四缸涡轮增压fsi发动机自学手册

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1、22 发动机 332_001 2 , 0 l 四缸涡轮增压F S I 发动机 在2 , 0 l 四缸F S I - 发动机（分层汽油直喷）的基础上，现在又开发出了涡轮增压式F S I 发动机。在这种新型发动机上，汽油 直喷的优点又与废气涡轮增压技术结合在一起了。因而这种发动机体积很小，但动力性极佳，可以为人们提供更多的驾驶 乐趣。 参阅 2 , 0 l F S I - 发动机的结构和功能请 参见S S P 2 7 9 。 23 发动机号位于变速器法兰联接附近的缸体左后侧。 332_015 扭矩- 功率特性曲线 扭矩 N m 功率 k W 转速 1 / m i n 技术数据 发动机代码AXX 结

2、构形式直列四缸发动机 排量1984 cm3 功率147 kW (200 PS) 扭矩2 8 0 N m （在1 8 0 0 - 4 7 0 0 1 / m i n 时） 缸径82,5 mm 行程92,8 mm 压缩比10,5:1 重量约1 5 2 k g 点火顺序1 - 3 - 4 - 2 发动机管理系统Bosch Motronic MED 9.1 凸轮轴正时调节42 kW 废气再循环内部 A G R 排放标准EU 4 / ULEV 332_029 24 曲轴 由于涡轮增压式F S I - 发动机要求较高，所以曲轴有所 变化，这种变化是为了增强结构强度并改善发动机的 运行噪音。 为了增强刚度，

3、主轴承的止推轴肩和曲柄轴颈止推轴 肩都加粗了，尽管行程只增大了6 . 4 m m ，但已经能达 到规定的刚度要求了。 质量平衡机构 平衡轴机构取自非涡轮增压式发动机（就是自吸式 发动机），其原理和位置都是相同的，但做了以下 改动： 轮齿与平衡配重是分开的，这是为了提高 平衡的效果 机油泵齿轮宽度增大了 洁净机油控制的机油压力调节阀（其未经 过滤的机油控制靠近机油泵）集成在平衡 轴壳体内 采用压力铸造壳体，刚度非常高 平衡轴直接安在铝壳体上 平衡轴机构采用分体式驱动链轮 发动机 止推轴肩 332_020 332_021 曲轴 驱动链轮 驱动齿轮 平衡配重齿轮 平衡轴壳体 平衡轴 吸油管 机油泵

4、25 分体式驱动链轮 在发动机转速较低时，涡轮增压发动机曲轴的旋转不平衡很严重，这会使得平衡轴链条机构的链条力明显增大。 自然吸气发动机的振动角度为0 . 8 曲轴角，而涡轮增压发动机的振动角度高达2 曲轴角。链条机构上的突然加载 使得链条的磨损大大提高了（如果不采取措施的话）。因此在链轮的轮毂内使用了弓形弹簧，这样就可使平衡轴模 块中的输入轴与曲轴脱开，其作用与双质量飞轮类似。 332_022 金刚石垫片 轮毂 滑动轴承 弓形弹簧 ( 2 个) 摩擦片 盘形弹簧 盖片 链轮 有脱开装置和无脱开装置时链条的负荷 无脱开装置时链条的负荷 有脱开装置时链条的负荷 332_016 拉力 最大值 平均

5、值 最小值 链条力 ( N ) 临界区 ( 过零点) 链条力 ( N ) 拉力 最大值 平均值 最小值 26 功能 齿形皮带轮是在1 缸处于上止点位置时装在曲轴上的，见图 3 3 2 _ 0 2 3 。工作行程开始时，齿形皮带上会作用有很大的拉 力。椭圆形的的齿形皮带轮可以减小这个拉力，因为该皮 带轮扁平的一面可以使齿形皮带稍微放松一点。 由此而产生的扭转振动会抵消正时机构在谐振点出现的二 阶发动机扭转振动，且不会在其它转速范围内引起强烈的 反应。 齿形皮带机构 与所有A u d i 四缸直列发动机一样，正时采用齿形皮带， 直接驱动排气凸轮轴。 这种发动机对齿形皮带的要求较高，原因如下： 涡轮

6、机构要求较大的气门弹簧力 涡轮机构专用的正时及拥有4 2 曲轴角的进气凸轮 轴连续调节范围 用进气凸轮轴上的三联凸轮来驱动高压泵 因此，从自然吸气式发动机上继承来的齿形皮带张紧系 统就做了改进，这个改进结果就是在曲轴上使用了椭圆 形的齿形皮带轮。 这种首次使用的皮带轮称为C T C * - 齿形皮带轮，它明显地 降低了凸轮轴的扭转振动和齿形皮带上的拉力。 * C T C = c r a n k s h a f t t o r s i o n a l s c a n c e l l a t i o n （曲轴去扭转） 发动机 332_023 27 气缸盖 针对涡轮增压的特殊需要，气缸盖也做了修改

