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SSP522-TSI发动机设计和功能自学手册.pdf

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SSP522 TSI 发动机 设计 功能 自学 手册
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大众汽车学院 自学手册 522 2.0 l 162 kW / 169 kW TSI 发动机 设计和功能2 在本自学手册中,我们会向您介绍 EA888 发动机系列的 2.0 l 162 ?kW / 169 ?kW TSI 发动机。这是这款发动机 ? ? ? ? ? ? ?的第三代产品。2.0 l 162 ?kW / 169 ?kW TSI 发动机符合将要实施的 EU6 排放标准,并在匈牙利的杰尔 (Gyr) 工 ? ? ? ? ? ? ? 厂内制造。 这款发动机用于横置发动机模块化平台 (MQB) 中,所以可在大众集团内通用。 s522_777 有关 1.8 l 和 2.0 l 汽油发动机的更多信息,您可参阅自学手册 No. 337“配备涡轮增压器的 2.0 l ? ? ? ? ? FSI 发动机”以及 No. 401 “配备正时链条的 1.8 l / 118 kW TFSI 发动机”。 本自学手册向您介绍新开发产品的设计 和功能! ?手册中的内容将不再更新。 有关测试、调节和维修的最新信息,请参阅相 关的维修和保养资料。 重要 说明3 目录 介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 技术特性概览 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 发动机机械原理 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 气缸体 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 曲轴组件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 链条传动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 具有气门升程切换功能的气缸盖 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 曲轴箱排气装置和通风系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 油路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 油液供给概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 两段式外部齿轮机油泵 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 可切换活塞冷却喷嘴 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 冷却系统 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 冷却系统概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 创新型热量管理 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 供气装置和强制进气 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 增压空气系统的概述 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 