一汽-大众售后服务技术培训《奥迪发动机高级培训》课件

奥迪汽油发动机培训学习目的：学习奥迪用发动机结构、工作原理、故障诊断及检测进气冲程进气阀打开：最大45°上止点前 ANQ 16°上止点后 AWL18°上止点后

APS12°上止点后

ATX12°上止点后进气阀关闭：35°－90°下止点后 ANQ 38°下止点后

AWL28º下止点后

APS 42°下止点后

ATX 36°下止点后占空系数: max.80%空气流速: 约.100m/s发动机基本工作原理工作行程压缩冲程压缩比:ANQ10,3:1AWL9.5:1APS10,5:1 ATX10,1:1气流速:约.100m/s压缩压力:max.18bar起动时,压缩压力:ANQ:9~14barAWL:9~14barAPS:9~14barATX:9~14bar燃气温度:400°－500°工作冲程点火时刻: 由特性曲线控制燃烧速度: 约.20m/s燃烧温度: 2000°－2500°燃烧最高压力: 30bar－60bar排气冲程排气阀打开：40°－90°下止点前ANQ 38°下止点前

AWL28º下止点前

APS38°下止点前

ATX38°下止点前排气阀关闭：上止点后 ANQ 8°上止点前

AWL8°上止点前

APS 8°上止点前

ATX 8°上止点前气流速： 约为音速尾气温度：约900°C空气燃油点火最佳燃烧发动机内充分燃烧空气系数:空气与燃油混合气只有在特定的混合比例下，才能充分点火燃烧充分燃烧1kg汽油，需14.8kg（约12m3）空气（指化学比例）在此比例时，空气系数l==1l>1空气过多，稀混合气l<1空气过少，浓混合气理论需求量空气供给量燃油1kg空气14,8kg燃油1kg空气14,8kg空气系数:空气不足0－10％时，发动机发出最大功率.l=1.....0,9在空气过剩约10％时，油耗最小l~1,1空气不足时燃油不能充分燃烧因此，废气中有害物质增多.空气过剩时，功率下降，燃烧温度升高一、外部轮系的组成、调整方法及要求二、机体及曲柄连杆机构缸盖螺栓金属缸垫缸套螺纹三、混合气形成及进气系统长进气道发动机在低转速时，空气经过长的进气道，使气缸充气最佳，且扭矩增大。短进气道发动机在高转速时，空气流经短进气道，可提高效率。真空单元进气道可变进气道扭矩带进气歧管转换的发动机扭矩曲线固定式进气歧管的扭矩曲线扭矩功率功率带进气歧管转换的功率曲线固定式进气歧管的功率曲线扭矩功率1-油封

更换

注意安装位置2-10Nm3-10Nm4-O型环

用于喷油阀

更换5-燃油分配管

带喷油阀6-10Nm7-10Nm8-上部冷却液管9-10Nm10-O型环

用于上部冷却液管

更换11-进气管

检查转换功能:12-20Nm13-Stütze

用于进气歧管14-25Nm1-真空控制单元2-压力弹簧3-转换辊4-进气歧管5-单向阀

安装位置 蓝色一侧朝Y件6-Y-件7-进气歧管转换阀-N1568- 10Nm9- 固定板10-橡胶套11-隔套12-垫圈

锥面朝进气歧管13-油封

损坏时，必须更换14-油封

用于转换辊15-6Nm怠速开关节气门电位计怠速电机应急弹簧怠速节气门电位计节流阀体圆筒形特殊性节流阀体进气道形状齿型带轮系多气门技术优点:排量小，功率大发动机效率高，油耗低扭矩特性好，牵引力大结构小巧，发动机质量小充气效率高多气门排气门杆中充有钠970ºC钠变成液体液体钠可迅速传导热量温度可降低100ºC延长排气门寿命充钠加强加强进气门开、关时刻：发动机转速低时，进气管内混合气随活塞运动，活塞运动慢。进气门应提前关闭，以避免混合气回流进气管。发动机低速时，进气凸轮轴相位应提前调整。可变进气相位进气门开、关时刻：发动机转速高时，进气管内气流快，活塞在向上运动过程中，混合气应可继续涌入气缸，为增加混合气量，进气门延迟关闭。排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调节阀N205液压缸排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调整器（与链条张紧器一体）功率调整调整功率时，链条下部短，上部长，进气门延迟关闭。进气管内气流速高，气缸充气量足。因此高转速时，功率大。排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调整器扭矩调整凸轮轴调整器向下拉长，于是链条上部变短，下部变长。因为排气凸轮轴被齿形带固定了，此时排气凸轮轴不能被转动，进气凸轮轴被转一个角度，进气门提前关闭。在这个位置时，在中、低转速，可获得大扭矩输出.怠速怠速时，进气门延迟关闭.扭矩调整转速在1000rpm以上时，进气门提前关闭。左侧凸轮轴调整器向下，右侧调整器向上运动。功率调整转速在3700rpm以上时，左侧凸轮轴调整器向上，右侧调整器向下运动，进气门延迟关闭。涡轮增压系统增加空气进气量，增加循环供油量，提高了升功率和升扭矩。提高了整机的使用经济性。组成部件工作原理空气增压过程N75G70G28G31通电时，管路通断电时，管路通旁通阀增压压力调整过程

