汽车制造与维修新致胜发动机课件

新蒙迪欧-致胜 新车型培训,欢迎大家参加,介绍一下自己吧!,新蒙迪欧致胜新车型? , 更新了什么?,ECOBOOST发动机 双离合变速器 车辆通讯网络 轮胎气压监测 盲点监测 后视摄像头 上坡起步辅助 雨量传感器 自动大灯 定速巡航控制系统 自动防眩目后视镜 前雷达 电动儿童锁,2.0l GTDi Engine EcoBoost 涡轮增压/缸内直喷-汽油发动机,目录 发动机特点及技术参数简介 发动机的工作模式 GDTI发动机采用的新技术 涡轮增压TC Twin-VCT 缸内直喷 GDI,什么是 EcoBoost? 新一代汽油直喷涡轮增压发动机 更高的燃烧效率 更低的排放水平 更低的燃油消耗/ CO2 的排放减少20 % 符合欧 V排放标准 小排量但具有更强的动力输出 = 较小的尺寸 改进的发动机润滑系统, 减少了摩擦损耗 可以根据经济性和竞争的需要选择柴油和混合动力,-GTDI：Gasoline Turbo Direct Injection EcoBoost = 汽油发动机+缸内直喷+涡轮增压+可变气门正时，可以实现小型化与增压的有效结合（downsizing+boosting） 汽油直喷发动机控制=流量控制（传统汽油机）+质量控制（柴油机） 优势 价格相对混合动力和柴油发动机低廉，客户可以承担。 结合高燃油经济性和高效能 在各种工矿下都能提供始终如一的高燃油经济性 与柴油发动机相比，性能依旧有竞争性 在汽油价格为$2.87/加仑，柴油价格为$2.87/加仑，每年行驶15000英里的情况下，刨除税费和销售价格的变化，各种节油技术对比如下：混合动力的投资回收期为11.5年，柴油机为7.5年，ECOBOOST为2.5年,概述,产品系列及发展 3.5L V6发动机 2007年的林肯MKR概念车上首次展示这个概念，当时它被称为Twin-Force；2008.1北美国际车展上，林肯MKT概念车上再次搭配上述发动机，并正式命名为Ecoboost，设定动力输出为415 hp (309 kW)和400 lbft (542 Nm) 2009.5.19在福特俄亥俄州克利夫兰第一发动机工厂正式量产，V6 3.5，之后V6发动机都放在克利夫兰生产 量产发动机动力输出为：365hp(272 kW)/5500rpm或355hp(265 kW)/5700rpm、350lbft(475 Nm)/1500-5250rpm 2010款林肯MKS、MKT和2010款福特Flex、金牛座SHO车型上将陆续搭载EcoBoost V6发动机（动力可能进行不同调校） 2.0L I4发动机 最早装配在2008福特探险家美国版概念车上， 设定动力输出为275 bhp (205 kW)和280 lbft (380 Nm). 2.0L发动机自2009年起在西班牙巴伦西亚发动机工厂生产 量产发动机动力输出为：203 PS - 200 hp (149 kW)/5500 rpm、221 lbft (300 Nm)/1750-4500 rpm 2010款福特S-MAX、Galaxy、Mondeo和2011款福特Falcon、Edge、 Explorer车型上将陆续搭载EcoBoost V6发动机 1.6 L I4发动机 最早装配在2009 Lincoln C概念车上， 设定动力输出为180 bhp (130 kW) 和180 lbft (244 Nm) 1.6L发动机在英国Bridgend发动机工厂生产 量产发动机动力输出为：根据调校不同，有150马力（110千瓦）到180马力（132千瓦）多个系列 2010款福特C-MAX、Focus和2010 Volvo S60 车型上将陆续搭载EcoBoost V6发动机 更小排量的发动机 在福特位于德国科隆和罗马尼亚克拉约瓦工厂生产,2.0l GTDi主要特征,基于新型 I4发动机 动力控制策略 2.0l GTDi 采用相同硬件： 203PS & 240 PS 排量 : 1999 cm3 超增压模式（15s） ：高达320 Nm (203PS), 360 Nm (240PS) 排放标准 ：EURO V 耐用性 ：150k miles / 240k km / 10 years,4 缸 ； 4 气门/缸. 