涡轮增压器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 燃油系统 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 燃油系统概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 混合气的形成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 发动机管理系统 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 系统概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 维修和保养 ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50 特殊工具 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 新组件总成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 小测验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .534 介绍 在对着名的 EA888 发动机系列进行进一步开发的过程中,两个最重要的开发目标是:符合 EU6 排放标准;确 ? ? 保发动机在横置发动机模块化平台 (MQB) 中的可用性。其它开发目标还包括: - 减少二氧化碳的排放量 - 减轻发动机重量 - 减小发动机内的摩擦 - 在节省油耗的情况下优化性能和扭矩 - 减少运行噪音 技术特性概览 发动机机械结构 2.0 l TSI 发动机系列的开发涉及以下发动机机械特性: - 总计减重 7.8 ?kg - 集成了排气歧管的气缸盖 - 滚柱轴承平衡轴 - 更小的曲轴主轴承,现在只配有四个平衡块 - 通过电动废气旁通阀驱动的涡轮增压器 - 降低了油压 - 将油底壳分为了上部(铝制)和下部(塑料)两个部分 - 机油滤清器和机油冷却器集成安装在辅助装置托架中 s522_1235 发动机管理系统 2.0 l TSI 发动机系列中的发动机管理系统具有以下特点: - 进气凸轮轴和排气凸轮轴可调 - 电子可变气门行程 - 带有 TSI 和 SRE 喷油器的双喷射系统(直接喷射和进气歧管喷射相结合) - 带有旋转阀调节的创新式热量管理(发动机温度调节执行器 N493) - 可选式活塞冷却喷嘴 - 自适应氧传感器控制 - 采用高压分配点火的点火曲面控制式点火系统 - 进气歧管翻板 - 通过外齿轮油泵进行的两段式油压调节 - 带有电子节气门的全电控发动机管理系统 SIMOS 18.1 - 通过发动机管理系统实现不同功率版本(162 kW 和 169 ?kW) 技术数据 发动机代码 CHHB CHHA 类型 4 缸直列式发动机 排量 1984 cm 3 缸径 82.5 mm 行程 92.8 mm 每缸气门数 4 压缩比 9.6:1 最大输出功率 162 kW / 4500 - 6200 ?rpm 169 kW / 4700 - 6200 ?rpm 最大扭矩 350 Nm / 1500 - 4400 ?rpm 350 Nm / 1500 - 4600 ?rpm 发动机管理系统 SIMOS 18.1 燃油 超级无铅 RON 98 废气处理 一个三元催化转换器,前部有 一个用于测量涡轮增压器废气 排放的宽频带氧传感器,后部 有一个用于测量催化转化器废 气排放的 阶跃式氧传感器 排放标准 EU6 扭矩和性能图 CHHB 162 kW CHHA 169 kW 140 100 1000 3000 7000 [rpm] 180 220 260 300 [kW] [Nm] 5000 340 60 40 80 100 120 140 160 380 420 460 500 180 200 220 s522_0766 发动机机械原理 气缸体 气缸体进行了系统化的重新设计,与之前的车型相比,仅气缸体就减重 2.4 kg。 