大众2.0T_FSI_发动机技术构造及功能解析

2.0T FSI发动机 构造及功能 自学手册 337 服务培训 2 NEU Achtung Hinweis Das Selbststudienprogramm stellt die Konstruktion und Funktion von Neuentwicklungen dar! Die Inhalte werden nicht aktualisiert. Aktuelle Prüf-, Einstell- und Reparaturanweisungen entnehmen Sie bitte der dafür vorgesehenen KD-Literatur! S337_002 大众新的FSI发动机放弃了分层充气而致力于功率和扭矩 迄今FIS意味着带有分层充气的直接喷射技术.在涡轮增压发动机上 保留了FSI这个简写， 但取消了分层充气工作模式。一方面取消了分层模式和氮氧化物传感器，另一方面则致力于 较高功率和转速所带来的驾驶乐趣以及牵引力和经济性。 在本自学手册中您可以熟悉这台发动机的新的特点。 更多的信息您可以在自学手册322号-《四阀二升FSI发动机》中获取 3 目录 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 发动机机械部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 发动机管理系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 服务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 检查您的知识 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4 发动机描述 此款发动机的基本尺寸和结构来源于代码为AXW的2.0升FSI发动机。 为了胜任增压发动机较高的工作要求,发动机的零部件必须做相应的更改。 引言 S337_003 排气歧管与增压器为一体结构。 安装在缸盖上的废气增压模块带有安装法兰， 由于FSI增压发动机的较高的工作要求,曲轴已做了相 应的更改。 排气歧管 涡轮换增压器 S337_004 涡轮增压器 循环电磁阀N249 充气压力 限制电磁阀 N75 活塞 连杆 曲轴 共振隔音装置 这种结构便于售后服务的拆装工作。 5 为了适应工作中产生的较大的力和更多的热量， 缸盖需做相应的更改。 采用连续的凸轮轴调整机构。 S337_005 经过改进的平衡轴系统由一个分体的驱动链轮驱动。 驱动链轮的功能类似于双质量飞轮。 S337_006 气缸盖 进气道 分体驱动链轮 平衡轴机构 （调整范围是42°曲轴转角） 6 发动机机械 技术数据 奥迪公司首先在A3 Sportback 上采用了2.0T FSI发动机. 而大众公司则首先应用于高尔夫GTI轿车。 技术特点 - 增压器位于排气歧管上。 - 单管排气装置带有离发动机很近的 前部和下部催化反应装置。 -均质燃油直喷工作模式 S337_007 技术数据 发动机代码 AXX 结构型式 直列四缸发动机 排量 [mm3] 1984 缸径 [mm] 82,5 冲程 [mm] 92,8 压缩比 10,5:1 最大功率 147 kW / 5700 1/min 最大扭矩 280 Nm / 1800-4700 1/min 发动机管理样 波许 Motronic MED 9.1 凸轮轴调整 42° 曲轴转角 废气再循环 内部 废气再循环 燃料 超级无铅汽油 98号高级无铅汽油 95号汽油（有功率损失） 排气后处理 2 三元催化器- 带λ调节 排放 EU 4 扭矩及功率曲线 S337_008 转速 [1/min] 扭矩 [Nm] 功率 [kW] - 抗酒精腐蚀的日立高压泵 - 无回流燃油供油系统 7 曲轴 为适应较高的燃烧压力部件强度做了相应的加强。 