涡轮增压缸内直喷发动机TSI

1、 汽车新结构新技术汽车新结构新技术主讲：余黎煌主讲：余黎煌海南工商职业学院目目 录录一一 涡轮增压缸内直喷发动机（涡轮增压缸内直喷发动机（TSI）二二 双离合器变速箱（双离合器变速箱（DSG）三三 汽车电子稳定程序（汽车电子稳定程序（ESP）四四 自适应巡航控制系统（自适应巡航控制系统（ACC）五五 自动泊车辅助系统（自动泊车辅助系统（PLA）六六 夜视辅助系统夜视辅助系统七七 陶瓷制动器及机电式驻车制动器陶瓷制动器及机电式驻车制动器八八 轮胎压力监控系统（轮胎压力监控系统（TPMS）九九 奥迪远光灯辅助及可变照明距离控制系统奥迪远光灯辅助及可变照明距离控制系统项目一项目一 涡轮涡轮增压发动机

2、缸内直喷发动机（增压发动机缸内直喷发动机（TSI）活动一活动一 TSI概述概述一一、TSI的概念的概念 TFSI是Turbo Fuel Stratified Injection的缩写，uT就是Turbo，即涡轮增压；uF指燃油；uS指分层；uI代表直喷。 直喷发动机的一个好处在于隔绝了已燃混合气向气缸壁和气缸盖的散热，从而降低了发动机的热损耗。从表面来看，TSI发动机与TFSI相比减少了一个字母“F”，但名字的改变没有令其本质发生变化，加入增压器后与普通直喷技术相比，TSI发动机拥有更小的体积和更出色的动力表现和节油优势。 TSI燃油直喷技术是当今汽车工业发动机技术中最为成熟、最先进的燃油直喷

3、技术，并引领了汽油发动机的发展趋势。二、奥迪1.4L TFSI 发动机的技术特点1、单缸四气门和涡轮增压的四缸汽油发动机 2、发动机缸体 铸铁曲轴箱，锻钢曲轴。3、曲轴驱动油底壳上的链条机油泵， 4、发动机前端正时齿轮链条装置 5、气缸盖 四气门气缸盖，单个进气凸轮轴调整器 6、燃油供给装置 按需控制低压段和高压段，多孔连接高压喷嘴。 7、燃烧过程 均质直喷 8、 发动机管理系统 Bosch MED 17.5.20 发动机控制单元，无触点传感器的节气门，可选气缸脉谱控制点火系统，数字化爆震控制，单个火花塞点火线圈。 9、涡轮增压 内置废气涡轮增压器，增压空气冷却器，模块化增压压力控制，电控废气

4、阀门。10、排气系统 催化转化器的单腔排气系统，催化转化器前部和尾部使用非线性特征的传感器。11、燃油消耗 投放市场的发动机以6.2L/100KM 油耗的经济性而闻名（手动变速箱）。 当2009年改款发动机推出后，对手动变速箱的车辆，100 公里油耗会降低到 5.9L ，双离合器变速箱的车辆为 5.6L 。 12、扭矩/功率曲线13、技术数据活动二活动二 奥迪奥迪1.4L TFSI发动机机械结构发动机机械结构一、气缸体 二、曲轴与活塞 2、链轮 3、活塞 4、连杆三、曲轴箱通风系统 1、油气分离器 在窜气进入燃烧循环之前，夹带其中的机油必须被排走。这个排离过程在油气分离器中进行。油气分离器是用

5、螺栓固定在正时护罩上的一个模块，气体流过时如同走入迷宫。在这个过程中，较重的机油油滴沉淀到管壁上并在机油回流管中聚集。其工作过程如图所示。2、机油回流管 机油回流管位于油气分离器的底部末端，并与储液罐连接。储液罐结构犹如虹吸管，阻止“ 不洁净”的窜气进入发动机进气歧管。如图所示。 3、阀门单元 （1）在发动机低转速时的位置 （2）在发动机中速及高速时的位置 4、压力调节器 安装在阀门单元上的限流器可阻止曲轴箱内部形成过量的真空。因此，无需一个独立的压力调节阀门。四、曲轴箱强制通风系统 五、活性炭罐滤清器系统 六、气缸盖七、链条传动装置 无需维护的链条传动装置。双轨的。机油泵驱动机构在第一个链条