壁导直喷, 7孔 BOSCH HDEV 5.1 喷油嘴, 15Mpa (20 Mpa 最大允许) BOSCH HDP 5 高压燃油泵 COP（Coil On Plug） 排气歧管带有整体式博格华纳涡轮增压器(BWTS) Twin VCT (variable cam timing) ，允许内部EGR 改进的缸体冷却水道（冷却第一道气环） 铝合金机油冷却器 铸铁曲轴 平衡轴,2.0l GTDi主要特征,全负荷力矩, 203/240PS,CO2 排放,CO2,现有,EcoBoost,2.3l I4 161PS A6 232 g/km,2.5l I5 220PS M6 224 g/km,2.0l I4 145PS M5 189 g/km,1.6l EcoBoost M6 160PS 164 g/km,200,150,-19%,2.0l EcoBoost MPS6 203/240PS 189 g/km,-16%,-13%,S-MAX,曲轴阻尼减振器,机油冷却滤清器,Coil On Plug,ETB,高压油轨,概述,金属排气歧管集成涡轮机,铸铁曲轴,涡轮增压水冷,概述,塑料出水口连接器,GDTI工作模式 2.0L EcoBoost-SCTi (MI4) 应用了下列工作模式: 均质模式 催化器加热模式,均质工作模式: 当发动机在工作温度下，混合气在均质工作模式产生。 在这个模式下，燃油喷射量按照与新鲜空气的理论比值14.7：1精确计算。 燃油喷射在进气行程，这样有足够的剩余时间让全部混合汽混合均匀。 在均质工作模式，燃烧很大程度上相当于一个进气歧管喷油模式下的燃烧。,上止点,一四缸同时喷油,催化器加热工作模式: 当发动机温度低时，催化器加热工作模式可以用2次喷射为三元催化转化器提供快速的加热。 第一次喷射, 同均质工作模式一样从进气行程 开始；第二次发生在压缩行程，当进气门关闭后快速的喷射。这样形成一个浓的油核围绕在火花塞周围。 点火时刻被推迟，这样尽可能多的燃烧余热可以进入排气管，从而到达三元催化器。,上止点,主要新技术 涡轮增压TC Twin-VCT 缸内直喷GDI,涡轮增压 Turbocharge,自然吸气发动机限制? 涡轮增压TC发动机原理,涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。 涡轮增压发动机的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器相比，可增加大约40%甚至更多。,TC构成,TC构成,EcoBoost TC构成,带有整体式涡轮增压器的排气歧管,涡轮增压真空执行器,增压压力控制电磁阀,轴承座,涡轮增压旁通风门阀,回风阀,机油进油口,冷却水进水口,涡轮增压器废气排气口 (去往三元催化器),涡轮增压出气口 (去往内部增压空气冷却器),涡轮增压进气口 (来自空滤),带有整体式涡轮增压器的排气歧管,TC,回风阀,真空控制 执行器,电磁阀,废气泄放阀,电磁阀 增压压力控制 最大增压压力为1.2bar PWM 控制电磁阀来调节增压压力 真空控制执行器上的压力取决于: - 增压压力 - 电磁阀上通电电压的占空比 工作特性: - 占空比在 80 90 %: 废气风门全开 - 占空比在 20 %:废气风门全关,急加速时的占空比,怠速时的占空比,TC数据流,通电,回风阀 它是一个机械装置，通过压力差控制 防止在节气门突然关闭的情况下涡轮增压器的速度下降,增压器旁通阀 回风阀在增压压力和进气歧管的两侧压力差异; 超过0.24bar 的时候将会打开.,真空供给 刹车助力器,真空开关,真空泵,刹车助力泵,电子真空泵,电动真空泵 UP30 (Hella) 与 UP28 on VI5相比： - 尺寸更大 - 耐久性更强 开关循环: - 900.000 (300.000 UP28) 寿命: - 900 小时 (300 小时UP28),电子真空泵,真空开关 真空下降到低于-450 mbar （压力高于550mbar） 泵开关结合，接通真空泵回路 真空超过 -515 mbar （压力低于485mbar） 真空泵开关断开，断开泵回路 真空泵电路系统无监测!,电子真空泵,机械真空泵 预计 job#1于 10/2010,TC进气计量,T-MAF MAF传感器用于计量吸入发动机的进气量，PCM用这个信号计算： 喷油时间 燃油压力 点火时刻 涡轮增压压力 发动机负荷 TCM换挡控制 集成在MAF上面的温度传感器监测涡轮增压器前端的进气温度 。