尾气叶轮进气叶轮通三元催化转换器新鲜空气旁通阀来自电磁阀N75的高压空气电磁阀N75的高压空气通燃烧室燃烧室尾气断电时，管路通通电时，管路通空气再循环机械阀超速切断工况增压调节电磁阀N75插头通空气高压端通空气低压端断电时，通道通压力调节控制单元增压调节电磁阀润滑系统校准安全阀单向阀机油循环与进气管相连连接点曲轴箱冷却系统旁通管路节温器冷却液膨胀罐机油冷却器冷却液温度传感器冷却液泵热交换器冷却液循环示意图发动机管理系统电控汽油喷射及点火系统的发展史电控汽油喷射及点火的优点工作原理电控汽油喷射及点火系统主要由下列四部分组成：

进气系统供油系统点火系统控制系统

进气系统燃油系统燃油分配管汽油滤清器压力调节器油箱供油系统燃油泵G6燃油压力调节器喷嘴N30-33燃油箱

燃油滤清器活性碳罐电磁阀N80活性碳罐进气岐管燃油管燃油回流管燃油泵

燃油泵装在油箱内，涡轮泵由电机驱动。当泵内油压超过一定值时，燃油顶开单向阀向油路供油。当油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。燃油泵1

进油侧 4电机

a无压力2单向阀 5单向阀

c有压力3转子叶片泵 6出油口

怠速进气压力影响燃油压力。怠速时，如进气压力高，则通往油箱的管路开的就大。

全负荷进气压力影响燃油压力。全负荷时，如进气压力低，则通往油箱的管路开的就小。

压力调节器油压调节器

喷油器

多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。多点喷油系统每缸有一个喷油器。英文称为multipointinjection.简称为MPI。

滤网电磁线圈针阀单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上，各缸共用一个喷油器。英文为singlepointinjection.简称为SPI。为了使发动机发出最大功率，应使最高燃烧压力出现在上止点后10°～15°左右。

点火过迟：使发动机功率下降，油耗增加。

点火过早：使功率下降，还容易产生爆震。发动机的最佳点火提前角，不仅要使发动机的动力性、经济性最佳，还应使有害排放物最少。点火系统在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口（例如转速、负荷、温度、压力等）。最主要的输出接口是控制接口，它控制外部执行机构的动作（例如：喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等）。

控制系统控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成。

电子控制单元

ECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号，根据发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提前角等），进行控制决策的运算，并输出相应的控制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外，还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等，由于共用一个ECU对发动机进行综合控制，所以也被称为发动机管理系统。

中间的金属方盒为电子控制单元，箭头指向电子控制单元的部件为传感器，箭头从电子控制单元出去的部件为执行器。传感器

传感器是感知信息的部件，负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。执行器

传感器执行元件发动机电控电路图传感器信号类别

主信号校正信号附加信号传感器____________________主信号_____________________________________传感器校正信号______________________________传感器校正信号空气流量传感器

用来将吸入的空气量转换成电信号送给ECU，作为决定喷油量的基本信号之一。空气流量计型式热膜式信号空气流量作用确定喷油量确定点火时间温度电阻流量传感器污物沉积热电阻空气入口发动机转速传感器转速传感器、曲轴位置传感器转速传感器用来测量发动机转速，以确定基本喷油量和基本点火提前角。曲轴位置传感器用来确定相对于每缸压缩上止点的喷油定时和点火定时，在顺序喷射发动机上还需要有判缸信号。磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器。它是通过磁力线的变化来检测发动机的转速，并通过信号盘上的缺口获得上止点信号。

