【技术资料】奥迪FSI - 汽油直喷系统

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发动机缸体– 采用铝合金制成
– 气缸间距 88 mm
– 发动机长度 460 mm
– 为了增强刚性， 铝制曲轴箱设计成“闭式结构”
– 气缸工作表面采用等离子涂膜(1,6l-发动机)

– “开式结构“
• 气缸套与缸体之间只有一点铸造连接处，呈松动状态
– “闭式结构“
• 气缸套与缸体是铸造在一起的

等离子涂膜优点:
–与铸造气缸套相比重量可减轻1kg，因为这个涂膜厚度只有0,085 mmbeträgt
– 减小摩擦力和磨损



– 等离子气体在流出时由电弧点燃
– 等离子束温度约为 11.700°C, 速度最高可达 600m/s
– 等离子束中喷射的是涂层粉末 (50% 合金钢, 50% 钼)
– 涂层粉末被加热到约 2500°C ，速度加到 150m/s
– 液态涂层会嵌入到缸壁的不平处
– 这种动能会转换成塑性变形
– 在固化后，涂层和缸壁就形成良好的结合
– 收缩应力还可产生与缸壁的附着力

气缸工作面– 无论是钢套气缸工作面还是等离子涂层气缸工作面都要经珩磨
– 钢制工作面
• 相连系统
– 等离子涂层工作面
• 微腔系统

相连系统– 会产生彼此相连的网纹
– 机油就保存在这些网纹中， 以保证足够的润滑
– 活塞环推来机油， 机油就与气缸工作面接触 (混合摩擦)微腔系统– 网纹的沟槽压印得不那么深
– 平坦的表面上有小凹坑
– 微腔就在包含在等离子涂层中（不必加工）
– 机油就存在这些微腔中， 使得活塞环浮起 (液力润滑）

曲轴箱通风– 窜出得气体经发动机缸体进入第一个机油分离器
– 随后气体经一根外部连接软管进入气缸盖罩得迷宫式密封中
– 不含机油的窜气经压力阀被送入进气歧管

曲轴箱压力调节阀– 该阀用于保证曲轴箱内压力稳定以及曲轴箱通风
– 当真空度过高时，密封件会向内打开，污物就进入曲轴箱

气缸盖– 采用四气门技术，气门由辊子摇臂来操纵
– 通过齿形皮带(2,0l) 或正时 链条(1,6l) 来驱动
– 进气道由涡旋板分成上进气道和下进气道

气门机构– 使用了“轻气门机构”（只有一个气门弹簧）
– 气门由两个复合凸轮轴经液压补偿元件来操纵

复合凸轮轴

– 凸轮是推到空心轴上并固定的
– 通过液压来加粗空心轴，于是凸轮就固定住了
– 优点: 抗弯刚度提高了一倍，但重量减轻1,4 kg凸轮轴正时调节

– 进气凸轮轴的前端装有霍尔传感器靶轮，而后端装有高压泵驱动装置

内转子：
– 与凸轮轴刚性联在一起
外转子：
– 与链轮刚性联在一起。
差动销:
– 用于机械锁止

滞后调节提前调节控制

可切换式进气歧管– 双流道可切换式进气歧管
– 用于提高功率和扭矩
– 进气歧管切换时所用的切换辊是由电控转换阀通过气动方式来操纵的
– 是否切换取决于
• 发动机负荷
• 发动机转速
• 冷却液温度

进气歧管翻板切换工作原理–进气歧管内已形成真空
– 发动机控制单元接通进气歧管翻板阀
– 真空调节元件开始工作
– 进气歧管翻板开始动作
– 可通过进气歧管翻板电位计进行自诊断 (与废气相关)工作原理
– 发动机控制单元启动 进气歧管翻板电机 V157
– 进气歧管翻板通过一个共同的轴来调节
– 可通过集成在电机内的电位计来进行自诊断(与废气相关)

废气再循环

一览（2,0l发动机）2,0l发动机上燃油系统功能

– 在低压系统中采用电动燃油泵给高压泵供应压力约为 6 bar的燃油
– 在高压系统中燃油压力 约为 40 -110 bar(取决于负荷和转速)
– 在 2,0 升 FSI 发动机上，燃油压力是由一个单活塞高压泵经燃油计量阀建立起来的，然后再经燃油分配管输送到四个高压喷油阀上。
– 过压阀是用来保护高压部件的，该阀在 压力超过 120 bar时打开