气缸壁厚度从约 3.5 ?mm 减至约 ? ? ? ?3 mm。 曲轴箱排气装置的粗粒机油分离器壳体完全集成安装在气缸体中。 粗粒机油分离器 密封凸缘 带挡板的油底壳上部 可调式外部齿轮机油泵 油底壳蜂巢状插入件 衬垫 油底壳下部 ?(由塑料制成) s522_063 灰色铸铁气缸体 3 mm 气缸壁厚度 ?7 曲轴组 以下所述的措施改善了内部摩擦性能,并减轻了曲轴组的重量。 曲轴 主轴承直径从 52 ?mm 减至 48 ?mm。平衡块的数量从 ? ? ? ?8 个减至 4 个。上部和下部主轴瓦采用两层构造,而 ? ?且不含铅添加物。曲轴减轻 1.6 kg。 连杆 连杆为剖分式连杆。不含铅添加物的双层曲轴轴瓦 用于主轴承的下连杆盖中。在连杆较小的一端没有 铜衬套。活塞销采用特殊表面,表面有碳涂层。 活塞 增加了活塞间隙,以减少在发动机暖机过程中的摩 擦。碳涂层也用于减少磨损。上活塞环为矩形环;中 间活塞环为锥面鼻形环;第三个活塞环是由两部分 组成的双锥螺旋膨胀环,用于撇油。 轴承支架 曲轴轴承盖通过螺栓固定到油底壳上部。这可以提 升发动机声音和振动在运行时的性能。 不含铅添加物的轴瓦 ?(作为合金元件) 带有碳涂层的 活塞销 由两部分组成的双锥螺旋 ?膨胀环 无铜衬套的 连杆小端 剖分式连杆 带 4 个平衡块的 ?曲轴 通过螺栓连接曲轴轴承盖和 ?油底壳上部 带有碳涂层的 活塞 s522_108 s522_052 s522_0058 发动机机械原理 链条传动 采用了前一车型的链条传动的基本设计,并进行了进一步开发。因为发动机油耗较低,链条传动力减小。针对 降低的油压相应地对链条张紧器进行了改装。高压 ?燃油泵 具有气门行程切换功能的 排气凸轮轴 排气凸轮轴 调节器 进气凸轮轴 调节器 齿形皮带传动 传动链 (机油泵) 可调式外部齿轮机油泵 带有滚柱轴承的 ?平衡轴 冷却液泵 皮带驱动式 ?冷却液泵 s522_007 链条张紧器9 发动机有一项新功能,是用于诊断链条伸长度的测试程序。 ?链条伸长度诊断检测发动机内的正时链是否被拉长。凸轮轴传感器和曲轴传感器通过凸轮轴与曲轴的相对位置 检测链条伸长度。 ?在故障存储器中存储下故障记录后,对链条张紧器进行目检来检查链条的伸长度。 ?如果位置多次超过凸轮轴特定的限值,故障存储器中会生成故障记录。 对发动机进行以下操作之后,必须对诊断程序进行更新,以便在维修之后诊断程序能够正常运行: - 更换了发动机控制单元 - 更换了连接至链条传动装置的发动机组件 - 更换了正时链或整个发动机 可看到 2 圈 = ? 链条正常 可看到 7 圈 = ? 更换链条 s522_110 s522_109 s522_124 带检查窗的链条张 紧器,用于诊断链 条伸长度 须注意,安装链条时的操作步骤和之前的车型是不同的。对链条传动装置进行操作之后,必须用诊 断测试仪对链条长度进行调整。 在操作链条传动装置时,遵循 ELSA 中的详细说明和信息。10 发动机机械原理 平衡轴 与之前的车型相比较,减轻了平衡轴上的重量。对于平衡轴的安装,部分是通过滚柱轴承实现的。此特性减少 了平衡轴的摩擦,尤其是在低运行温度范围和低油温范围内。滚柱轴承 平衡轴 导轨 惰轮 导轨 带旋入式卡箍的张紧 滑轨 曲轴链条链轮 齿形链条 平衡轴 滑动轴承 s522_006 有一套维修组件用于维修平衡轴。其包含两根平衡轴及其滚柱轴承。只有中等大小的滚柱轴承和大 滚柱轴承才能与平衡轴一起更换。较小的后滚柱轴承安装在气缸体内,无法单独更换。11 具有气门升程切换功能的气缸盖 2.0 l TSI 发动机的气缸盖完全进行了重新开发。现在将排气歧管集成安装到气缸盖中,这样废气再循环冷却可在 ? ?气缸盖内进行,废气在气缸盖内流动。进气和排气凸轮轴有可变气门正时功能。排气凸轮轴还有气门升程切换 功能,可让气门在两个不同的凸轮轮廓上打开和关闭。 冷却液温度传感器 G62 通过螺钉拧入变速箱侧的气缸中。该传感器安装在气缸盖中最热的位置,它可准确地记 ? 录温度变化,防止冷却液沸腾。 