7、（相对于 2 . 0 l F S I 来说) : 充钠排气门 进气门座得到加强 在减小了凸轮和滚子面宽的情况下优化了滚子摇臂 的刚度 气门弹簧力增大了 ( 进气门和排气门使用同样的气 门弹簧） 例外进气通道的几何形状做了修改，这样就可以改善 涡流效应以及抗爆性和运行平稳性。 气缸盖上的高压泵是扭转9 0 安装的。 2,0l 4V FSI 2,0l 4V T-FSI 332_017 332_002 28 由于涡轮增压发动机需要使用更为复杂的压力调节系统， 所以在气缸盖罩上安装了一个双级压力调节阀，该阀将窜 气分成多股送至进气歧管或送至涡轮增压器前。 当进气歧管已存在真空时，窜气就被直接引入到进气

8、歧管 中。 当已形成增压压力时，压力调节阀壳体内的单向阀就关闭 了，于是窜气就通过气缸盖罩内的一个通道被引至涡轮增 压器的前方。 为了能在压力调节阀装错时识别出这种情况，集成了一个 所谓的诊断通道。如果压力调节阀安装错误，那么漏出的 空气就流经气缸盖罩上压力调节阀的密封区。然后通过在 氧传感器中的反应来诊断出空气漏气。 曲轴箱通风 曲轴箱内持续作用的真空来自曲轴箱和气缸盖的一个单独 的通风装置，这是因为这个通风装置是与进气歧管相联通 的。 曲轴箱内窜出的气体经机油滤清器模块中的机油粗分离器 进入到缸盖内。 这些窜出的气体再与缸盖内的气体混合后流过一个迷宫式 结构，在这个结构中会进一步分离机油。

9、 发动机 气缸盖罩内的迷宫式结构 诊断通道压力调节器 单向阀 中央曲轴箱气体出口 废气涡轮增压器的气体出口 机油滤清器模块 进气歧管气体出口 332_057 单向阀 涡轮增压器前已存在增压压力 进气歧管已存在真空 29 废气涡轮增压器- 歧管- 模块 由于受到空间大小的限制，所以开发出一个模块式结构，其中包含有排气歧管和涡轮壳体，这种模块式结构 既可以用在纵向布置的各种驱动形式上，也可以用于横向布置的各种驱动形式上。这种模块式结构的重要功 能是方便拆装排气歧管以及连接靠近发动机的催化净化器。 332_024 曲轴箱通风接头 去往散热器或来自附 加水泵的冷却液 活性炭罐连接管 压力机油入口 涡轮

10、增压器循环空气阀 N249 来自发动机缸体的冷却液入口 涡轮轴的支承集成在压缩机壳体内。空气进气管中包含有曲轴箱通风接口和活性炭罐通风接口。压力管接头上拧有一个 专用的消音器，它是用于减小压力波动噪音的。 通过增压压力限制电磁阀N 7 5 ( 与1 , 8 T u r b o 上一样，就是过压控制）和所谓的“减压控制”来设定所需要的增压压力。 为了能在发动机处于超速运行且节气门关闭及还有增压压力时，不过多地降低涡轮增压器的转速，使用了一个电动式涡 轮增压器循环空气阀N 2 4 9 。 增压压力限制电磁阀N 7 5 和涡轮增压器循环空气阀N 2 4 9 都装在涡轮增压器中。 30 缸盖上有一个夹

11、紧法兰，该法兰使得这个模块容易 安装，使用的螺栓也最少。不需要松开紧固板。 排气歧管设计成“点火顺序歧管”，歧管内有一条分离 筋，这条筋可使得废气的气流均匀地作用到涡轮上。 因而就会按点火顺序将气道分成1 、4 、2 、3 缸气道。 另外分离筋还可阻止废气压力膨胀后进入气它气缸内。 这样就可保持所需要的涡轮转速，并可优化涡轮增压器 的响应特性。 发动机 332_025 332_026 紧固板 1 缸 分离筋 31 通过按脉冲节拍工作的增压压力限制电磁阀N 7 5 ，由 增压压力和进气压力形成一个控制压力。这个控制压 力作用到压力单元上，后者通过一根拉杆来操纵废气 压力减压翻板。废气压力减压翻板