6、上。第二个链条和外部小齿轮驱动两个凸轮轴。考虑到其低噪的优势，以及良好的动力传递和摩擦特性，使用链条来驱动凸轮轴。 活动三活动三 奥迪奥迪1.4L TFSI 发动机的机油循环系统发动机的机油循环系统一、润滑系统二、机油供给 随着机油循环系统的发展，发动机内部摩擦实现了最小化。为达到此目的，使用了一种自调节的双离心机油泵，该机油泵通过链条传动由曲轴驱动，齿轮用于减速（减速比 i=0.6 ）。另外一个改进的重点是方便维修，为达到此目的，机油滤清器安装在上部便于更换的位置。 机油由机油冷却器来冷却。其用螺栓固定在曲轴箱上，并集成在冷却系统中。用于检查机油压力的机油压力开关机油压力开关 F1安装在气缸

7、盖的内侧。机油油位机油油位/油温传感器油温传感器 G266（TOLS传感器，TOLS=热敏机油油位传感器）集成在油底壳上。来自该传感器的信号用于机油更换周期的计算和“机油最小量识别” 的报警。由F1和G266产生的信号由组合仪表带显示器的控制单元 J285显示。 三、发动机上的机油循环系统 四、改进的机油滤清器 五、自调节的双离心机油泵 双离心机油泵结构如图所示，机油泵安装在气缸壳体上，并由一个独立链条驱动独立链条驱动。 安装在SOP上的滚子链，以后会被齿轮链条所取代。 如果由于发动机转速增加需要更多的机油，在机油循环系统中的压力会降低。因此，调节弹簧释放了调节环的压力，并将其移开，增加了泵腔

8、的容积，泵的输送率增加。如图1所示。 发动机转速降低时，其需要较少的机油，在机油循环系统中的压力增加。调节环被移开，按压调节弹簧。调节环的旋转降低了泵腔的容积。这样就降低了机油输送率。如图2所示。 图1 图2图1 图2 奥迪1.4L TFSI 发动机采用双循环冷却系统，如图所示。 因此，发动机配备两套独立的冷却循环管路：u一套循环管路负责冷却废气涡轮增压器和增压空气废气涡轮增压器和增压空气；u另一套循环管路负责冷却发动机的主冷却管路发动机的主冷却管路。活动四活动四 奥迪奥迪1.4L TFSI 发动机的冷却系统发动机的冷却系统 双循环冷却系统 一、主冷却循环管路 限流器把增压空气冷却循环管路从主

9、冷却循环管路中分离出来。 主冷却循环管路细分成两个循环管路。一个循环管路流过气缸体，另一个循环管路流过气缸盖，如图所示。二、温度控制装置 冷却系统是以气缸体迅速加热，气缸体的温度明显高于气缸盖这样的方式而设计的。为了实现此功能，使用了两个节温器。冷却液节温器安装于普通壳体中，节温器由膨胀元件控制，安装位置和结构如图所示。三、分流冷却液 三分之一流经发动机缸体，用于冷却气缸； 三分之二流过气缸盖，用于冷却燃烧室。 使用不同的节温器截面来控制流速，由于两个循环管路中不同的温度，可能存在不同的压力状态。在这种情况下，两个系统被两个节温器分离。如图所示。四、节温器 87时节温器的工作状态 87-105