在维修车间文件中,按照如下所述分配用于气门升程切换的执行器: ?排气凸轮执行器 A 用于气缸 1 N580,排气凸轮执行器 B 用于气缸 1 N581,排气凸轮执行器 A 用 ? ? ? ? ? 于气缸 2 N588,排气凸轮执行器 B 用于气缸 2 N589,排气凸轮执行器 A 用于气缸 3 N596,排气 ? ? ? ? ? 凸轮执行器 B 用于气缸 3 N597,排气凸轮执行器 A 用于气缸 4 N604,排气凸轮执行器 B 用 于 气 缸 ? ? ? ? ? 4 N605。 排气歧管 进气凸轮轴 进气凸轮轴调节器 ?无级调节至 60° 曲轴角 排气凸轮轴调节器无级调节至 33° 或 34°曲轴角 ?气缸盖外壳 具有气门行程切换功能的 排气凸轮轴 用于气门行程切换的 ?执行器 冷却液温度传感器 ?G62 s522_00812 发动机机械原理 集成安装的排气歧管 使用集成式排气歧管可显着降低涡轮增压器涡轮之 前的废气温度。因为有耐高温的涡轮增压器,所以很 大程度上不再需要满负荷加浓来保护涡轮,尤其在 高转速时。这样可减少油耗和二氧化碳排放量。 因为排气通道所采用的排列方式,正在排气的气缸 内的废气气流不会影响到另一个气缸充气。从而可 让废气气流中整个流动的能量用于驱动涡轮增压器 的涡轮。 排气歧管 s522_009 另一项好处是,集成式排气歧管可让冷却液在发动机 暖机阶段热得更快。由此可在一段非常短的暖机阶段 之后使用创新型热能管理系统的可调式冷却模式。 ?因为氧传感器直接安装在集成式排气歧管后方,所以 能更快地达到最佳运行温度。 冷却风道 s522_08013 电子气门升程切换 通过排气凸轮轴上的电子气门升程切换以及进气和排气凸轮轴上的可变气门正时,实现了对每个气缸气体交换 的优化控制。较小的凸轮轮廓仅用于低转速。 ?何时使用凸轮轮廓以及使用哪个凸轮轮廓,均存储在图谱中。 此功能有以下好处: - 优化气体交换 - 防止废气回流到之前的 180°排气缸 - 入口打开时间更早,填充程度更佳 - 通过燃烧室内的正压差减少余气 - 提升响应性 - 在较低转速和较高增压压力下达到更高的扭矩 大凸轮轮廓 排气凸轮轴 小凸轮轮廓 滚轮摇臂棘爪 排气门 活塞 小开启行程 大开启行程 s522_11814 发动机机械原理 设计 为了在排气凸轮轴上两个不同的气门升程之间相互切换,此凸轮轴有 4 个可移动的凸轮件(带有内花键)。每 ? 个凸轮件上都装有两对凸轮,其凸轮升程是不同的。通过电执行器对两种升程进行切换。电执行器接合每个凸 轮件上的滑动槽,并移动凸轮轴上的凸轮件。这表明,每个凸轮件有两个执行器用于在两种升程之间来回切换。 凸轮轴中的弹簧加载式球体将凸轮件锁定在其各自的端部位置。凸轮轴的滑动槽和轴向推力轴承会限制凸轮件 的移动。因为设计包含了凸轮轴上的一对凸轮,所以滚轮摇臂棘爪的接触面更窄小。可移动凸轮件 带外花键的 ?排气凸轮轴 用球体和弹簧 锁定凸轮件 s522_111 s522_082 电子气门升程切换功能的结构和功能与主动式气缸管理系统 (ACT) 是类似的。 ?请参阅 SSP “5101.4 l 103 ?kW TSI 发动机内的主动式气缸管理系统 (ACT)”。 ?球体和弹簧会作为备件。15 用于气门升程切换的执行器 在两个电执行器(气缸 1-4 的排气凸轮执行器 A/B) ? ?的辅助下,每个凸轮件在排气凸轮轴上在两个切换 位置之间被来回推动。每个气缸的一个执行器切换 到更大的气门升程,另一个执行器切换到更小的气 门升程。 ?每个执行器由发动机控制单元 J623 的接地信号启动。 ?通过主继电器 J271 提供电压。 ?执行器的电流消耗约 为 3 ?A。 执行器 金属销 可移动凸轮件 排气 ?凸轮轴 复位斜面 s522_084 设计 每个执行器(气缸 1-4 的排气凸轮执行器 A/B)都 ? ?包含一个电磁线圈。金属销通过导管被向下移。在收 缩位置和伸展位置,金属销通过一个永磁铁被固定 在执行器壳体中的相应位置。 导管 金属销 电磁线圈 永磁铁 壳体 s522_07916 发动机机械原理 功能 当电流通过执行器电磁线圈时,金属销在 18-22 毫 ? 