发动机转速传感器信号传感器主信号

APS,ATX空气流量计发动机转速传感器传感器主信号

ANQ空气流量计发动机转速传感器电子油门传感器油门踏板位置G79，G185传感器主信号

APS,ATX踏板传感器传感器主信号

ANQ踏板传感器霍尔传感器

霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器。它是一种利用霍尔效应的信号发生器检测信号。

霍尔传感器信号传感器校正信号

APS,ATX霍尔传感器传感器校正信号

ANQ霍尔传感器节流阀体怠速开关节气门电位计怠速电机应急弹簧怠速节气门电位计组成怠速开关怠速节气门电位计节气门电位计怠速电机应急弹簧节气门位置传感器（节气门电位计）它通过一个电位计检测节气门位置，在Mono-jetronic

燃油喷射系统中，起到一个负荷传感器的作用。在其它喷油系统中，它用来检测发动机的节气门的开度和加速、减速信号。

传感器校正信号

APS,ATX节气门控制单元传感器校正信号

ANQ节气门控制单元(氧)传感器(氧)传感器G39(氧)传感器加热器Z19前排气管氧传感器在三元催化转化器的上游安装一个氧传感器，用来检测混合气的空燃比比化学计量比浓还是稀，向ECU发出反馈信号，调节喷油量，将混合气空燃比控制在化学计量比附近使三元催化转化器转换效率最高。这种控制方式称为闭环控制方式。最常用的氧传感器是氧化锆式氧传感器。氧化锆传感器内侧通大气，外侧裸露在排气中。如果陶瓷体内侧大气中含氧量与陶瓷体外侧的含氧量不同时，在氧化锆内、外两侧极间就产生一个电压。当混合气稀时，氧化锆产生的电压（接近于0V）。当混合气浓时，氧化锆元件产生的电压高（约1V）。

在化学计量比附近，电压有突变，氧传感器起到一个浓、稀开关的作用。只有采用EFI闭环控制系统，才能将空燃比控制在化学计量比附近，使三元催化转化器的净化效率最高。而化油器式发动机是无法实现此要求的。

闭环控制系统的作用：使每辆汽车在满足汽车性能要求的条件下，减少有害排放物。可减少各新车之间由于制造装配等因素造成有害排放物的差异。减少由于车辆老化使发动机有害排放物恶化。

传感器校正信号

APS,ATX氧传感器传感器校正信号

ANQ氧传感器为了满足发动机各种工况的要求，混合气的空燃比不能都采用闭环控制，而是采用闭环和开环相结合的策略。

主要分为三种控制方式：

1.冷起动和冷却水温度低时，通常采用开环控制方式。

由于起动转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需对燃油进行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度增加，空燃比逐渐变大。

2.部分负荷和怠速运行时，此时可分为两种情况：

若为了获得最佳经济性，可采用开环控制方式，将空燃比控制在比化学计量比大的稀混合气状态下工作。

若为了获得低的排放，并有较好的燃油经济性，必须采用电控汽油喷射系统加三元催化转化器，进行空燃比闭环控制。

图中虚线部分为未加三元催化转化器时，CO、HC和NOx排放浓度与空燃比的关系。实线部分采用三元催化转化器后CO、HC和NOx与空燃比的关系。从图中可看出采用三元催化转化器时只有当空燃比在化学计量比附近很窄范围内HC、CO和NOx排出浓度均较小。装有电控汽油喷射发动机采用闭环控制方式，才能使混合气空燃比严格控制在化学计量比附近很窄的范围内，使三元催化转化器净化效率最高。

3.节气门全开时，采用开环控制

为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热，采用开环控制，将混合气空燃比控制在12.5～13.5范围内。此时发动机内混合气燃烧速度最快，燃烧压力最高，因而输出功率也就越大。

窗口(氧)传感器工作图在窗口90%范围内,污染程度最小。工作区。构造宽频带型传感器外形尺寸比跳跃型传感器仅大几毫米。1单元泵2能斯托单元3传感器加热器4外界空气通道5测量室6放氧通道更换传感器时，必须线与插头同时更换。装于三元催化反应器后。核心为陶瓷材料，两边有涂层。