主轴承和连杆轴承的接触平面被加大,以增加强度 。 缸体 铸铁缸体的运行表面应用了液体射流研磨加工工艺。 液体射流和光滑研磨是已知的两级研磨工艺 的进一步发展，即在原工艺基础上加上两个 工作过程。在第一个新的工作过程，消除缸 neuen Bearbeitungsstufe werden Hochdruckverfahren Verqetschun 的金属表面。在最后工作过程，将射流或其他 原因造成的遗留粗糙表面磨削至最高光洁水 平。这种磨削工艺缩短了发动机磨合时间， 活塞的变化 涡轮增压发动机的活塞为适应均质燃烧过程 S337_009 S337_010 S337_011 接触面 2,0l 4V FSI 2,0l 4V T-FSI 套表面的任何变形及在磨削中产生的缺陷和 合金裂缝。由此产生了基本上没有金属缺陷 也减少了机油消耗。 做了相应更改。 matt 线条 matt 线条 matt 线条 matt 线条 matt 线条 matt 线条 matt 线条 8 平衡轴机构 平衡轴机构是从常规的FSI发动机继承而来的。 做了如下相应的改动： ● 采用分体驱动链轮 ●驱动齿轮与不平衡质量分离有利于提高平衡等级 ●采用较宽齿轮的机油泵 ●机油控制的机油压力调节阀位于平衡轴壳体上 ● 强度优化的压铸壳体 ● 轴承直接位于铝合金壳体上 发动机机械 分体驱动链轮 低速区平稳运行的曲轴可产生一个较大的链传动力驱动平衡轴。在普通的FSI发动机上的相对 曲轴振动角度为0.8°，而增压的FSI发动机上这种相对振动角度可达到引人注目的2°。由于链 条驱动所增加的负荷，如果没有相应措施链条磨损会增加，因此在链轮内安有一个弯曲的 弹簧，从而可使平衡轴的输入轴与曲轴相分离。 S337_013 钻石垫片 轮毂 轴承 波顿弹簧 (2x) 垫片 片形垫片 尾部垫片 链轮 轴曲 驱动链轮 驱动齿轮 平衡重 平衡轴 吸油管路 油泵 S337_012 平衡轴壳体 9 齿带驱动 与所有113系列直列四缸机相似，该发动机的排气凸轮轴由曲轴通过齿形带直接驱动。 该发动机对齿形驱动产生较高的要求，如： ● 增压发动机有较高的气门弹簧力 ● 增压发动机特殊的配气正时以及 可连续调整42°的进气凸轮轴 ● 高压泵借助于进气凸轮轴的三凸轮结构驱动 为此对从自然进气发动机承袭过来的齿带张紧 系统做了相应的改动。 改进方法是在曲轴上使用了椭圆形驱动皮带轮。 第一次使用的CTC-齿带轮有效地减小了凸轮轴 的旋转振动及皮带的拉力 * CTC-Zahnriemenrad = crankshaft torsionals cancellation 功能 如图337--014 所描述的是处在一缸的 上止点时刻的带轮。 现在开始做功行程，这时很大的拉力作用在齿形 皮带上，但因为皮带轮较平坦的侧面可使张紧 力减小。 由此产生的旋转振动与发动机二阶惯性力相反， S337_014 在其他的转速范围也不会产生振动。 10 缸盖 做了与增压发动机相适应的改动（参考2.0 FSI) ● 充钠的排气门 ● 进排气门与阀座接触处外包特殊材料 ● 通过减少凸轮和滚子的支撑宽度而优化的滚子摇臂机构 ● 较高弹力的阀门弹簧 （进排气门的弹簧力相同） 进气道几何尺寸也做了相应的改动， 因此进气涡流效果、抗爆性和运转平稳性都得到改善。 发动机机械 S337_015 2,0l 4V FSI 2,0l 4V T-FSI S337_016 11 曲轴箱通风 曲轴箱内稳定而适当的真空是通过分离的 缸体和缸盖通风装置来保持的。 Blow by-Gase werden über 从曲轴箱内溢出气体通过位于机油滤清器 上的油气粗分离器被引入到气缸盖罩。 缸盖和缸体溢出气体在此混合并被引至迷宫 装置，油气做进一步的分离。 增压发动机使用了复杂的压力调节系统， 在汽缸罩盖安装了一个两级压力调节阀 在此窜气被引入进气管或者分流到增压器。 