,T-MAF,PCM通过监测信号的频率来计量空气的流量，信号的频率是随着空气流量的增加而提高的,MAPT位于中冷器出口处， PCM通过这个传感器测量增压后的空气压力和温度。 如果MAPT传感器失效，PCM无法得到增压后的空气压力信息，在这种故障模式下PCM不再对增压系统进行控制，增压电磁阀会一直处于不工作的状态。,MAPT,故障模式,当MAPT失效PCM控制增压电磁阀控制地线的占空比为恒定的98% ，这就限制了涡轮增压器的最大增压压力。,MAP 传感器位于进气歧管上.这个传感器，与MAFT（空气流量和进气温度传感器）一起，用于计算空气流量.,MAP,进气系统数据流,ETB,如果两个TP信号丢失,车辆会如何?,更换/清洗节气门后,我们需要做什么?,工作电压12V 电位计式APP，利用其内部的A/D转换器生成 一个模拟信号 一个数字信号（PWM） PCM在控制的时候会同时采用这两个信号，如果这两个信号不一致，则PCM采用一个最小值进行控制，即进入“跛行回家”模式,APP,TC冷却,0.2bar,活塞冷却喷嘴,铝合金机油冷却器,Water flow,Deletion of X-Drilling (MAZDA 2.3l TC-Di). Glass Core forms inter-bore cooling passage instead Increased material thickness between liner and core compared to X-Drilling due to oval cross section of inserts. Improved cooling of the top ring area compared to X-Drilling. Flow velocity improved as inter-bore passage is connected to water jacket in cylinder block and cylinder head on opposite sides. Water flow velocity through glass core 2.5 m/s and higher.,Glass Core Inserts,气环冷却,X-Drilling,双可变气门正时 Twin-VCT,在提高燃油经济性和降低排放的基础上，优化低速时及部分负荷时的动力输出 基于2.3L Duratec HE 发动机 i-VCT，进行改进 调整角度更大，可满足任何工况的需求,双VCT,单进气可变VCT系统 VCT工作条件,IN,EX,IN,EX,IN,EX,IN,EX,IN,EX,IN,EX,IN,EX,延迟,延迟,提前,提前,上止点,下止点,供应商: MELCOMitsubishi Electric Corporation 日本三菱电气公司 电磁阀 (进气+ 排气) 2 个CMP 传感器 进气 VCT 基于 2.3L MI4发动机 在2.0L EcoBoost发动机 上进行了改进,Twin-VCT,Twin-VCT,外部 EGR 阀:,取消,Twin-VCT,双VCT 系统: 内部 EGR 运用扫气改变瞬时响应性,Twin-VCT,进气 VCT 4 个工作腔 与 2.3L的不同: 增加了可变气门正时角度(从35 度增加到50 度),50 ,排气 VCT 3 个工作腔 可变正时角度 = 50 度,50 ,弹簧支撑锁止位置,Twin-VCT,Twin-VCT,两个凸轮轴的感应环上都对准有一个相位传感器 