奥迪4L_TFSI_发动机

奥迪4L_TFSI_发动机 服务 奥迪1.4L TFSI发动机 自学手册432 奥迪公司为入门级客户群引入了1.4L TFSI发动机作为最新的动力装置。新款发动机根据所谓的“缩减尺寸概念”系统开发而成。它朝更高的燃油效率和更清洁的发动机发展方向迈出了一大步。换句话说，这意味着无增压发动机将会被小型化的涡轮增压发动机所替代。总之，缩减尺寸的目的就是减少整车的重量，来减小摩擦力，改进燃油效率，降低排放，当然，也创造一种更为紧凑且占用空间更小的发动机。这在车辆的空间利用方面，更有优势。 1.4L TFSI发动机是大众公司联手奥迪公司一起研发的，并将用于集团下属的所有品牌。该合资项目是在大众1.4L TSI双增压发动机的基础上开发的。 新款1.4L TFSI发动机将用于奥迪A3和A3 Sportback车型上。它的定位介于1.6L MPI发动机(75KW)和1.8L TFSI发动机(118KW)之间。这款发动机最大输出功率为92KW(125bhp)，最大扭矩为200Nm，且比同尺寸的其他发动机燃油效率更为卓越，是顾客可期待的动力性与经济性相结合的动力装置。1.4L TFSI发动机结合长行程6档手动变速箱或7档双离合器变速箱，形成理想的动力总成组合，给驾驶员带来非凡的驾驶乐趣。 本自学手册的目的 您可在本自学手册里了解到1.4L TFSI发动机的结?购凸ぷ鞣绞健,灰险嬖亩帘咀匝植幔湍芑卮鸪鱿铝形侍猓?- 该发动机的机械结构如何, - 机油供给系统如何工作, - 空气供给系统的特征是什么, - 冷却系统如何工作，在维修时需要注意什么, - 改进的燃油系统的特征是什么, - 废气涡轮增压器的结构如何, - 发动机管理系统的新特征是什么, - 在维修时需要特别注意哪几点, 目录 引言............................................................. 6 发动机机械结构 气缸体........................................................... 曲轴驱动机 构..................................................... 曲轴箱通风系统................................................... 曲轴箱强制通风系统............................................... 活性炭罐过滤系 统................................................. 气缸盖........................................................... 带筋三角皮带..................................................... 链条传动装置..................................................... 8 9 11 14 15 16 18 19 机油循环系统 润滑系统......................................................... 机油供给..................................................... 改进的机油过滤器................................................. 自调节的双离心机油泵............................................. 20 22 23 24 冷却系统 双循环冷却系统................................................... 温度控制装置..................................................... 节温器........................................................... 26 28 30 燃油系统 燃油系统(概览)................................................. 系统部件......................................................... 混合气控制....................................................... 32 38 39 进排气系统 废气涡轮增压器.................................................... 进气系统.......................................................... 增压压力控制...................................................... 增压空气冷却 器.................................................... 40 42 43 45 发动机管理系统 1.4L TFSI发动机系统概览........................................... 