引至进气管。 为了确认压力调节阀是否安装正确，安装 安装错误时，未被测量的调节气体通过压力 S337_017 气缸缸罩内部的迷宫结构 诊断通道单向阀单向阀 增压器气体出口 机油滤清器模块 至进气道 来至增压器增压压力 相当于进气管的真空 单向阀 油气粗分离器 在有增压压力的情况下，增压压力关闭了 阀的的密封部分进入缸盖罩。 如果在进气管有真空存在，则窜气被直接 压力调节阀室的回流阀。窜气通气缸盖罩 的一个通道被引至涡轮增压器。 了一个所谓的诊断通道。在压力调节阀 由于氧传感器对此发生反应，因而得知 有未被测量的气体进入，由此在故障存 储器中储存故障。 12 发动机管理 S337_018 排气系统 出于节省空间的考虑，开发了排气歧管/涡轮增压器壳体。这种结构在横置或纵置的 发动机上均可以安装。重要的是方便了售后服务的工作，即可以方便的拆装排气管及与 离发动机很近的催化反应器。 涡轮轴轴承位于压缩室，曲轴箱通风和活性碳罐通风均与气缸盖罩连接，在压力接口用螺丝 固定着一个共振消音器以减少压力脉动噪声。 通过对压力限制电磁阀N75 (与1.8T相同均用压力操作)和所谓的旁通阀的调节来达到所需要 的增压压力。 增压压力限制电磁阀 N75 增压器及循环电磁阀 N249位于涡轮增压器上。 曲轴箱通风接口 附加水泵至水箱 活性碳罐接口 压力油接头 增压器循环阀 N249 从缸体来的冷却液 机油管路 13 S337_019 带有新的法兰连接的涡轮增压器 涡轮增压器模块只用五个螺栓加以固定在缸盖上，便于装配。 在拆卸和装配时不用忪开卡紧带。 排气歧管的结构与点火顺序相关。在歧管中有一个分离筋,这种结构可使排气均匀地到达涡轮。 根据各缸的点火顺序，相应缸的废气到达排气管道的分离筋处，分离筋可进一步防止一个 气缸的排气压力对其他缸的排气道造成影响。 这样就可以保证所需要的涡轮转速，并且优化了涡轮增压器的反应能力。 卡紧带 分离筋 14 通过调节电磁阀N75，在增压压力和进气压 力共同作用下形成操纵压力。该操纵压力作 用在真空膜盒上，再通过拉杆推动旁通阀的 阀门。阀门可打开旁通道，使一部分废气 通过涡轮。通过这种方式可调节涡轮的转速 和最大的增压压力。 发动机管理 S337_020 循环电磁阀N249 压力限制阀N75 真空膜盒 旁通阀 增压冷却器 如果调节失效，则增压压力直接作 用在真空膜盒，即作用在膜片弹簧上。 因此最大增压压力被限制在一个基 本压力之内。 增压气体的流动及增压压力的调整 15 S337_027 电子超速切断调节(以前为气动调节) 为防止超速切断时以及换档过程中涡轮转速降低过多，使用了电子增压循环阀N249。 与以前气动调节相比，电子超速切断阀工作更可靠。 在超速切断阶段节气门没有完全关闭。此时启用超速循环控制，同样在换档过程也如此。 在超速阶段，持续的增压压力作用在压缩室。由于该压力对增压轮有强烈的制动作用， 因而使增压压力降低。为避免这种现象的发生，循环电磁阀N249通过电动调节打开旁通通道， 使压缩气体通过增压轮被引至循环管路入口。因此使涡轮保持在一定的转速运转。当节气 门打开时，循环电磁阀N249被关闭，增压压力可立即升高达到可用程度。 超速控制 来自空气滤清器 功率控制 循环电磁阀打开 循环电磁阀关闭 16 发动机管理 带附加水泵的冷却系统及冷却液的后循环 为防止机油在涡轮增压器的涡轮轴处结焦，在关闭热发动机后附加水泵可工作1-15分钟。附加水泵 正 涡轮增压器被附加水泵吸入，然后返回至散热器。 S337_021 至发动机缸体 附加水泵工作时冷却液流动方向 冷却液出口 至废气涡轮增压器 发动机工作时冷却液流动方向 冷却液入口 附加水泵 附加水泵工作时冷却液流动方向 发动机工作时冷却液流动方向 工作时冷却液的运行方向与发动机工作时的运行方向相反。工作时冷却液从散热器经缸体上的 17 在功率较低且转速范围从1000-5000转/分钟 时进气道翻板被关闭。 - 改善冷机时的怠速 - 改善充气效果，提高发动机运行性能 - 在超速切断时防止发动机抖动 在其他的转速范围进气道翻板被打开，减 小进气阻力，因而功率得到提高。 进气道翻板 由于发动机只在均质模式下工作，因此进气道翻板只用于优化内部混合气的形成。 带有钢制轴的进气道翻板 节流阀体总成 S337_023 连接杆 带有进气道翻板电位计G336 的翻板驱动电机V157 扭矩 [Nm] 功率 [kW] 转速 [1/min] 在此范围进气道翻板被关闭 . S337_022 18 发动机管理 汽油供给系统 汽油直喷系统通过量调节泵提供燃料，量调节泵消耗较低的能量，相应地可节省燃料。 为达到稳定的高压，使用了三凸轮驱动泵 (AXW 发动机使用2 凸轮驱动泵) 电子燃油泵根据要求调节系统压力，提供发动机工作所需要的相应数量的燃油。 发动机控制单元和功率电子元件控制整个过程，油泵的转速是通过脉宽来调节的。 S337_024 高压喷嘴 燃油压力传感器 G247 压力限制阀 高压燃油管路 低压燃油管路 低压燃油压力传感器 高压油泵 燃油压力调节阀 N276 三凸轮 19 驱动方式 增压发动机在两种模式下工作 冷起动时二次喷射 二次喷射是一种特殊工作模式，是为了迅速加热催化反应器。 在吸气过程中，在距点火上止点大约300°时喷入部分燃油，这部分燃油由于时间较长可均匀混合. 在压缩过程中，在距点火上止点大约60°进行第二次喷射。 由此在火花塞附近形成了较浓的混合气，这种情况下可使点火较晚，且可以保证发动机稳定运行。 二次喷射方式情况下λ的值为1。因为排气门早已打开，排气温度升高很快。因此, 催化转化器在 很短时间内（30-40秒）即达到其工作温度（350°）。 压 Vorlauf dient der Verkürzung der Startzeit und dem schnellere zu beschädigen ist ein Maximalzähl. Hauptbetriebsart 在火花塞附近形成均匀的混合气，催化器不需要进行附加的加热。 发动机工作在λ等于1的情况下。 为防止管路内汽泡的产生，即使发动机在工作温度下油泵也要工作。 打开驾驶员侧车门电动油泵即开始工作（车门开关信号）。油泵提前工作可缩短起动时间且可迅 速建立高压。为防止油泵损坏，安装有最大计数器。 在正常工作温度下的催化器的主工作模式 20 系统总览 G70 空气流量计 G31 增压压力传感器 G42 进气温度传感器 G28 发动机转速传感器 G40 霍尔传感器 J338 节流阀体 G187 节气门位置传感器1 G188 节气门位置传感器2 G79 油门踏板传感器 G185 油门踏板传感器2 F47 制动踏板开关 G247燃油压力传感器 G336进气道翻板电位计 G61 爆震传感器1 G66 爆震传感器2 G62 冷却液温度传感器 G83 G410 燃油低压压力传感器 G42 进气温度传感器 G39 氧传感器 G130 催化器后的氧传感器 G476 离合器位置传感器 发电机 DF 巡航 开/关 Motormanagement T16 诊断接口 J220 发动机控制单元 K - 诊 断 线 驱 动 C A N X G J519 供电控制单元 J533 CAN-诊断接口 F 制动灯开关 冷却液温度传感器（出口） 21 G 油位传感器 G6 油泵 N30 - N33 喷油嘴 1-4 N70 带有功率末级的点火线圈1 N127 带有功率末级的点火线圈2 N291 带有功率末级的点火线圈3 N292带有功率末级的点火线圈4 J338 节流阀体 G186 节气门驱动电机 J317 电压供给继电器Kl.30 J757 发动机元件的供电继电器 J329电压供给继电器 Kl. 15 N80活性碳罐电磁阀 N276燃油压力调节阀 V157 进气道翻板电机 N205凸轮轴调节电磁阀 N75 压力限制电磁阀 N249增压循环电磁阀 Z19 氧传感器加热器 Z29 