10、 时节温器的工作状态 超过105 时节温器的工作状态 一、奥迪1.4L TFSI 燃油系统的组成 最先进的按需供给按需供给的燃油系统，在此系统中，燃油箱里的电动燃油泵和高压燃油泵在任何时候都仅仅是按发动机实际需求供给燃油。因此，燃油泵的电驱动功率和机械驱动功率会保持在最低水平。从而节省了燃油节省了燃油，同时也减减少了驱动油泵所消耗的功少了驱动油泵所消耗的功率。率。活动五活动五 奥迪奥迪1.4L TFSI 发动机的发动机的燃油系统燃油系统二、低压燃油系统 为调节燃油泵的输送率，燃油泵控制单元通过一个PWM 信号调节供给电压。在此方式下，泵电压设定在 6V和蓄电池电压之间，由发动机控制单元供给正确

11、的泵电压信号。 为此，来自发动机控制单元的 PWM 信号传递到燃油泵控制单元。存储在发动机控制单元的特征脉谱图确定泵的输送率。泵的输送率也会改变，此为泵电压的功能之一，如图所示。燃油系统维持 4bar 的恒压。 三、高压燃油系统 根据发动机负载，奥迪1.4L TFSI 发动机的燃油系统的高压压力可在 35bar 到100bar之间任意调节。高压燃油系统包括以下部件： 1、高压燃油泵 最新的第三代高压燃油泵使用在1.4LTFSI发动机上，此泵由Hitachi公司制造，如图所示。该泵的主要新特征： （1）更小的输油行程（3mm）； （2）集成在泵上的限压阀，无需来自燃油分配器的回流管。 （1）限压

12、阀 限压阀集成在高压燃油泵上，可以在受热膨胀或在功能故障时保护零部件不会经受到燃油的高压。 2、高压燃油泵调节 就是按需供给的燃油调节。如果燃油压力调节阀 N276没有启用，燃油直接输送到高压燃油系统。高压燃油泵由进气凸轮轴的4点式凸轮驱动，为降低泵的推杆和凸轮轴之间的摩擦，推杆通过圆柱形挺杆传递运动。泵成一定角度安装在气缸盖罩上。 （2）燃油调节过程进油行程 燃油再循环 输油行程 四、燃油系统部件1、燃油压力传感器 G247 该传感器位于进气歧管的底部进气歧管的底部，用螺栓固定在燃油固定在燃油轨道上轨道上,它测量高压燃油系统的燃油压力高压燃油系统的燃油压力，并把包含这一信息的信号传递到发动机

13、控制单元。 2、高压喷嘴 N30N33 6 孔高压喷嘴孔高压喷嘴模式的结构，可在节气门全开时或在预热催化转化器阶段的双喷射过程中，避免油束覆盖整个活塞顶部。混和气更为合适。大大降低了碳氢化合物的排放。当发动机冷却时也减少了发动机机油中夹带的燃油。高压喷嘴 N30N33 高压喷嘴 N30N33安装位置 五、混合气控制 尽管该发动机符合欧欧IV排放标准，但是不需要二次不需要二次空气喷射系统和废气再循环系统空气喷射系统和废气再循环系统。废气在紧靠发动机废气涡轮增压器尾部的三元催化转化器中进行处理。 得益于此设计，三元催化转化器可以很快达到它的工作温度。混和气由非线性氧传感器控制。一个传感器（G39

14、）位于催化转化器的前部前部，负责控制混合气。非线性的氧传感器G130检查催化转化器前部的传感器功能和催化转化器的转化率，它位于催化转化器的尾尾部。部。 一、废气涡轮增压器 废气涡轮增压器和排气歧管一同构成了一个模块。涡轮增压器循环空气阀N249和控制增压空气的真空压力罐都是独立的可更换零件。为使发动机低转速下获得良好性能而投入了巨大的精力。 废气涡轮增压器在发动机转速仅高于怠速水平高于怠速水平时具有良好的性能。活动六活动六 奥迪奥迪1.4L TFSI 发动机进排气系统发动机进排气系统 由于结构上的改进，即使发动机转速只有1250rpm，也可达到最大扭矩的 80%。在发动机转速高于1500rpm