秒中被移动。 ?伸展的金属销接合到排气凸轮轴上凸轮件的相关滑 动槽中,并通过凸轮轴旋转推动滑动槽到相应的切 换位置。销通过机械方式在滑动槽(相当于一个复 位斜面)的作用下缩进去。 ?凸轮件的两个执行器被启动时,总是只有一个执行 器上的金属销移动。 永磁铁 缩入的金属销 伸展的金属销 s522_128 发动机控制单元根据重置信号得知金属销的当前位 置。当复位斜面推动执行器的金属销回到元件的导 管中时,生成一个重置信号。发动机管理系统可根据 哪个执行器发出重置信号来确定相关滑动装置的当 前位置。 重置信号 s522_129 故障的影响 如果一个执行器发生故障,则无法再执行气门升程切换功能。在这种情况下,发动机管理系统会尝试将所有气 缸切换为最近成功的一次气门升程切换。如果不成功,则所有气缸会切换至更小的气门升程位置。 ?发动机转速限制在 4,000 rpm,故障存储器中记录下故障。 ?EPC 警告灯亮起。 如果可切换到较大的气门升程位置,故障存储器中也会存储故障。 ?在这种情况下,不限制发动机转速,且 EPC 灯不亮起。17 在较低发动机转速范围下的凸轮轴位置 为了使这个负载范围内的气体交换性能更佳,发动 机管理系统通过凸轮轴调节器将进气凸轮轴提前、 将排气凸轮轴延迟。气门升程切换至更小的排气凸 轮轮廓,而且右侧执行器移动金属销。它接合滑动 槽,并将凸轮件移至小凸轮轮廓。 金属销 滑动槽 滚轮摇臂 棘爪 气门 凸轮件 执行器 s522_085 气门现在沿着较小的气门轮廓上下移动。两个小凸 轮的位置在某种程度上是交错的,确保气缸两个排 气门的开启时间是错开的。这两项措施会导致在废 气被从活塞中排到涡轮增压器中时,废气气流的脉 动减小,从而可在低转速范围达到较高的增压压力。 滚轮摇臂棘 爪在小凸轮 上运行。 小开启行程 s522_08618 发动机机械原理 部分负载和全负载下的凸轮轴位置 驾驶员加速,并从部分负载改变为全负载。气缸内的 气体交换必须适应更高的性能需求。 ?发动机管理系统通过凸轮轴调节器将进气凸轮轴提 前、将排气凸轮轴延迟。为达到最佳的气缸填充性 能,排气门需要最大的气门升程。为了实现此目的, 左执行器被启动,由左执行器移动其金属销。 金属销 滑动槽 滚轮摇臂棘爪 气门 凸轮件 执行器 s522_087 金属销通过滑动槽将凸轮件移向大凸轮。排气门现 在以最小的升程打开和关闭。 ?凸轮件也通过凸轮轴中的弹簧加载式球体被固定在 此位置。 滚轮摇臂棘 爪在大凸轮 上运行。 大气门开度 s522_088 最终的控制诊断不适用于这些执行器。19 曲轴箱排气装置和通风系统 新 2.0 l TSI 发动机曲轴箱排气装置和通风系统的压差较大。这对于发动机油耗具有积极作用。在开发过程中, ? ? 特别注意到尽可能地通过通道引导发动机内的旁通气体,以减少所需组件的数量。所以在这款发动机中,只需 要一条管路来引导涡轮增压器涡轮前清洁的旁通气体。 曲轴箱排气装置和通风系统包括: - 气缸体内的粗粒机油分离器 - 微细机油分离器通过螺栓固定到气缸盖罩上 - 用于引导洁净旁通气体的软管仅将气体引导至涡轮增压器 - 气缸体内的回油,油底壳蜂巢状插入件中有单向阀 - 压力调节阀,针对与外部空气的压差(负 100 毫巴)而设计 - 微细机油分离器上连接有活性炭过滤器 粗粒机油分离油雾分离 旁通气体流入进气歧管 回油管路中的单向阀 s522_016 油回流20 发动机机械原理 粗粒机油分离器 粗粒机油分离器属于气缸体的一部分。旁通气体通过粗粒机油分离器输送,在输送过程中会有几次方向的变 化。大滴油通过粗粒机油分离器中的挡板分离,然后通过回流油道流回油底壳中。经过大致清洁的旁通气体经 过气缸体内和气缸盖内的通道被导入微细机油分离器中。 曲轴箱内的粗粒机油分离 s522_071 s522_125 机油回流21 微细机油分离 气体通过曲轴箱内的通道流至气缸盖罩内的微细机油分离器。在此处,气体会先经过一个旁通阀,再进入一个 气旋分离器。当旁通气流过大时,旁通阀通过机械方式打开,且发动机转速非常高,以避免损坏密封件。 