涡轮增压缸内直喷发动机TSI

涡轮增压缸内直喷发动机TSI第1页，共59页，2023年，2月20日，星期一目录一涡轮增压缸内直喷发动机（TSI）二双离合器变速箱（DSG）三汽车电子稳定程序（ESP）四自适应巡航控制系统（ACC）五自动泊车辅助系统（PLA）六夜视辅助系统七陶瓷制动器及机电式驻车制动器八轮胎压力监控系统（TPMS）九奥迪远光灯辅助及可变照明距离控制系统第2页，共59页，2023年，2月20日，星期一项目一涡轮增压发动机缸内直喷发动机（TSI）活动一TSI概述一、TSI的概念

TFSI是TurboFuelStratifiedInjection的缩写，T就是Turbo，即涡轮增压；F指燃油；S指分层；I代表直喷。第3页，共59页，2023年，2月20日，星期一

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、最先进的燃油直喷技术，并引领了汽油发动机的发展趋势。第4页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、奥迪1.4LTFSI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第5页，共59页，2023年，2月20日，星期一5、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、燃烧过程均质直喷第6页，共59页，2023年，2月20日，星期一

8、发动机管理系统

BoschMED17.5.20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，电控废气阀门。第7页，共59页，2023年，2月20日，星期一10、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。第8页，共59页，2023年，2月20日，星期一12、扭矩/功率曲线13、技术数据第9页，共59页，2023年，2月20日，星期一活动二奥迪1.4LTFSI发动机机械结构一、气缸体第10页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、曲轴与活塞第11页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、链轮

3、活塞

4、连杆第12页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、曲轴箱通风系统第13页，共59页，2023年，2月20日，星期一1、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。第14页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、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。第15页，共59页，2023年，2月20日，星期一3、阀门单元（1）在发动机低转速时的位置第16页，共59页，2023年，2月20日，星期一（2）在发动机中速及高速时的位置第17页，共59页，2023年，2月20日，星期一4、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。第18页，共59页，2023年，2月20日，星期一四、曲轴箱强制通风系统第19页，共59页，2023年，2月20日，星期一五、活性炭罐滤清器系统第20页，共59页，2023年，2月20日，星期一六、气缸盖第21页，共59页，2023年，2月20日，星期一七、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。第22页，共59页，2023年，2月20日，星期一活动三奥迪1.4LTFSI发动机的机油循环系统一、润滑系统第23页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、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。第24页，共59页，2023年，2月20日，星期一

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F1安装在气缸盖的内侧。机油油位/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。第25页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、发动机上的机油循环系统第26页，共59页，2023年，2月20日，星期一四、改进的机油滤清器第27页，共59页，2023年，2月20日，星期一五、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。安装在SOP上的滚子链，以后会被齿轮链条所取代。第28页，共59页，2023年，2月20日，星期一

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第29页，共59页，2023年，2月20日，星期一图1图2第30页，共59页，2023年，2月20日，星期一

奥迪1.4LTFSI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：一套循环管路负责冷却废气涡轮增压器和增压空气；另一套循环管路负责冷却发动机的主冷却管路。活动四奥迪1.4LTFSI发动机的冷却系统第31页，共59页，2023年，2月20日，星期一

双循环冷却系统第32页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、主冷却循环管路限流器把增压空气冷却循环管路从主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。第33页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、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。第34页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、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。第35页，共59页，2023年，2月20日，星期一四、节温器87℃时节温器的工作状态87℃-105℃时节温器的工作状态

超过105℃时节温器的工作状态第36页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、奥迪1.4LTFSI燃油系统的组成最先进的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，同时也减少了驱动油泵所消耗的功率。活动五奥迪1.4LTFSI发动机的燃油系统第37页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、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。第38页，共59页，2023年，2月20日，星期一三、高压燃油系统

根据发动机负载，奥迪1.4LTFSI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：

第39页，共59页，2023年，2月20日，星期一1、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。第40页，共59页，2023年，2月20日，星期一（1）限压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。第41页，共59页，2023年，2月20日，星期一（2）燃油调节过程进油行程燃油再循环输油行程第42页，共59页，2023年，2月20日，星期一四、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，用螺栓固定在燃油轨道上,它测量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控制单元。第43页，共59页，2023年，2月20日，星期一2、高压喷嘴N30–N33

6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N30–N33高压喷嘴N30–N33安装位置第44页，共59页，2023年，2月20日，星期一五、混合气控制尽管该发动机符合欧IV排放标准，但是不需要二次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）位于催化转化器的前部，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部。

第45页，共59页，2023年，2月20日，星期一一、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时具有良好的性能。活动六奥迪1.4LTFSI发动机进排气系统第46页，共59页，2023年，2月20日，星期一

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。第47页，共59页，2023年，2月20日，星期一图1废气涡轮增压器的结构第48页，共59页，2023年，2月20日，星期一图2废气涡轮增压器的冷却和润滑系统第49页，共59页，2023年，2月20日，星期一

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。第50页，共59页，2023年，2月20日，星期一二、奥迪1.4LTFSI发动机进气系统奥迪1.4LTFSI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1.4LTFSI发动机进气系统结构和原理图。第51页，共59页，2023年，2月20日，星期一图1奥迪1.4LTFSI发动机进气系统实物图第52页，共59页，2023年，2月20日，星期一图2奥迪1.4LTFSI发动机进气系统原理图第53页，共59页，2023年，2月20日，星期一

带进气温度传感器G299的增压压力传感器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器下部的空气压力和温度。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。第54页，共59页，2023年，2月20日，星期一

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度。来自传感器的信