迈腾FSI发动机中课件.ppt

1、三、均质模式进气：进气：节气门按照油门踏板的位置来打开进气歧管翻板根据工作点来打开或关闭在中等负荷和转速范围时进气歧管翻板是关闭的燃油在进气行程喷入燃烧室基本原理均质模式喷油、混合气形成和燃烧与均质稀混合气模式是一样的空气-燃油混合气 =1基本原理 三种工作模式三种工作模式：分层充气模式分层充气模式=1.6 3.0 均质稀薄模式均质稀薄模式=1.55 均质模式均质模式=1.0工作模式发动机载荷 发动机转速 r/min MED79发动机控制系统 废气温度传感器原理 氮氧化合物处理 硫的处理废气温度传感器作用:切换到分层充气模式，因为存储式催化净化器只有在温度达到250C-500C 时才能存储 N

2、Ox 给催化净化器脱硫，这只有在催化净化器温度超过 650 C 时才能发生排气系统AL2O3AL2O3基质基质连接垫块连接垫块绝缘部分绝缘部分带有小孔的壳体带有小孔的壳体白金薄膜内的传感器元件白金薄膜内的传感器元件基材基材废气温度传感器 废气温度传感器的其它任务:前部催化净化器的热敏诊断支持废气温度模型保护废气系统部件排气系统NOx-存储式催化净化器 普通的三元催化净化器在分层稀混合气模式时只能将很少一部分氮氧化物转化成氮气和氧气 与普通的三元催化净化器结构相当,但附装了氧化钡,在 250 C-500C 可将氮氧化物转化成硝酸盐存储起来 如果存储空间都占满了，那么发动机控制单元会识别出这种情况

3、，并会切换到还原模式 排气系统H2O 水CO2 二氧化碳N2 氮气O2 氧气CO 一氧化碳CH 未燃烧的燃油NOX 氮氧化物NOx传感器NOx存储催化转化器温度传感器NOx-存储附在白金涂层上的氮氧化物被氧化成二氧化氮 二氧化氮与氧化钡反应生成硝酸钡排气系统 氮氧化物氧气二氧化氮白金 氧化钡硝酸钡 在 1时存储NOx-还原首先用CO将钡转化成氧化钡 并释放出二氧化碳和氮氧化物 通过白金和铑，氮氧化物转化成氮气，一氧化碳转化成二氧化碳 排气系统 二氧化碳氮氧化物 二氧化碳氮气一氧化碳 一氧化碳 碳酸钡氧化钡 白金铑 在 1时还原NOx-传感器排气系统废气中NOx-含量表示存储器的存储能力 在泵室

4、内，氧气含量保持恒定(14.7 kg 空气：1 kg 燃油)通过调整泵工作电流，空燃比会发生变化废气流经扩散网到达O2 测量单元，该单元通过还原电极将氮氧化物分解成氧气和氮气通过氧-泵电流就可确定NOX的浓度加热器氮氧化物活性电极铂电极氧气选择性电极Ys-ZrO2扩散隔栅O2测量室O2泵室NOx-传感器控制单元排气系统位于车外部底板下部，在NOx-传感器附近对传感器信号进行预加工，然后将该信息经CAN总线传至发动机控制单元 发动机控制单元通过这个信息来识别所存储的氮氧化物的饱和程度,执行还原过程NOX传感器/控制单元插头Motronic控制单元/NOX控制单元插头 NOX传感器控制（J583）

5、氮氧化物的还原排气系统氮氧化物的还原排气系统发动机控制单元通过 NOx x-传感器识别出：催化净化器不能再存储氮氧化物了 启动再生模式(每60-90秒进行一次)发动机将从稀薄的分层充气燃烧模式转为均匀模式在均匀模式下，在尾气中碳氢化合物和一氧化碳的含量将会提高在存储催化转化器内，氮氧化物的氧与碳氢化合物和一氧化碳反应生成氮气和氧气硫的还原排气系统硫的还原硫比氮氧化物具有更高的温度稳定性氮氧化物在很短的时间内再生后，就会硫的再生发动机控制单元确认催化器内的空间已经被硫所占据，已经不能再存储氮氧化物了脱硫需要大约2分钟：从分层充气模式转变为均匀模式两个缸以浓混合气工作，两个缸以稀薄混合气工作，在排

6、气管中，两种不同的气体混合在一起，并且发生后燃，通过这种方法，可以将氮氧化物存储催化转化器的温度提高到650C以上,硫将反应为二氧化硫排气系统第三节：TFSI基本原理以前FSI意味着带有分层充气的直接喷射技术TFSI发动机放弃了分层充气而致力于功率和扭矩涡轮增压发动机上保留了FSI这个简写，但取消了分层充气工作模式一方面取消了分层模式和氮氧化物传感器另一方面则致力于较高功率和转速所带来的驾驶乐趣以及牵引力和经济性 控制原件带有燃油压力调节阀的虑清器G410高压泵喷油器 G247 带传感器的燃油供给装置 Rail 50-110 bar 2.5-6 barN276TFSI燃油供给系统 喷射阀燃油压