旁通气体在气旋分离器内以高达 16,000 rpm 的速度旋转,从而可将最为精细的油滴分离掉。分离掉的油滴通过 ? ?气缸体内的回流通道流回油底壳。在回流通道的末端是油底壳内的单向阀。该阀防止在压力不理想或横向加速 度较强的情况下、油液通过回流通道被吸回机油分离器中。 清洁的旁通气体从气旋分离器后方经过单级压力调节阀被输送出去。压力调节阀针对与外部空气的压差(负 100 毫巴)而设计。根据增压空气系统中主要的压力情况,清洁的旁通气体进入进气歧管(抽吸模式)或涡轮 ?增压器(增压操作)中。 气旋分离器 油回流 旁通阀 旁通气体流入微细 机油分离器 压力调节阀 将清洁的旁通气体 ?引至涡轮增压器 活性炭过滤器连接件 s522_01722 油路 油液供给概述 在开发机油供给系统的过程中,有以下几个主要目标: - 以两级压力调节器调节机油压力 - 减小可调式机油泵的比率 - 扩大低压段的转速范围 - 降低低压段的油压 - 使用电动切换活塞冷却喷嘴 - 将机油滤清器和机油冷却器用螺栓固定到辅助装 置托架上 辅助装置托架 除了机油冷却器和机油滤清器之外,以下组件也位于辅助装置托架上: - 机油压力开关 F22 - 用于降低油压的机油压力开关 F378 - 活塞冷却喷嘴控制阀 N522 - 用于驱动辅助装置的多楔 V 型皮带的自动张紧轮用于降低油压的机油压力开关 F378 (0.50.8 巴) 阶段 3 机油压力开关 F447 机油压力开关 F22 ? (2.33.0 巴) 活塞冷却喷嘴控制阀 N522 辅助装置托架 机油压力控制阀 N428 可调式外部齿轮机油泵 s522_018 拆下机油压力开关 F22、 F378 和 F447 之后必须将其更换。23 两段式外部齿轮机油泵 与前一款发动机上的机油泵相比,泵驱动比率有所 减小,以便泵运行得更慢。 ?泵仍然通过单独的链条由曲轴驱动。 滑动装置位于两段式外部齿轮机油泵中,从而能够 让两个泵齿轮沿纵向移动,实现两段式泵动力控制。 ?如果两个齿轮的高度完全相等,泵以最大的动力运 行;如果两个齿轮一起被推动,则泵以更小的动力 运行。 ?滑动装置由机油泵内的控制活塞和控制口移动。 控制活塞将调节过的油液导向滑动装置的左侧或右 侧,滑动装置根据油压纵向移动。 控制活塞由油压控制阀 N428 驱动。 ?由低压段切换到高压段是由负载和/或发动机转速决 定的。低于此限值时,泵以 1.5 巴的压力运行。 当达 ? ?到 4500 rpm 的转速时,泵会产生 3.75 巴的油压。 在高压段,发动机的最高转速仅可达 1000 rpm。 ?机油泵与 EA211 发动机系列中的可调式机油泵基本上相同。有关两段式外部齿轮机油泵的设计和 ? 功能的详细描述,请参阅 SSP No. 511新“ EA211 汽油发动机系列”。 泵齿轮 滑动装置 控制活塞 控制口 泵壳 吸入管 驱动装置 s522_02024 油路 机油压力控制电气组件 机油压力开关 F22 机油压力开关 F22 通过螺钉拧入机油滤清器下方的 ? 辅助装置托架。 信号的用途和任务 发动机管理系统通过此传感器检查机油泵是否在高 油压段运行以及其它情况。 故障的影响 如果机油压力开关故障,发动机控制单元的故障存 储器中会存储一条故障记录,且机油警告灯亮起。 机油压力开关 F22 辅助装置托架 s522_045 机油压力控制阀 N428 电磁阀通过螺栓固定到气缸体前边缘、辅助装置托 架下方。 任务和功能 电磁阀由发动机控制单元驱动,让外部齿轮机油泵 在两个压力段之间来回切换。为此,机油泵的控制活 塞根据切换状态通过控制口由电磁阀施加油压。控 制活塞的位置促成压力切换。 故障的影响 如果阀发生故障,则将闭合。机油泵在高压段运行。 s522_048 机油压力控制阀 N428 25 可切换活塞冷却喷嘴 并不是在发动机的每个运行范围中都需要对活塞顶 进行冷却。 这也是为什么此系列中的 2.0 l TSI 发动机 ? ? 会配备可切换式活塞冷却喷嘴。活塞冷却喷嘴控制 阀 N522 通过图谱驱动。当油压超过 0.9 巴时,机械 ? ? 电磁阀打开。