单活塞高压泵– 单活塞高压泵由凸轮轴以机械方式来驱动
– 电动燃油泵给高压泵预供油， 预供油压力约为 6 bar
– 高压泵产生燃油轨内所需要的压力
– 压力缓冲器会吸收高压系统内的压力波动

压力建立泵活塞向下运动
燃油以最高 6 bar 的压力经进油阀 进入泵腔。另外泵活塞向下运动也会吸入燃油。

泵活塞向上运动
燃油被压缩，于是通过油轨的压力就升高， 高压燃油就被输送到燃油分配管内。燃油计量阀–该阀控制燃油轨内的燃油压力
– 如果该阀在供油升程结束前启动了，那么泵腔内的压力就会卸掉
– 燃油流向泵的吸油以侧
– 单向阀用于防止燃油分配管内的油轨压力卸掉– 出于安全原因，燃油计量阀在未通电时是打开的。
– 线圈通电时就会产生磁场，喷嘴针就被压靠到阀座上了。
– 达到燃油轨内所需压力时，通电就结束了
– 于是磁场就消失了，喷嘴针升起，不再需要的燃油就被送入低压管路中

一览（1,6l发动机）



1,6l发动机上燃油系统功能
–低压系统内的压力由一个电动燃油泵来建立
• 标准值为 3 bar (燃油压力调节器)
• 在热起动时可高达 6,8 bar (燃油计量阀)
– 一个三活塞式高压泵将燃油送入高压油轨
– 高压油轨上有燃油压力调节阀，该阀将高压调至 40 - 110bar ，并将多余的燃油排入回油管中

燃油压力调节器– 燃油压力调节器位于低压系统与回油管之间
– 该调节器通过一个弹簧加载的膜片阀将燃油低压压力调至3 bar
– 根据压力的大小，朝向回油管的横截面增大或减小

燃油计量阀– 该阀在正常工作状态时是打开的 (不工作)
– 该阀在发动机起动时会通电50 秒钟

•冷却液温度 >110°C
• 进气温度 >50°C
– 通电后回油管就被关闭了
– 燃油压力最高为 6,8 bar

三活塞式高压泵燃油分配管– 燃油轨将已经调整好的燃油压力分配给各个喷油阀
– 高压腔的大小应这样设计：它要能补偿轻微的压力波动
– 燃油分配管是以下装置的支架：
• 喷油阀
• 燃油压力传感器
• 压力限制阀
• 高压储存器

燃油高压调节阀– 该阀在燃油分配管上
– 该阀在未通电时是关闭的
– 该阀将 油轨内压力调至 40 -110 bar（与泵的供油量无关）
– 该阀大后通向回油管
– 超过120 bar 该阀机械式打开

燃油压力传感器– 该传感器测量油轨内的燃油压力
– 油轨内的压力保持恒定对减少排放、降低噪音和提高功率有重要影响
– 燃油压力在一个调节回路中进行调节 ，传感器的测量误差小于2%– 该传感器的核心就是一个钢膜，在钢膜上镀有应变电阻
– 一旦要测的压力经压力接口作用到钢膜的一侧时，由于钢膜弯曲，就引起应变电阻的电阻值发生变化。
– 传感器内有一套电子分析机构

燃油压力传感器的特性曲线– 发动机控制单元给传感器供电，供电电压未 5 V
– 压力升高时电阻降低， 于是信号电压升高

高压喷油阀任务:
– 时燃油形成细雾
– 正确计量出所需燃油量
– 将燃油准确地喷到燃烧室内相应区域
– 在正确的时刻喷油
•进气歧管喷射 ，在6000U/min 20ms
•FSI 分层充气模式，在6000U/min 5ms
该阀工作时，由于有压力差 ，所以燃油被直接压入燃烧室

1,6l发动机高压喷油阀– 喷油阀将燃有直接喷入燃烧室
– 它是个单孔喷嘴，燃有喷束角为 70° ，喷束倾角为 20°
– 它可在短时间内喷出很多燃油

高压喷油阀高压喷油阀 

高压喷油阀

– 必须更换四氟乙烯密封圈
– 四氟乙烯密封圈在推到喷油阀上时涨大了
– 密封圈在推到喷油阀后必须收缩
• 第一道密封圈整形需使用专用工具 T 10133/7
• 第二道密封圈整形需使用专用工具 T 10133/8打开高压系统