7、力调节阀 N276 凸轮泵 高压泵燃油低压传感器G410高压油管 压力限制阀燃油高压传感器G247 低压油管汽油供给汽油供给涡轮室与排气歧管一体前氧传感器,LSU 4.9 后氧传感器,LSF排气装置排气装置曲轮箱通风曲轮箱通风内部循环阀内部循环阀 N249活性碳罐活性碳罐接口接口废气涡轮增压废气涡轮增压氧传感器排气系统计算信号由传感器电压和泵电流组成 电流强度根据混合气的成分按接近线形变化来升高 值的输出是通过跳跃式升高的电压曲线来实现的测量范围为 1 电压阶跃式氧传感器排气系统核心件是一个陶瓷体,陶瓷体的两面都由涂层(能斯托电池)涂层起电极作用 涂层的一面与大气接触，另一面与尾气接触 由于氧

8、含量的不同，在大气和尾气之间就会产生一个传感器电压 平面型平面型 传感器传感器外部空气电压信号尾气带有涂层的极板发动机控制单元宽频氧传感器排起系统电压的产生与跳跃式氧传感器式电压的产生与跳跃式氧传感器式一样的一样的电压值保持为恒定值电压值保持为恒定值450450mV mV 由泵单元（微型泵）来保证这个由泵单元（微型泵）来保证这个恒定值，该泵给电极靠近废气一恒定值，该泵给电极靠近废气一侧供氧，以便达到这个电压恒定值侧供氧，以便达到这个电压恒定值 泵功率越大，泵电流也就越大泵功率越大，泵电流也就越大 测量范围宽频宽频 传感器传感器空气尾气单元泵测量室传感器电压单元泵电流扩散通道宽频氧传感器泵在原来

9、的转速下会泵入较多的氧，测试室中氧的含量较多，电压值下降同时减少单元泵的工作电流加大喷油量过稀后的调整为能使电压尽快恢复到450mv，减小单元泵的工作电流，使泵入测试室的氧量减少单元泵的工作电流传递给控制单元，将其折算成电压值信号泵入混合气过浓时，电压值超过450mv单元泵以原来的工作电流工作,测试室的氧量少混合气过浓控制单元增大单元泵的工作电流，使单元泵旋转速度增加，增加泵氧速度单元泵泵入测试室中的氧量增加，使电压值恢复到450mv过浓后的调整TFSI技术进一步完善MagotanMagotan 4V TFSI 4V TFSI特点特点 MED17.5控制系统 链传动 涡轮增压汽油直喷 新工艺新

10、技术MED7.1.1(24)MED17.5(16)控制系统 Bosch MED 17.51.带温度传感器的空气流量计2.涡轮增压带过压控制,电动强制循环阀,前置中冷器3.带隔板的单腔排气系统4.油门踏板带非接触传感器5.选择性分缸暴震控制6.每缸独立点火线圈，单火花塞点火7.不采用低压传感器.正确的燃油压力被发动机控制单元标定，并由压力调节阀N276调节8.非线性氧传感器取代宽频氧传感器,安装在预转化器与转化器之间。宽频传感器被控制单元分析值替代。程序来源于发动机定型实验。没有宽频氧调节,依然能达到欧IV排放TFSITFSI汽油直接喷射汽油直接喷射发动机绝大部分工作范围lambda 1,除了起

11、动时混和汽稍加浓 起动阶段:燃油空气分层高压起动 起动几秒之后:HOSP 暖机阶段发动机控制双喷射 仅冷却液 80 C 或更高,燃油喷射与进气同步发动机转速超过3000rpm，进气翻版打开HOSP=Homogen Split（均质分开模式）进气翻板位置关闭节气门较大开启喷射时刻：第一次上止点前大约300 第二次喷油量较少上止点 前大约 60点火时刻延迟,排气门打开,废气温度升高快。催化净化器很快达到正常工作温度关闭进气道翻板：29%功率和在 1750-5000 HOSP工作模式工作模式为了迅速加热催化反应器。在吸气过程中，距点火上止点大约300时喷入部分燃油，这部分燃油由于时间较长可均匀混合。

12、在压缩过程中，距点火上止点约60进行第二次喷射。由此在火花塞附近形成了较浓的混合气，这种情况下可使点火较晚，且可以保证发动机稳定运行。二次喷射方式的值为1因为排气门早已打开，排气温度升高很快。因此,催化转化器在很短时间内（30-40秒）即达到其工作温度（350）TFSITFSI暖机二次喷射暖机二次喷射1.8TFSI1.8TFSI燃油系统燃油系统BOSCHBOSCH控制系统控制系统进气凸轮末端的方形凸轮驱动高压泵,凸轮轴转一圈供油四次应用方形凸轮减少凸轮行程.使每转传递效率提高快速压力建立成为可能有利于发动机起动和再动燃油压力传感器燃油压力传感器 G247G247燃油压力传感器安装在油轨上，能测