控制阀和电磁阀安装在辅助装置托架 内,并连接至一个控制口。 活塞冷却喷嘴的切换可发生在油路的高压段或低压 段。另外一个机油压力开关(阶段 3 机油压力开关 ? F447)检测另一条油道中的油压并监控活塞冷却的 情况。机油压力开关在 0.30.6 巴的油压下关闭。 油道入口和活塞冷却 喷嘴 机械电磁阀 活塞冷却喷嘴控制阀 N522 ?控制通道 用于降低油压的机油 压力开关 F378 ?s522_02126 油路 活塞冷却喷嘴的激活 控制策略 通过发动机控制单元在图谱的辅助下驱动控制阀。 发动机控制单元使用发动机扭矩、发动机转速和机 油温度来计算图谱。如果机油温度低于 50°C,活塞 冷却喷嘴在 1,0006,600 rpm 的图谱范围内和约 30 ? ?Nm 的负载下保持关闭状态。如果机油温度高于 ? 50°C,活塞冷却喷嘴在 1,0003,000 rpm 的转速范围 ? ?内和 30100 ?Nm 的负载范围下保持关闭。活塞冷却 ? ? 喷嘴在图谱的所有其它范围内保持开启状态。 活塞冷却暂时停止 ?(油温 ?50°C) s522_113 对活塞冷却喷嘴的功能监控 在阶段 3 机油压力开关 F447 的辅助和活塞冷却喷 ? ? 嘴控制阀 N522 的诊断下,可监控到活塞冷却喷嘴 ? 是否正常工作以及活塞是否受到充分的冷却。 可发现以下故障: - 在需要机油压力的情况下,活塞冷却喷嘴上没有 油压 - 阶段 3 机油压力开关 F447 发生故障 - 在活塞冷却喷嘴关闭的情况下仍有机油压力 - 断开连接 = 活塞冷却喷嘴一直保持开启状态 - 接地短路 = 活塞冷却喷嘴关闭 - 接正极短路 = 活塞冷却喷嘴开启 无活塞冷却的影响: - 扭矩和转速限制 - 没有低油压段 - 组合仪表中的 EPC 灯亮起 - 出现发动机转速限制在 4,000 rpm 的信息27 活塞冷却喷嘴开启 在切断电流的情况下,活塞冷却喷嘴 N522 控制阀 ? 关闭。这也会使控制阀和电磁阀之间的控制口关闭。 然后,电磁阀将油压仅施加在一侧上,并沿着回位弹 簧移动,直到连接至活塞冷却喷嘴的通道可用。油液 从电磁阀流向其它的油道,然后再流向活塞冷却喷 嘴,由此激活喷嘴。基于阶段 3 机油压力开关 F447 ? ?的信号,发动机控制单元确定活塞冷却喷嘴已激活。 N522 关闭 机械电磁阀 回位弹簧 F447 带有活塞冷却喷嘴的油道 s522_090 活塞冷却喷嘴关闭 发动机控制单元驱动活塞冷却喷嘴控制阀 N522 关 ? 闭活塞冷却喷嘴。 ?在切换状态中,活塞冷却喷嘴控制阀 N522 打开电 ? 磁阀的控制口。电磁阀现在受到来自两侧施加的油 压。回位弹簧的力更大,电磁阀被推回。油道连接管 中的油液流动被中断,活塞冷却喷嘴关闭。基于阶段 3 机油压力开关 F447 的信号,发动机控制单元确定 ? ?活塞冷却喷嘴已激活。 N522 开启 机械电磁阀 回位弹簧 控制口 F447 带有活塞冷却喷嘴的油道 s522_08928 油路 活塞冷却相关的电气组件 阶段 3 机油压力开关 F447 阶段 3 机油压力开关 F447 通过螺钉被拧入位于进 ? ? 气歧管下方的块状物中。 信号的用途和任务 机油压力开关监控油道内的机油压力。机油压力由 活塞冷却喷嘴提供。在阶段 3 机油压力开关 F447 的 ? ? 辅助下,发动机管理系统可确定活塞冷却喷嘴的故 障,例如虽然活塞冷却已激活,但仍缺乏油压,或者 虽然活塞冷却停止,但仍存在油压。 故障的影响 可在机油压力开关上执行诊断。如果传感器信号发 生故障,会保持进行活塞冷却。 s522_046 阶段 3 机油压力开关 F447 ? ?用于降低油压的机油压力开关 F378 机油压力开关通过螺钉拧入机油滤清器下方的辅助 装置托架。 信号的用途和任务 通过用于降低油压的机油压力开关,发动机管理系 统会监控两段式外部齿轮机油泵的压力控制情况。 故障的影响 如果没有来自用于降低油压的机油压力开关 F378 ?的信号,则无法进行两段式油压控制。如果机油压力 开关故障,故障存储器中会存储一条故障记录,且机 油警告灯亮起。然后机油泵仅在高压段下运行。 