每个CMP传感器分别测量各自的相位角度. CMP是霍尔效应式的传感器.,CMP,Twin-VCT,拆解/安装 在拆解前注意VCT单元的位置 更换摩擦垫片 维修注意事项： VCT单元在维修的时候只能更换总成.,Twin-VCT,电磁阀 两个电磁阀具有不同的控制特性 这2个电磁阀的安装位置以及线束插头的方向都是不一样的 注意：两个电磁阀不要安装反了!,排气,进气,KOEO,机油油位和温度 (OLT)传感器,Twin-VCT,Twin-VCT,机油油位和温度 (OLT)传感器,这个传感器包含一个测量机油油位的线路和一个测量机油温度的回路，这个传感器能传递2个信号给PCM 在本车的发动机管理系统当中，PCM只采集机油温度的信号。 不支持油位的监测,机油油位和温度 (OLT)传感器 控制策略 用于 VCT 控制 油温低于 -10 度 VCT 不会开启 下列情况排气VCT 锁止： - 油温超过120 C - 发动机转速低于 2000 rpm 下列情况进气VCT 锁止： -油温超过140 C,Twin-VCT,机油油位和温度 (OLT)传感器 工作原理 负温度系 数型（NTC）,数据流,缸内直喷GDI,汽油直喷 Gasoline Direct Injection,各系统改进对燃油经济性的影响,燃油节省率,（从-到%）,电子调节冷却系统,凸轮轴正时调节,废气再循环,可变压缩比,燃油切断,稀燃混合气模式（均质）,全可变气门机构（机械式）,可变气门机构（电控）,汽油直喷系统,差异范围,0,5,10,15,20,GDI,GDI,日益严格的排放限制,颗粒物质,GDI,减少壁膜损失 对进气歧管喷射，燃油被喷入进气道，喷射出的燃油会接触到进气道表面以及喷油嘴,这会引起燃油凝结到这些元件的表面上，从而形成了壁膜，形成壁膜损失。 燃油直喷对燃油流只有很少的阻碍，这样壁膜损失也比较低，对燃油燃烧和废气排放产生积极的影响。,GDI,减少爆震趋势 对进气歧管喷射的增压发动机，一个主要问题是如何减少发动机爆震的趋势。废气的高温被额外的喷油减弱，虽然这个措施降低了温度，也同样导致让废气过浓，增加了燃油消耗，因此产生非常高的废气排放。 对于燃油直喷型，通过以下措施把发动机爆震趋势降到最低: 汽油直喷的冷却效应 控制进气凸轮角度,汽油直喷的冷却效应 燃烧室的温度通过燃油的直喷被降低，与类似的进气歧管喷射增压发动机相比，这样提高了几何压缩比和发动机效率。 控制进气凸轮角度 通过选择性的改变进气凸轮角度，能够影响实际的燃烧室压缩比。 在接近全负荷的运行点的时候，吸入的过量空气被推回到进气管。 如果爆震的趋势再次下降，压缩比可以继续提高，这样进一步提高部分负荷时的效率。,GDI,GDI-燃油系统,低压系统 采用无回油形式 模块控制 带有低压燃油 压力传感器 改进的燃油泵单元,GDI-燃油系统,控制逻辑,GDI-燃油系统,功能 油泵控制模块（FPDM）的电瓶电压由GEM供应 PCM 发送低频信号给FPDM FPDM发送高频信号给油泵（FP） 通过低压燃油压力传感器实现闭环控制 油路中有单向阀: 在油泵产生的油压达到1.25 bar 时打开 标准的低压燃油压力范围: 3.8 6.2 bar，怠速时，油压稳定在3.2到3.4bar(绝对压力). 过压保护阀: 在 8.3 9.3 bar时打开 泻放阀: 除去油管中的燃油蒸汽- 直径 = 0.55 mm,GDI-燃油系统,低压燃油压力传感器输出特性,GDI-燃油系统,维修 发动机停止工作30分钟后最小油压不低于2.1 bar 在开始进行燃油系统的维修工作前先将燃油的压力泄掉: -在怠速时从 IMV上拔掉 连接插头 (低压) - DTC - 在GEM上拔掉油泵保险 F13 (FPDM),发动机管理系统 模块控制的低压燃油系统,油压测量,GDI-燃油系统,高压系统,燃油系统 -高压燃油泵 单缸泵 由排气凸轮轴驱动 带进油计量阀 (集成在 油泵上) 托架安装 HDP5 三段式凸轮 泵油油压: 150 bar,高压燃油泵,结构,活塞,进油计量阀（IMV）,高压腔,油压限制阀,充气式压力缓冲器,燃油系统,高压燃油泵,压力限制阀 在油压达到 200 bar时打开,燃油系统,压力缓冲器 压力缓冲器衰减低压管路中由高压泵产生的脉冲振动。 