢氣渦輪增壓器的冷卻和潤滑系統(tǒng) 為避免廢氣渦輪增壓器受到過熱的損害，在冷卻循環(huán)管路中集成了一個增壓空氣冷卻系統(tǒng)。 冷卻液循環(huán)泵 V50 集成在增壓空氣冷卻系統(tǒng)中。 通過輔助的冷卻液泵繼電器 J496，由發(fā)動機控制單元控制。與發(fā)動機潤滑系統(tǒng)相連的廢氣渦輪增壓器葉輪總成用于潤滑和冷卻。 廢氣渦輪增壓器的冷卻和潤滑系統(tǒng)如圖2所示。二、奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機進氣系統(tǒng) 奧迪1.4L TFSI發(fā)動機進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊。研發(fā)目標(biāo)是盡可能地縮短氣

16、流路徑，最終系統(tǒng)無需配備空冷式增壓空氣冷卻器和相應(yīng)的增壓空氣管路。 實際上，進氣歧管上直接集成了水冷式增壓空氣冷卻器。這確保了廢氣渦輪增壓器和進氣門之間的空氣容積占一半以上，降低了壓力和氣流損失，實現(xiàn)了應(yīng)對增壓系統(tǒng)的明顯改進。 因此，發(fā)動機有了更高的總體效率。圖1、2為奧迪1.4L TFSI發(fā)動機進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理圖。圖1 奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機進氣系統(tǒng)實物圖 圖2 奧迪1.4L TFSI 發(fā)動機進氣系統(tǒng)原理圖 帶進氣溫度傳感器G299 的增增壓壓力傳感器壓壓力傳感器G31，如圖所示。該傳感器集成在節(jié)氣門模塊的壓力管上部，在這里測量渦輪增壓測量渦輪增壓器下部的空氣壓力和溫度器下部的空氣

17、壓力和溫度。發(fā)動機控制系統(tǒng)使用來自 G31 的信號來調(diào)節(jié)增壓壓力。 三、增壓壓力控制 增壓壓力由廢氣閥門（旁通閥）進行調(diào)節(jié)。廢氣閥門由真空壓力罐通過一個連桿操控，為此，要根據(jù)增壓壓力控制電磁閥 N75 匹配模塊化的增壓壓力。 增壓壓力控制系統(tǒng)決定與調(diào)節(jié)發(fā)動機所需的空氣流量。p/n 控制系統(tǒng)使用兩個壓力和溫度傳感器。 帶進氣溫度傳感器 G42 的進氣歧管壓力傳感器G71，如圖所示。這兩個傳感器（類似于 G31/G299）集成在增壓空氣冷卻器的進氣歧管下部，在這里測量渦輪增壓器下部的空氣壓力和溫渦輪增壓器下部的空氣壓力和溫度度。來自傳感器的信號用于計算空氣流量，以確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在增壓空氣冷卻器下

18、部的測量點，經(jīng)測量和計算的空氣流量與發(fā)動機實際使用的空氣流量相同。來自G42 的信號被用來： （1）啟用冷卻液繼續(xù)循環(huán)泵。如果增壓空氣冷卻器前部和后部的增壓空氣溫度差別小于 8 ，啟用冷卻液循環(huán)泵。（2）用于冷卻液繼續(xù)循環(huán)泵的可信度檢驗。如果增壓空氣冷卻器前部和后部的增壓空氣溫度差別小于 2 ，說明冷卻液循環(huán)泵出現(xiàn)了故障，排氣警示燈 K83 打開。友情提醒：進氣歧管壓力傳感器的信號特征如圖所示。 四、增壓空氣冷卻器 該發(fā)動機系列首次采用了水冷式增壓空氣冷卻系統(tǒng)的冷卻方式，其結(jié)構(gòu)如圖所示。在該系統(tǒng)中，冷卻液流經(jīng)的增壓空氣冷卻器直接安裝在進氣歧管上。增壓空氣冷卻器自帶循環(huán)管路，集成在發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中。廢氣渦輪增壓器也是該循環(huán)管路中的一個集成零件。 1、增壓空氣冷卻器 結(jié)構(gòu)和功能類似于常規(guī)的水冷式冷卻器，如圖所示。冷卻液流過集成在鋁制薄片總成上的管路，熱空氣流過這些鋁片，并把熱量傳遞到鋁片上，這些鋁片將吸收到的熱量傳遞給冷卻液，然后經(jīng)加熱的冷卻液流入增壓空氣系統(tǒng)的輔助冷卻器，在那里得到冷卻。 2、冷卻液循環(huán)泵 V50 冷卻液循環(huán)泵 V50 在進氣歧管的下方并用螺栓固定