涂层的优点是：对尾气中的氧浓度更敏感。

两边涂层的氧浓度不同，产生电压信号。

外形没有改变。插脚为4个。监控三元催化转换器是否正常工作。平面型传感器外部空气电压信号尾气带有涂层的极板控制单元装在三元催化反应器前。插头为6脚。调整更精确、更精细。通过单元泵工作，可将尾气中的氧吸入测量室，单元泵工作所用电流，即为传递给控制单元的电信号。控制的电压值在450mv附近。宽频带型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1.举例：混合气过稀时，泵在原来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。加大喷油量。同时减少单元泵的工作电流1.举例：为能使电压值尽快恢复到450mv的电压值，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，控制单元将其折算成电压值信号。2.举例：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，泵入测试室的氧量少。2.举例：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。温度传感器水温传感器都采用负温度系数的半导体热敏元件。

通常安装在发动机出水口处。敏感元件由铜套封住。水温低时，热敏电阻值大，ECU检测到的电压高。ECU增加喷油量，改善冷机的驱动性能。反之，减少喷油量。热敏电阻裸露在大气中，用以检测发动机的进气温度，进气温度传感器安装在空气滤清器的壳体内，也可安装在空气流量计的空气流量测量部位。

由于进气密度随温度改变而变化，因此ECU必须根据进气温度信号对喷油量进行修正，以获得最佳的空燃比。

压电陶瓷信号线电插头爆振传感器爆震控制

爆震会使气体强烈振动，产生噪音；也会使火花塞、燃烧室、活塞等机件过热，严重情况会使发动机损坏。

在发动机结构参数已确定的情况下，采用推迟点火提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一。

装有爆震传感器的发动机能检测爆震界限，通过电子控制单元将点火时刻调到接近爆震极限的位置，从而改善了发动机的性能。

当发动机出现爆震时，ECU根据爆震程度，推迟点火时刻，爆震程度大的，不仅推迟的角度大，而且是先快后慢，直到爆震消失为止。为了保证良好的发动机性能，爆震消失后，又将点火提前角逐步加大，增加的速率也分为快、慢两种。当发动机再次出现爆震时，点火提前角再次推迟。通常点火提前角推迟的速率要大于点火提前角增加的速率。

爆震传感器爆震传感器安装在发动机缸体上，对四缸直列式发动机，它装在2缸和3缸之间；对V型发动机，每侧至少有一个爆震传感器。目前应用最多的是宽频带共振型压电式传感器。

通过检测缸体表面的震动信号，以判断发动机是否产生爆震。

3°3º5秒5秒1º1º点火角为12º爆振燃烧非爆振燃烧爆振传感器工作传感器校正信号

APS,ATX爆震传感器传感器校正信号

ANQ爆震传感器传感器校正信号

APS,ATX冷却液温度传感器进气温度传感器传感器校正信号

ANQ冷却液温度传感器进气温度传感器执行元件执行器为点火模块和点火线圈。最常见的为无分电器点火系统，它是两个气缸共用一个点火线圈。目前也有采用每个气缸一个点火线圈的。

点火控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。执行元件燃油泵油泵继电器执行元件燃油泵

APS,ATX执行元件燃油泵

APS,ATX执行元件燃油泵

ANQ执行元件点火线圈执行元件点火线圈

APS,ATX执行元件点火线圈

ANQ执行元件喷油阀喷油阀

APS,ATX执行元件喷油阀

ANQ执行元件执行元件节气门控制单元执行元件节气门控制单元

APS,ATX执行元件节气门控制单元

ANQ执行元件进气歧管转换电磁阀，凸轮轴调整电磁阀和活性碳罐电磁阀执行元件进气歧管转换电磁阀，凸轮轴调整电磁阀和活性碳罐电磁阀APS,ATX执行元件进气歧管转换电磁阀，凸轮轴调整电磁阀和活性碳罐电磁阀ANQ在三元催化转换器中进行如下反应:HC与O2反应，生成H2O和CO2CO与O2反应，生成CO2NOX剥离氧原子，生成N2和CO2.化学反应条件：发动机混合气由传感器控制在＝1左右.N2

是空气成分之一.CO2无毒，但可造成温室效应为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。

采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。采用集成诊断系统

带有在集成诊断系统OBD-II的发动机管理系统。缸内直喷汽油发动机

采用电控缸内直接喷射方法，在火花塞附近供给浓混合气，以利着火；在其它区域供给稀混合气，进行分段喷油。达到分层燃烧的目的。据报导空燃比为30时，仍可燃烧。此种方法可节约燃料三分之一以上。为了减少稀燃时的NOx,在排气系统中安装了