这样保证了高压腔在发动机转速比较高的情况下也有比较好的充油效果。 压力缓冲器由两层隔膜组成， 气垫就在两层隔膜之间,燃油系统,高压燃油泵,进油计量阀 (IMV) 电磁阀 断电 = 阀全开 保证进入到油轨当中的燃油压力与需要的油压保持一致 通过油轨压力传感器实现 闭环控制,GDI-燃油系统,进油阀,油箱,凸轮轴,油轨,泵活塞,出油阀,流量控制阀,进油 流量控制阀断电，阀门打开 泵活塞向下运动，燃油以最高6 bar的压力经进油阀和流量控制阀进入泵腔。另外泵活塞向下运动也会吸入燃油。,出油 流量控制阀通电，阀门关闭 泵活塞向上运动，燃油被压缩，以高达 150bar 的压力通过出油阀输送到燃油油轨中。,压力调节 流量控制阀用于控制燃油油轨内的燃油压力 断电后，流量控制阀打开，高压油泵中的燃油会经由流量控制阀流回到进油侧。,对应关系,IMV open,IMV open,活塞下行 (低压管路进油),Upwards,活塞 行程,BDC,进油计量阀开启,燃油系统 -高压燃油泵,对应关系,IMV closed,IMV closed,活塞压缩,Delivery,BDC,活塞 行程,燃油系统 -高压燃油泵,IMV省电自适应控制 为什么要如此控制? 减少 IMV 开关时的噪音和在怠速时的电流消耗 它是怎样工作的: - 减少IMV的地线的负占空比控制电压，这样减少了IMV的电流， IMV处于打开的不工作状态。 - 如果油轨压力衰减， IMV 在PCM的控制下正常工作。 自适应控制的工作条件: - 发动机处于怠速工况 - 油压保持恒定,GDI-燃油系统,怠速时IMV的控制波形,高转速时IMV的控制波形,收油门时IMV的控制波形,维修 IMV持续通电控制的时间超过3秒将导致 IMV损坏 不要使用外接电源! 燃油计量阀是高压油泵的一个部分，不能单独更换。当阀出现故障的时候，整个高压油泵都必须整体更换。 诊断 进入故障模式的情况: - 开环（油轨压力传感器失效） - 对地，对火短路 对地短路: - PCM 在监测到故障后在0.8秒后切断电源供应 (为保护 IMV) - 不会恢复 & 不进行监测，直到到下一工作循环 注意: 断电情况下燃油计量阀处于打开的状态， 不能使燃油 产生高压。,GDI-燃油系统,IMV失效不工作后高压油泵仍然可以泵油，但是油压会低于正常值,IMV正常工作,拔掉IMV,油轨压力 (RP) 传感器 维修时可单独更换 故障模式: 油压限制模式 (预设定的油压),信号输出电压特性曲线,信号电压监测的上限值,信号电压监测的下限值,油压,GDI-燃油系统,膜片电阻压力传感器,油轨压力 (RP) 传感器,断开油轨压力传感器后IMV处于开环故障模式， PCM不再对IMV进行控制，油轨压力为预设压力,燃油系统 的维修,问题: 前期产品由于间距太小不能使用专用工具 ,低压燃油管的拆卸, 释放锁夹,锁夹,前期方法: 更换油泵和油管,后续方法: - 调整泵的长间距 - 使用310-137 专用工具,如果必须更换HDP5 高压泵,更长的间距,前期方法： 更换HDP5 泵和油管,整体式 释放夹,后续方法： 更换HDP5 泵,310-137,高压管的安装,高压管松动后必须更换 安装： 第一步：10NM 第二步：45,喷油嘴,喷孔中心设置 2.0L EcoBoost-SCTi (MI4)的喷孔采用偏心的设置方式 燃油喷射器的喷油嘴有七个喷射孔。这种喷射器针对多喷雾型燃油喷射。,0.02mm,Fuel system Injectors,多喷雾型与单喷雾型喷射器相比的优点是： 燃油雾化状态在形状和角度上是可以调整的 燃油以一个精确计算的喷射角度喷射到燃烧室，喷射器喷嘴上的喷孔因此是偏心设置的。 精确的燃油喷射角度防止任何燃油在喷油器打开时雾化。 此外，七个圆锥形的喷雾中的每个都是能单独适应燃烧室的条件。 这样的燃油雾化状态导致混合气在燃烧室内形成更有利。,燃油的喷射量取决于： 油轨的压力 燃油喷射器的开启时间,喷油时间（毫秒）,节气门全开,怠速,喷 油 量,由于缸内直喷发动机的喷