催化器后的氧传感器加热器 J235冷却液泵继电器 V50 冷却液附加水泵 J293 风扇控制单元PMW J538 油泵控制单元 J285 仪表 J527 转向柱控制单元 J104 ABS控制单元 S337_026 22 功能图 G185 油门踏板位置传感器2 G186 节气门驱动电机 G187 节气门电位计 G188 节气门电位计2 G247 燃油压力传感器 发动机管理 A 蓄电池 F47 制动踏板开关 G 油量指示传感器 G1 油量指示 G6 燃油泵 G28 发动机转速传感器 G31 增压压力传感器 G39 氧传感器 G40 霍尔传感器 G42 进气温度传感器 G61 爆震传感器1 G62 冷却液温度传感器 G66 爆震传感器 G70 进气温度传感器 G79 油板踏板位置传感器 G83 出水口的冷却液温度传感器 G130 催化器后的氧传感器 输出信号 接地 输入信号 正极 CAN 线 颜色 F 制动灯开关 23 G336 进气道翻板电位计 G410 燃油低压压力传感器 G476 离合器位置传感器 J220 发动机控制单元 J235 冷却液泵继电器 J285 仪表板 J317 供电继电器 Kl. 30 J329 供电继电器 Kl. 15 J338 节流阀体 J519 供电控制单元 J533 诊断接口 J538 燃油泵控制单元 J682 供电继电器 Kl. 50 J757 发动机元件的供电继电器 N31 2缸喷油嘴 N32 3缸喷油嘴 N33 4缸喷油嘴 N70 带末级功率的点火线圈1 N75 增压压力限制电磁阀 N80 活性碳罐电磁阀 N127 带末级功率的点火线圈2 N205 凸轮轴调节电磁阀 N249 增压循环阀 N276 燃油压力调节阀 N291 带末级功率的点火线圈3 N292 带末级功率的点火线圈4 P 火花塞插头 Q 火花塞 S 保险丝 T16 诊断接器 V50 冷却液泵 V157 进气道翻板电机 Z19 氧传感器加热器 Z29 催化器后的氧传感器加热器 S337_025 N30 1缺喷油嘴 24 专用工具 名称 工具 应用 T10252 凸轮轴固定器 松开凸轮轴皮带轮 VAG 1687 增压系统检测设备 增压系统的漏气检查 带有新适配器 1687/5 服务 25 专用工具 名称 工具 应用 T10133 FSI 专用工具盒 这是一套应于FSI的专用工具，这 套工具也用于FSI涡轮增压发动机。 T40057 机油放油适配器 从滤清器壳体放出机油 T40001 拉具 拉出凸轮轴轮 T40001/1 - 7 拉具用卡爪 26 1. 涡轮增压的FSI发动机在何种模式下工作 ? a) 均质模式 ?b)均质稀薄模式 ?c)分层模式 2. 在什么情况下进气道翻板工作 3.椭圆形的CTC轮安装在什么位置 ?a)凸轮轴调整位置 ?b)平衡轴驱动位置 ?c)齿带驱动位置 4.排气管的分离筋有如下优点 ?a) 使废气均匀的流向增压器 ?b)防止废气回流 ?c) 保持涡轮增压器转速 ?d)涡轮增压器的反应优化 检验您的知识 Lösungen: 1. a2. bei niedriger Last in einem Drehzahlbereich von 1000 1/min - 5000 1/min 3. c4. a, b, c, d 27 Notizen Nur für den internen Gebrauch © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg Alle Rechte sowie technische Änderungen vorbehalten 000.2811.52.00 Technischer Stand 12/04 ❀ Dieses Papier wurde aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff hergestellt. 337