– 拔下活性炭罐插头
– 拔下燃油泵保险丝
– 起动发动机
– 注意显示区3的 01/08/140 下的燃油压力 (怠速 39bar)
– 当燃油压力在 6 - 8 bar时关闭发动机 (否则会损害催化净化器) 并打开高压系统
– 完成修理后要清除故障存储器一览（2,0l发动机）



 

一览（1,6l发动机）



氧传感器– 计算信号由传感器电压和泵电流组成
– 电流强度根据混合气的成分按接近线形变化来升高
– λ 值的输出是通过跳跃式升高的电压曲线来实现的
– 测量范围为 λ ≈1

跳跃式氧传感器– 核心件是一个陶瓷体 ，陶瓷体的两面都由涂层(能斯脱电偶)
– 涂层起电极作用
– 涂层的一面于大气接触，另一面与尾气接触
– 由于氧含量的不同，在大气和尾气之间就会产生一个传感器电压

宽频氧传感器– 电压的产生与跳跃式 氧传感器式一样的
– 但电压值保持为恒定值 450mV
– 由泵单元（微型泵）来保证这个恒定值，该泵给电极靠近废气一侧供氧，以便达到这个压恒定值
– 泵功率越大，泵电流也就越大

宽频氧传感器废气温度传感器发动机控制单元使用这个信息来完成以下工作:
– 切换到分层充气模式，因为存储式催化净化器只有在温度达到250° C - 500° C 时才能存储NOx
– 给催化净化器脱硫，这只有在催化净化器温度超过 650° C时才能发生

废气温度传感器– 废气温度传感器的其它任务:
• 前部催化净化器的热敏诊断
• 支持废气温度模型
• 保护废气系统部件

NOx- 存储式催化净化器– 与普通的三元催化净化器结构相当
– 但混入了氧化钡， 在 250° C - 500° C 可将氮氧化物转化成硝酸盐存储起来
– 普通的三元催化净化器在分层稀混合气模式时只能将很少一部分氮氧化物转化成氮气和氧气
– 如果存储空间都占满了，那么发动机控制单元会识别出这种情况并会切换到还原模式

NOx- 存储– 附在白金涂层上的氮氧化物被氧化成二氧化氮
– 二氧化氮与氧化钡反应生成硝酸

NOx- 还原– 只有用 CO zu才能将碳酸钡还原成氧化钡
– 于是释放出二氧化碳和氮氧化物
– 通过白金和铑，氮氧化物转化成氮气，一氧化碳转化成二氧化碳

NOx- 传感器– 废气中NOx-含量表示还有多少未使用的饿存储能力
– 在第一个泵单元中，氧成分被调成恒定值 (14;7 kg 空气：1 kg 燃油)
– λ值时通过泵电流来量取的
– 气流经扩散网到达O2测量单元，该单元通过还原电极将氮氧化物分解成氧气和氮气

–      通过氧-泵电流就可确定NOX的浓度

NOx- 传感器控制单元– 该控制单元位于车底板外部，在NOx-传感器附近
– 它对传感器信号进行预加工，然后将该信息经自己的CAN总线传至发动机控制单元
– 发动机控制单元通过这个信息来识别 所存储的氮氧化物的饱和程度
– 执行还原过程

氮氧化物的还原– 发动机控制单元通过 NOx-传感器识别出：催化净化器不能再存储氮氧化物了
– 执行还原模式 (每 60 - 90 秒.)
– 于是就从分层稀混合器模式切换到均质模式
– 在均质模式时，废气中的碳氢化合物和一氧化碳成分就增多了
– 在存储式催化净化器中，碳氢化合物和一氧化碳与氧结合生成氮氧化物，氮氧化物再生成氮气和氧气

硫的还原– 硫比 Nox更耐高温
– 在很短的时间间隔内频繁发生氮氧化物还原后，就会发生硫还原
– 发动机控制单元由此即可判断出：催化净化气的存储空间已被硫占满，无法再存储氮氧化物了
– 为了除硫，以下过程要持续约2分钟：
• 从分层充气模式切换到均质模式
• 两个气缸以较浓混合气工作， 两个气缸以较稀混合气工作，不同的气体会聚到Y形管 内再次燃烧，于是可将NOX存储式催化净化器的温度提高到超过 650° C
– 于是将硫转化成 SO2排气系统



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