s522_127 用于降低油压的 机油压力开关 F378 辅助装置托架29 冷却系统 冷却系统概述 冷却系统是针对发动机动力和车辆装备水平而设计的。我们以一个不配备双离合器变速箱的例子来讲述简单的 冷却回路,以此来说明冷却系统的基本设计。冷却回路的主要特点包括集成在气缸盖中的排气歧管以及新的旋 转阀组件,尤其是采用了创新型热量管理系统。 G62 G83 1 2 3 46 7 5 N422 N493 s522_022 V51 N82 V7 V177 图例 G62 冷却液温度传感器 G83 散热器出口冷却液温度传感器 N82 冷却液切断阀 N422 Climatronic 自动空调冷却液切断阀 N493 发动机温度调节执行器 V7 散热器风扇 V51 冷却液再循环泵 V177 散热器风扇 2 1 加热器热交换器 2 齿轮油冷却器 (可选件) 3 冷却液膨胀箱 4 带冷却液泵的旋转阀组件 5 涡轮增压器 6 发动机机油冷却器 7 主水冷却器30 冷却系统 创新型热量管理 创新型热量管理系统 (ITM) 是针对发动机和变速箱的一项智能冷起动和暖机程序。它可实现全可变发动机温度 ? 调节,对冷却液液流进行目标控制。核心元件是发动机温度调节执行器 N493(旋转阀组件)。其通过螺钉固 ?定到气缸盖下方的进气侧曲轴箱上。 当更换旋转阀组件或水泵时,请参阅维修车间手册。带冷却液泵的 ?发动机温度调节执行器 N493 齿形皮带 平衡轴上的输入小齿轮 齿形皮带传动装置盖 冷却液泵输入小齿轮 s522_025 固定左旋螺纹螺栓31 发动机温度调节执行器(旋转阀组件) 包含: - 冷却液泵 - 两个旋转阀 - 恒温器 - 用于控制冷却液液流的发动机温度调节执行器 N493 - 带转向角度传感器的齿轮 冷却液泵由平衡轴齿形皮带驱动 设计 旋转阀组件的主要特点是组件内包含两个旋转阀元 件,由发动机温度调节执行器 N493 通过电力驱动。 ?旋转阀 1 通过一根轴由发动机温度调节执行器 ? N493 直接驱动。旋转阀 2 通过一个中间齿轮(针齿 ? ?轮)在旋转阀 1 上齿形门的作用力下运转。 这表示旋转阀 1 和 2 是通过机械方式联动的,在运 ? ? 转时会互相影响。另一恒温器带有扩张元件,其功能 是作为一项安全装置(紧急恒温器),在发生故障时 在 113°C 的温度下启动。 发动机温度调节执行器 N493 旋转阀 2冷却液驱动泵 冷却液泵 紧急模式恒温器 带转向角度传感器的齿轮 驱动轴 旋转阀 1 ?旋转阀组件外壳 s522_02432 冷却系统 旋转阀组件的运行原理 执行器电机通过一个齿轮驱动旋转阀 1。 ?它控制冷却液在机油冷却器、发动机和主水冷却器 之间流动。发动机越热,执行器电机驱动旋转阀 1 旋 ? 转的驱动力更大。 ?旋转阀 2 通过一个中间齿轮由旋转阀 1 上的齿形门 ? ? 驱动。 控制板上的转向角传感器(霍尔传感器)将旋转阀 位置发送至发动机控制单元。发动机停机且接续运 行模式结束后,旋转阀自动设置为 40 度角。如果系 ? 统中有故障,发动机可通过紧急恒温器在此角度范 围内运行。如果没有故障,且发动机起动,旋转阀角 度被设置为 160 度。 电机 带转向角度传感器的 控制板 变速箱 旋转阀 2 ?旋转阀 1 齿形门 中间齿轮 紧急模式恒温器 壳体 冷却器回流 ?连接件 发动机机油冷却器连接口 冷却器供给管路 连接件 s522_091 驱动桥33 执行器是通过图谱由发动机控制单元驱动的。通过驱动相应的旋转阀,可实现不同的开关位置,从而让暖机较 快,并将发动机温度保持在 86°C 和 107°C 之间。有三个基本控制范围: - 暖机范围 - 温度控制范围 - 接续运行模式范围 当旋转阀 1 上的齿形门处于 145 度角位置时,它会接合旋转阀 2。冷却液液流流向气缸体,随着旋转阀 2 的旋 ? ? ? ?转,液流增加。当旋转阀 1 处于 85°时,旋转阀 2 在达到其最大旋转角度时断开联接,冷却液液流流向气缸体 ? ? ?

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