12、打开一个旁通通道， 使得一部分废气经涡轮进入排气装置。这个过程就可 以调节涡轮的转速，从而也就可设定最大增压压力。 332_011 说明 在调节机构失效时，增压压力直接作用到压力 单元上并顶着弹簧。于是最大增压压力就被限 制成一个基本增压压力。 涡轮增压器循环空气阀 N 2 4 9 增压压力限制电磁阀 N 7 5 压力单元 减压控制 真空泵 活性炭罐电磁阀 N 8 0 机油滤清器模块 增压空气冷却器 增压空气管和增压压力调节 制动助力器 水接头 32 发动机 332_012 发动机在超速运行状态时的循环空气控制 在发动机超速运行状态时，如果节气门关闭了，那么由于存在着增压压力，所以会在压缩机壳

13、体内产生一个背压。这个 背压会显著降低压缩机转子的转速，这会导致增压压力下降。为了避免出现这种情况，一个电动装置会打开涡轮增压器 循环空气阀N 2 4 9 。该阀打开了一个旁通通道，从而将压缩空气经压缩机转子再引回到压缩机循环的进气一侧。这样就可 保持所需要的涡轮转速。当节气门打开时，涡轮增压器循环空气阀N 2 4 9 就关闭了，于是又会立即形成增压压力。 超速运行状态 来自空气滤清器的空气 发动机带负荷运行状态 超速循环空气阀打开了 超速循环空气阀关闭了 33 冷却系统 为了避免涡轮增压器内的涡轮轴上机油焦化结碳，安装了一个辅助水泵，该泵在发动机热机关闭后还可工作1 5 分钟， 这样冷却液就

14、可再循环一会。 该泵将较凉的冷却液逆着其流动方向传送。于是辅助水泵吸入的冷却液就从散热器经 涡轮增压器流到发动机缸体，然后再流回到散热器，从而消除停滞的热量。 332_028 膨胀罐接口 发动机缸体接口 节温器 散热器出口 机油冷却器 热交换器接口 废气涡轮增压器接口 水管接头 散热器入口 辅助水泵 34 涡旋板 由于发动机只工作在均质充气模式，所以使用涡旋板 来改善发动机内的混合气形成过程。 涡旋板用于： 改善发动机冷机时的怠速质量 改善发动机起动时的充气效率 在超速状态有点作用 在H o m o g e n - S p l i t ( H O S P ) 模式 发动机 高压油轨 带钢轴的塑

15、料翻板 高压/ 低压燃油接口 压力限制阀 涡旋板调节器活性炭罐阀 带有双单向阀的活性炭罐系统 节气门调节器 进气温度传感器 332_058 工作模式 HOSP该模式用于快速加热催化净化器 - 值约 1 , 0 5 进气歧管翻板关上一半( 为了增强涡旋效果) 节气门全开 喷油时刻第一次喷油约在点火上止点前3 0 0 ；第二次喷油约在点火上止点前6 0 ，但喷油量少一些。 点火时刻延迟, 混合气点火很晚, 排气门已经打开, 废气温度升高很快。催化净化器很快达到其正常 工作温度 35 燃油供给 新式的燃油直喷汽油发动机由一个可按需要调节的燃油泵来供油。开发这种按需要来调节的装置就是为了降低 燃油泵所

16、消耗的电能，从而可节省燃油。 燃油泵只供应发动机所需要的燃油量，这个燃油量是根据规定的系统压力得出的。这个过程由发动机控制单元 （E C U ）和一个电子功率控制装置来完成，这个电子功率控制装置通过脉冲宽度调制来调节燃油泵的转速。 332_078 332_073 高压喷油阀 燃油压力传感器 G 2 4 7 压力限制阀 高压燃油管 低压燃油管 燃油压力低压传感器 G 4 1 0 高压泵 燃油压力调节阀 N 2 7 6 三联泵凸轮 带有燃油量传感器的供油单元 燃油需求量控制系统 带有压力调节阀的燃油滤清器 电子功率控制装置 0,5 - 5 bar ECU 东芝高压泵 压力传感器 喷油阀 油轨压力 5 0 - 1 1 0 b a r 短回油管 供油系统 压力传感器 减振支柱座 喷油系统 压力调节阀（高于1 2 0 b a r ） 36 发动机 执行元件和传感器图 空气流量计 G 7 0 增压压力传感器 G 3 1 进气歧管压力传感器 G 7 1 发动机转速传感器 G 2 8 霍尔传感器 G 4 0 节气门驱动器角度传感器1 - G