发动机控制单元.................................................... 48 50 维修 保养工作.......................................................... 专用工 具.......................................................... 51 52 附录 术语 表............................................................ 自测............................................................ 自学手册.......................................................... 53 54 55 此自学手册描述了新车型的结构与功能，新部件或新技术。 此自学手册不是维修手册。 给出的数据只是为了方便读者理解，且只与出版本自学手册时的软件版本号相适应。 关于保养和维修工作的 信息，请参考最新的技术文献。 中带()号或斜体的内容会在自学手册后面的术语表中作出相应的解释。 参考资料 注意 引言 技术简介 - 单缸四气门和涡轮增压的四缸汽油发动机 - 发动机缸体 铸铁曲轴箱， 锻钢曲轴， 曲轴驱动油底壳上的链条机油泵， 发动机前端正时齿轮链条装置 - 气缸盖 四气门气缸盖， 单个进气凸轮轴调整器 - 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 - 燃烧过程 均质直喷 - 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 - 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 - 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 6 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。 技术数据 发动机标识字母 CAXC 发动机型式 四缸直列发动机 排量(cm3) 1390 最大功率(KW(bhp)) 92(125)/5000rpm 最大扭矩(Nm) 200/1500-4000rpm 每缸气门数: 4 缸径(mm) 76.5 冲程(mm) 75.6 压缩比 10.0 : 1 点火顺序 1–3–4–2 发动机重量Kg 约129 发动机管?硐低?Bosch MED 17.5.20 燃油标号 95号汽油 混和气 直喷/完全由电子节气门控制，高压燃油泵:HDP 3Hitachi废气排放 欧4 尾气处理 排气系统附近装有陶瓷制成的三元催化转化器，催化转化器前部和尾部各有一个非线性传感器 CO2排放量(g/Km) 154 7 扭矩/功率曲线 最大扭矩(Nm) 最大功率(KW) 发动机转速(rpm) 发动机机械结构 气缸体 1.4L TFSI发动机气缸体由含片状石墨的铸铁制造。它是一种开舱式结构。 这种结构概念下，包覆在气缸内的水套开口向上。 这使得气缸上部加热区域可获得更好的冷却。 5个曲轴轴承盖也由铸铁制造。主轴承瓦是两种不含铅材料的复合轴瓦。它们用来承受复杂的冲击力。这意味着上部和下部的轴瓦含有不同的材料属性。 油底壳由铸铝制成。它带有机油液面/温度传感器G266，放油螺栓和机油泵(用螺栓连接到气缸体)。 油底壳内底部有规则的棱纹结构，有助于提高发动机机油冷却效率。油底壳使用液体密封胶与气缸体连接密封。 密封法兰安装在曲轴上用来密封发动机动力传输侧。该法兰上也装有发动机转速传感器G28。使用铝合金的正时护罩来密封正时侧。 使用金属弹性体衬垫。安装正时护罩前两个内部O形环一定要更换。也可以更换曲轴油封。 正时护罩的其它功能: - 集成油气分离器的曲轴箱通风系统 - 发动机支承和机油过滤器壳体 8 气缸盖衬垫 气缸体 正时护罩 密封法兰 发动机转速传感器G28 轴瓦 轴承螺栓 正时护罩的金属衬垫 主轴承 油底壳 曲轴驱动 曲轴 锻钢曲轴在5个轴承上旋转。 第三个主轴承结构是止推轴承，并限制曲轴的轴向间隙。链轮安装在正时侧。 曲轴颈上带O形环的隔套将链轮和带筋三角皮带轮连接起来。 所有部件通过多功能平头螺栓连接。 9 活塞环 活塞销弹簧卡环连杆连杆衬套 连杆轴瓦 多功能平头螺栓 隔套 链轮 带筋三角皮带轮O形环 曲轴连杆轴瓦盖活塞 发动机机械结构 链轮 链轮安装在正时侧。 通过曲轴上的凸起和链轮上匹配的凹槽，将链轮安装在正确的位置上。 活塞 活塞具有FSI特性结构，纯铸铝制造。 为减少排气侧的热应力，机油喷嘴从底部将发动机机油溅射到活塞顶部。当压力超过2bar时喷嘴打开。机油喷嘴通过螺栓与主油道相连。 为减少摩擦，活塞裙部涂有石墨层。安装的活塞环结构也进行了摩擦最优化处理。 活塞销安装在浮动位置上，并用弹簧卡环固 定。 10 连杆 1.4L TFSI发动机使用折断型连杆。 连杆轴瓦盖采用无负载的两种复合材料。 上部和下部的轴瓦是一样的。尾部的连杆衬套由铜制成。 连杆轴瓦是交叉椭圆形的，可以加强机油供给以及降低变形的发生趋势。 