13、量高达200 bar的压力凸轮轴方形凸轮高压燃油泵油压调节阀N276来自燃油泵油压传感器喷油阀柱形挺杆高压泵高压泵产生约150 bar压力泵活塞被凸轮轴通过圆柱挺杆驱动.减少摩擦也减少链条受力.发动机运转更平顺燃油经济性更好燃油压力通过安装在燃油泵上的压力调节器 N276调节 根据发动机需要调整到50 150bar之间高压泵优化高压泵优化由于更短的行程（3.5 mm，在MED9 TFSI为5mm），减小压力波动.喷射阀的计量精度也被提高，且每次喷射有一个反馈行程.这样改善排放控制提高燃油效率压力限制阀约=120bar打开阀打开后压力泻到泵腔.进而压力传到低压管路 过高压产生于超速阶段或高温状态

14、关闭发动机后泵内的阻尼元件减小低压管路的压力波动高压调节高压调节高压传感器 G247/压力调节阀 N276高压系统燃油被无回流装置供给,压力 3.5到 6 bar压力与燃油量相关,控制单元以燃油压力传感器G247 的信号作为参量起动时,燃油压力调节阀 N276 被短暂激活.进油阀关闭,压力上升,燃油传递立即开始.进油阀关闭后,电磁阀电源切断，直到喷油结束TFSI对燃油压力调节阀和相关元件的优化，动力消耗减少N276在充油位置燃油流入过程一：过程一：IV被打开泵活塞向下运动N276未通电弹簧力小于燃油泵G6的压力,燃油被吸入泵腔出油阀作用下,泵活塞在吸入行程燃油流入泵腔EV关闭过程二：过程二：泵

15、活塞开始向上运动N276未通电IV被打开,因泵活塞向上运动,燃油被压回到进油通道EV关闭N276 收到控制单元脉冲过程三过程三:泵活塞向上运动N276接到指令关闭IV阀,由于泵活塞的向上运动,泵腔压力上升,EV阀开启实现供油N276 被激活的越早,供油量越大过程四过程四:泵活塞处于供油行程,燃油被泵入油轨,直到下一个进油行程IV关闭EV打开燃油系统与燃油直接接触的部件设计适应各等级燃油.特殊材料防止燃油系统被腐蚀打开高压系统,请参阅维修手册燃油压力传感器G247油轨高压燃油泵燃油压力调节阀N276燃油滤清器油泵控制单元J538来自发动机控制单元的PWM信号油压调节阀N276通电时间超过1S钟,

16、将导致该阀损坏高压喷射器高压喷射器多孔喷射器带有六个喷孔比针阀式喷射器能提供更好的混合汽喷射角度与燃烧室匹配吸气和喷射同步可避免燃烧室表面和进气门表面湿喷射椎角为 50这些更改导致燃油雾化更好HC排放减少，抑制颗粒形成,机油稀释减弱发动机机械部分整体式铸铁材料曲轴箱,缸壁经三阶段流体喷射珩磨工艺曲轴通过链驱动,正时链传动位于前端,三组链传动在曲轴箱前端两个平衡轴于发动机前端链传动锻钢曲轴横流缸盖的材料为：ASi10Mg(Cu)三层金属缸垫油底壳油底壳上部分为材料铝合金,用于安装机油泵和给曲轴提供加强支撑油底壳下部件材料为钢件,通过螺栓与上部连接为防止车辆以运动方式起步时，机油被过分搅动，油底壳

17、中安装了聚酰氨材料的蜂窝状防溅中间板曲柄连杆机构曲柄连杆机构为了增强强度度，改善发动机的运行噪音,主轴承的止推轴肩和曲柄轴颈止推轴肩都加大为了增加曲轴的装配强度,位于中间的3个主轴承盖用螺栓横向连接在曲轴箱上减震装置减震装置驱动链轮中央螺栓减振轮驱动链轮和双质量减振轮通过直齿与曲轴相连,中央螺栓确保连接不会脱开此连接方式可以实现以小尺寸的减振轮和驱动链轮传递大的扭矩，同时也有利于减振轮侧的颈项密封梯形连杆梯形连杆材料材料:36MnVS4,宽:148mm大头轴承:47.8 mm小头轴承:21 mm主轴瓦是双组分轴承,中间支撑带轴向止推垫拉断式梯形连杆 青铜套压入连杆小头连杆大头有不同的轴瓦 上片是双组分合成轴瓦下片是三组分合成轴瓦铸造铝活塞为了适应FSI发动机的特殊要求，活塞的形状经过了特殊设计头道活塞环带有铸入的活塞环支架，这原本是高强度的柴油发动机的典型结构轻量化设计、裙部涂层、铸入的活塞环支架使得活塞运转平稳、耐磨，寿命长等离子涂膜发动机机械部分 阳极阴极阳极气缸壁等离子燃烧器沿着缸壁旋转运动氢+氩涂膜粉末:50%合金钢，50%钼涂层涂层粉末速度约为80-150m/s涂层粉末温度约为2500度等离子束温度约为11700度流速=400-600 m/s出口喷嘴氢+氩