15、时，可获得 200Nm的最大扭矩。废气涡轮增压器的最大增压压力为 1.8bar （极值）。 废气涡轮增压器的结构如图1所示。图1 废气涡轮增压器的结构图2 废气涡轮增压器的冷却和润滑系统 为避免废气涡轮增压器受到过热的损害，在冷却循环管路中集成了一个增压空气冷却系统。 冷却液循环泵 V50 集成在增压空气冷却系统中。 通过辅助的冷却液泵继电器 J496，由发动机控制单元控制。与发动机润滑系统相连的废气涡轮增压器叶轮总成用于润滑和冷却。 废气涡轮增压器的冷却和润滑系统如图2所示。二、奥迪1.4L TFSI 发动机进气系统 奥迪1.4L TFSI发动机进气系统结构非常紧凑。研发目标是尽可能地缩短气

16、流路径，最终系统无需配备空冷式增压空气冷却器和相应的增压空气管路。 实际上，进气歧管上直接集成了水冷式增压空气冷却器。这确保了废气涡轮增压器和进气门之间的空气容积占一半以上，降低了压力和气流损失，实现了应对增压系统的明显改进。 因此，发动机有了更高的总体效率。图1、2为奥迪1.4L TFSI发动机进气系统结构和原理图。图1 奥迪1.4L TFSI 发动机进气系统实物图 图2 奥迪1.4L TFSI 发动机进气系统原理图 带进气温度传感器G299 的增增压压力传感器压压力传感器G31，如图所示。该传感器集成在节气门模块的压力管上部，在这里测量涡轮增压测量涡轮增压器下部的空气压力和温度器下部的空气

17、压力和温度。发动机控制系统使用来自 G31 的信号来调节增压压力。 三、增压压力控制 增压压力由废气阀门（旁通阀）进行调节。废气阀门由真空压力罐通过一个连杆操控，为此，要根据增压压力控制电磁阀 N75 匹配模块化的增压压力。 增压压力控制系统决定与调节发动机所需的空气流量。p/n 控制系统使用两个压力和温度传感器。 带进气温度传感器 G42 的进气歧管压力传感器G71，如图所示。这两个传感器（类似于 G31/G299）集成在增压空气冷却器的进气歧管下部，在这里测量涡轮增压器下部的空气压力和温涡轮增压器下部的空气压力和温度度。来自传感器的信号用于计算空气流量，以确定发动机转速。在增压空气冷却器下

18、部的测量点，经测量和计算的空气流量与发动机实际使用的空气流量相同。来自G42 的信号被用来： （1）启用冷却液继续循环泵。如果增压空气冷却器前部和后部的增压空气温度差别小于 8 ，启用冷却液循环泵。（2）用于冷却液继续循环泵的可信度检验。如果增压空气冷却器前部和后部的增压空气温度差别小于 2 ，说明冷却液循环泵出现了故障，排气警示灯 K83 打开。友情提醒：进气歧管压力传感器的信号特征如图所示。 四、增压空气冷却器 该发动机系列首次采用了水冷式增压空气冷却系统的冷却方式，其结构如图所示。在该系统中，冷却液流经的增压空气冷却器直接安装在进气歧管上。增压空气冷却器自带循环管路，集成在发动机冷却系统中。废气涡轮增压器也是该循环管路中的一个集成零件。 1、增压空气冷却器 结构和功能类似于常规的水冷式冷却器，如图所示。冷却液流过集成在铝制薄片总成上的管路，热空气流过这些铝片，并把热量传递到铝片上，这些铝片将吸收到的热量传递给冷却液，然后经加热的冷却液流入增压空气系统的辅助冷却器，在那里得到冷却。 2、冷却液循环泵 V50 冷却液循环泵 V50 在进气歧管的下方并用螺栓固定