曲轴箱通风系统 在1.4L TFSI发动机中，曲轴箱通风系统和油气分离器集成在正时护罩上。窜气经过一定的管路进入发动机进气歧管内。 由于在发动机运行期间，进气管道里存在不同的压力状态，窜气必须根据发动机运行状态选择进气管道的不同进入点。 窜气进入点由集成在通风管道上的阀门单元控制。 11 带油气分离器的曲轴箱通风系统阀门单元 涡轮增压器入口 来自油气分离器的机油回流管 压力软管 进气歧管入口 发动机机械结构 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。 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。 12 通向曲轴通风系统的阀门单元 油气分离器“洁净的”气体机油回流管“不洁净”的窜气机油收集腔(虹吸管) 阀门单元 窜气由集成在通风管路上的阀门单元控制。 在发动机低转速时的位置 在发动机低转速时，进气管接近真空状态。 在这个状态下，因为压力坡度较陡，窜气允许通过节气门下方通风管的支管。 在这个工作状态，来自活性炭罐滤清器的气体没有被分离。 限流器 在发动机中速及高速时的位置 当废气涡轮增压器产生压力时，阀门单元关闭了通向进气歧管的管路。同时，另一个支管打开，允许流过废气涡轮增压器入口的上部。 在这个工作状态中，需要分离来自活性炭罐滤清器的气体，也要和进气空气相混合。 压力调节器 安装在阀门单元上的限流器(见上方的示意图)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。 13 膜片关闭 来自正时护罩的窜气 膜片打开 通往进气歧管的连接插头 膜片打开 来自正时护罩的窜气 通往废气涡轮增压器的连接插头 来自活性炭罐滤清器的连接插头 膜片关闭 发动机机械结构 曲轴箱强制通风系统 通过带内置单向阀的软管，曲轴箱实现内部自动通风。 这样可以使新鲜空气通过护罩上的连接插头从空气滤清器直接进入曲轴箱。 单向阀防止窜气从“不洁净”的气缸体中流出。 通向空气滤清器方向的阀门切断。 总之，曲轴箱强制通风系统的目的是促进由气缸体和发动机机油释放出来的燃油和水的冷凝。 14 单向阀 膜片打开 通往气缸盖罩的连接插头 来自空气滤清器的连接插头 空气滤清器壳体的连接插头 空气滤清器 通往气缸盖罩的连接插头 15 活性炭罐滤清器系统 活性炭罐滤清器管路直接和邻近的阀门单元通风管路的连接插头相连接。 该系统和曲轴箱通风系统的功能大体相同。 阀门单元 通往涡轮增压器在进气歧管的活性炭罐滤清器连接插头 活性炭罐滤清器系统电磁阀1 N80 来自活性炭罐容器 电气接口 通向燃油箱的连接插头 活性炭罐 通往阀门单元 发动机机械结构 16 气缸盖 技术要求: - 带双凸轮轴基座的铝制气缸体 - 每缸四气门 - 阀门由凸轮轴与液压气门挺杆控制 - 进气门:带感应硬质基座的固态气门杆 - 排气门:带感应硬质基座的固态气门杆 - 单个气门弹簧 - 可变进气凸轮轴基于叶片调整器的工作原理，调整角为40?曲轴转角，借助一个锁止螺栓在发动机关闭时调整点火延迟位置 - 进气凸轮轴正时调节阀-1- N205安装在气缸盖罩上方 图例 - 霍尔传感器 G40，用螺栓安装在气缸盖上方，负责检查进气凸轮轴的调整器和第1缸的传感器 - 三层金属气缸盖衬垫 - 进气凸轮 轴驱动高压燃油泵的四叶片凸轮 - 安装在气缸盖罩的高压燃油泵 - 铸铝气缸盖罩 - 气缸盖罩上有三个凸轮轴轴承(减少轴承摩擦)，密封盖和气缸盖罩用来限制轴向间隙 - 使用液体密封胶密封气缸盖和气缸盖罩 1 喷嘴 N30 - N33 15圆柱挺杆 2 密封盖 16高压燃油泵 3 机油筛 17排气凸轮轴 4 排气门 18密封盖 5 排气门导轨 19进气凸轮轴 6 气门杆密封圈 20支撑件 7 气门弹簧支架 21液压气门挺杆 8 气门挡块 22气门弹簧支架 9 可变气门正时机构 23气门弹簧 10 凸轮轴链轮 24进气门导轨 11 进气凸轮轴正时调节阀N205 25进气门 12 气缸盖罩 26气缸盖螺栓 13 气缸盖罩螺栓 27机油压力开关 F1 14 霍尔传感器 G40 28气缸盖 注意 每次安装完气门机构后必须检查凸轮轴的轴向间隙。 要了解此步骤的详细信息，请参阅维修手册。 17 发动机机械结构 进气道 相比于先前的FSI发动机，该进气道是扁平形的。 它们通过一个导流板被分成两半。燃烧室内，FSI特有的导向气流，是由流经气门座上边缘和进气门底部的轮廓边缘的气流实现的。 由于这个原因，它可以充当辅助的进气歧管风门。 进气凸轮轴调整器增强了发动机的扭矩特性。 进气管中的气流 18 带筋三角皮带的传动 冷却液泵，交流发电机和空调压缩机通过皮带传动驱动。一个张紧轮，与一个滑轮一起，产生所要求的皮带张紧度。 使用有6个凹槽的带筋三角皮带。 示意图显示的是带选装空调系统发动机的皮带轨迹。 滑轮 交流发电机 张紧轮 空调压缩机 进气凸轮轴 气缸盖罩 进气口连接插头 气缸盖 隔板 冷却液泵曲轴皮带轮 链条传动装置 1.4L TFSI发动机由无需维护的链条传动装置所驱动。链条传动装置是双轨的。 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。 对于凸轮轴的链条传动，使用一个链条张紧器，利用机械弹簧与匹配发动机机油循环管路的机油压力来预紧。 凸轮轴链条依靠另一侧用螺栓固定的滑轨来导向。张紧导轨用于另外一侧的导向。它以可旋转的方式安装在顶部。链条张紧器在底端起作用。 机油泵驱动 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。 机油泵链条传动依靠弹簧按压链条张紧器来张紧。 19 带叶片调整器的进气凸轮轴链轮 排气凸轮轴链轮 凸轮轴传动链条 滑轨 用于驱动凸轮轴和机油泵的链轮 张紧导轨 液压链条张紧器 滚子链(用于SOP) 弹簧按压链条张紧器 链条(以后再作介绍)机油泵链轮 机油循环系统 20 润滑系统 图例 1. 机油筛 2. 机油泵 3. 冷启动阀门 4. 单向阀(集成在机油泵上) 5. 机油油位/油温传感器G266 6. 放油阀 7. 集成在机油滤清器上的单向阀 8. 机油滤清器 9. 机油压力开关 F1 10. 油水分离器 11. 凸轮轴调整器 12. 凸轮轴正时调节阀-1- N205 13. 气缸盖上的机油筛 14. 机油冷却器 15. 链条张紧器 16. 集成阀门的机油喷嘴(用于冷却活塞)17. 废气涡轮增压器 低压循环管路 高压循环管路 A 凸轮轴轴承 B 支撑部件 C 连杆轴承 D 主轴承 正时护罩 气缸盖罩 油底壳 注意 关于机油压力阀，请参阅维修手册。 21 气缸盖气缸体 机油循环系统 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 i0.6)。 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。 发动机上的机油循环系统 发动机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。 废气涡轮增压器 22 机油滤清器 活塞冷却喷嘴 电控双离心机油泵 机油回流管 机油进油口低压循环管路 高压循环管路 改进的机油滤清器 今后，机油滤清器模块会被机油滤清器总成所替代，以配合正时护罩的使用。 和以前的机油滤清器模块不同，机油滤清器总成可以从上面装配便于维修。更换机油滤清器时，为确保没有机油溅到发动机上，正时护罩上的一个回流管在拆卸机油滤清器总成时，处于打开状态。这使得机油可以直接流回油底壳。在螺栓连接的条件下，此处由一个弹簧按压密封圈密封。 拆下机油滤清器总成时，内侧的阀门关闭以防止机油泄漏。 结构 在发动机运行时 通往涡轮增压器的供给管路 当更换滤清器时 23 正时护罩 机油滤清器总成通往涡轮增压器 来自机油泵 通往润滑点 弹簧(预压密封圈) 密封圈(当滤清器螺栓拧紧时密封机油回流管) 从正时护罩到油底壳的循环管路 机油循环系统 自调节的双离心机油泵 利用自调节的双离心泵作为机油泵。与无自调节的泵相比，它具有如下优点: - 机油压力是按流量调节的，维持在3.5bar左右。 - 因此，与传统的泵相比，该类泵可节省30的发动机功率。 - 由于较低的循环率，机油质量的恶化情况减少。 - 由于获得了恒定的机油压力，可降低机油油沫的产生。 通过流量调节，在任何特定时刻，该泵按需输送发动机机油量(接近3.5bar的压力)。 相反，无自调节的泵通过一个压力调节阀排出超压产生的机油。 24 结构 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。 泵壳体链轮(驱动) 限压阀弹簧按压链条张紧器 链轮外部转子内部转子盖罩 调节环 调节弹簧驱动轴进气歧管 功能 内部转子通过驱动轴由链轮驱动，因此带动了外部转子。外部转子带着调节环一起旋转。内部转子和外部转子绕着不同的轴旋转。在旋转过程中入口端容积就会增加。机油吸入并输送到压力侧。由于压力侧容积的减小，机油就会挤压进入机油循环系统。 在泵的压力侧有一个限压阀(冷启动阀门)用于保护发动机不受过高压力的损害。它在压力接近6bar时打开。泵调节是一个动态过程，直接取决于发动机的扫气容积。 增加输送率 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。 降低输送率 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。 发动机转速的增加也会产生更高的机油压力。维持恒压时要满足这种要求，必须匹配机油泵的输送率。 其通过泵的旋转调节环来完成。恒压确保在整个发动机转速范围中有足够的机油在循环使用。由于调节环的旋转，外部转子也在自动调节。结果内部转子和外部转子的旋转轴改变了，同时也改变了泵腔的容积。 当泵的供给侧的压力改变时，如在机油循环系统中鹘诨坊嶙远,晒潭ㄔ诘鹘诨飞喜沧霸诒每巧系牡鹘诘纱俣 压力侧 吸入侧 来自油底壳 压力侧 吸入侧 25 调节环 外部转子 内部转子 调节弹簧 驱动轴在机油循环系统中在机油循环系统中 调节环 外部转子 内部转子 调节弹簧 驱动轴来自油底壳 冷却系统 双循环冷却系统 增压空气冷却器 冷却系统朝着降低发动机摩擦和达到清洁排放的目标系统性地发展。 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。但是两套循环管路通过一个限流器相连，并共用一个膨胀壶。 有必要分离这两个系统，因为它们可在不同的温度和压力条件下工作。两套冷却循环管路的温度差异可达100?。 当主冷却循环管路中压力过高时，单向阀关闭。这可防止主冷却循环管路中过热的冷却液进入增压空气冷却循环管路。 图例 .