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第三節(jié) EA888發(fā)動機(jī)

一、EA888發(fā)動機(jī)構(gòu)造原理

1.缸體

(1)灰鑄鐵缸體 缸體做了根本性的改動,主要目標(biāo)是降低重量。壁厚從約35mm減至30mm。另外,機(jī)油粗過濾器的功能整合到缸體內(nèi)。就缸體來講,與第2代EA88系列發(fā)動機(jī)相比,總共可降低24kg,內(nèi)部摩擦所消耗的功率也有所降低。減重所用到的最重要的措施是減小了主軸承直徑和改進(jìn)了平衡軸的軸承(圖2-3-1)。

圖2-3-1 發(fā)動機(jī)缸體

(2)進(jìn)氣側(cè)平衡軸(圖2-3-2) 注意:拆進(jìn)氣側(cè)平衡軸時,需要拆卸后部的水泵驅(qū)動輪的固定螺栓(左旋螺紋)。

圖2-3-2 進(jìn)氣側(cè)平衡軸

(3)曲軸連桿 曲軸連桿(圖2-3-3)包括五道鋼質(zhì)主軸支撐、八塊平衡塊配重、三道螺栓橫向連接軸承蓋。與第2代發(fā)動機(jī)相比,主軸承直徑從52m降至48mm,平衡重塊的數(shù)量從8個降至4個。這樣的話,可以使質(zhì)量降低16kg。主軸承的上軸瓦和下軸瓦都是雙層無鉛軸承,可保證適用于智能啟停的工作模式。

圖2-3-3 曲軸連桿

2.油底殼

油底殼(圖2-3-4)上部是鋁壓鑄而成的,其中用螺栓固定的有機(jī)油泵和蜂窩式件(用于抽取機(jī)油和機(jī)油回流)。另外,油底殼上部內(nèi)還有壓力機(jī)油通道和雙級機(jī)油泵的控制閥。

圖2-3-4 油底殼

油底殼上部與缸體之間的密封,是采用常溫固化型密封劑來實現(xiàn)的。螺栓使用的是鋁制螺栓。為了進(jìn)一步改善發(fā)動機(jī)的聲響特性,主軸承蓋與油底殼上部是用螺栓連接的。

油底殼下部是采用塑料制成的,這樣可以降低約10kg的質(zhì)量。密封是采用橡膠成型密封墊來實現(xiàn)的,采用鋼制螺栓連接。

油底殼下部內(nèi)裝有機(jī)油液面高度和機(jī)油溫度傳感器G266,放油螺塞也是塑料制的(卡口式連接)。

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3.缸蓋

配有直噴系統(tǒng)的渦輪增壓發(fā)動機(jī)上,首次在缸蓋(圖2-3-5)內(nèi)集成了廢氣冷卻系統(tǒng)及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。

圖2-3-5 缸蓋

4.鏈條驅(qū)動系統(tǒng)

(1)正時鏈條 鏈傳動機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)造,差不多就是直接取自第2代發(fā)動機(jī),但還是有改進(jìn)的地方(圖2-3-6)。由于摩擦減小了且機(jī)油需求量也減少了,所以鏈傳動機(jī)構(gòu)所耗費的驅(qū)動功率也就減小了。因此鏈條張緊器就做了匹配,就是按較低的機(jī)油壓力進(jìn)行適配。

圖2-3-6 正時機(jī)構(gòu)主要組成

這幾處改動一方面涉及鏈條裝配的工作步驟;另一方面還要用到一些新的專用工具。另外,在拆裝了鏈條機(jī)構(gòu)后,必須用車輛診斷儀進(jìn)行適配,這實際上就是為了診斷而要獲知鏈條機(jī)構(gòu)的部件公差并做相應(yīng)的考慮(圖2-3-7)。

圖2-3-7 鏈條驅(qū)動

(2)平衡軸 平衡軸除了降低了重量外,有幾處改成了滾動軸承支承,這樣就可以明顯降低摩擦,尤其是在機(jī)油溫度較低時效果更明顯。另外,這個措施對于智能啟停模式和混合動力模式的可靠性也具有積極意義(圖2-3-8)。

圖2-3-8 平衡軸的組成

5.附加裝置支架

在發(fā)動機(jī)的附加裝置支架上,集成有機(jī)油濾清器支架和機(jī)油冷卻器支架。該支架內(nèi)有機(jī)油道和冷卻液通道(流向機(jī)油冷卻器),還裝有機(jī)油壓力開關(guān)、活塞冷卻噴嘴的電控閥以及多楔皮帶的張緊裝置。

機(jī)油濾清器濾芯筒總成易于更換,從上面就可夠著。為了在更換濾清器時不淌出機(jī)油,在松開時會打開一個鎖銷,于是機(jī)油就流回油底殼。

機(jī)油通道如圖2-3-9所示。冷卻液通道如圖2-3-10所示。附加裝置支架內(nèi)還集成有冷卻液供液管,用于機(jī)油冷卻器。

圖2-3-9 機(jī)油通道

圖2-3-10 冷卻液通道

6.奧迪氣門升程系統(tǒng)(AVS)

開發(fā)奧迪氣門升程系統(tǒng),是為了優(yōu)化換氣過程。該系統(tǒng)首次是在2.8L-V6-FSI發(fā)動機(jī)上應(yīng)用。

為了改善轉(zhuǎn)矩特性,將第2代2.0L-TFSI發(fā)動機(jī)所成功使用過的奧迪氣門升程系統(tǒng)(雙級氣門升程系統(tǒng))直接“移植”過來。

7.凸輪軸調(diào)節(jié)器

另一項重要改進(jìn),就是在排氣凸輪軸上也有凸輪軸調(diào)節(jié)器。這樣的話,在操控?fù)Q氣過程時,就可以達(dá)到最大靈活度。奧迪氣門升程系統(tǒng)與排氣凸輪軸調(diào)節(jié)器一起使用,就可滿足在全負(fù)荷和部分負(fù)荷時對于換氣的不同需求。

其他改進(jìn)處:

①更長的火花塞螺紋;

②新的棒形點火線圈;

③凸輪軸重量經(jīng)過了優(yōu)化;

④滾子搖臂經(jīng)過了優(yōu)化(降低摩擦);

⑤氣門機(jī)構(gòu)的彈簧力降低;

⑥新的機(jī)油加油口蓋,在上部鏈條盒內(nèi);

⑦冷卻液溫度傳感器G62轉(zhuǎn)載缸蓋內(nèi)(創(chuàng)新溫度管理);

⑧高壓泵變動了位置,機(jī)油細(xì)濾器有所改進(jìn);

⑨廢氣渦輪增壓器的渦輪殼體直接用螺栓固定在缸蓋上;

⑩進(jìn)氣道經(jīng)過了優(yōu)化;

?噴射部件再次進(jìn)行了改進(jìn)(包括隔聲方面)。

8.集成式排氣歧管(IAGK)

一個重要改進(jìn)就是使用了帶有點火順序分隔裝置的冷卻式排氣歧管,該歧管直接集成在缸蓋內(nèi)。

由于使用了這種集成式排氣歧管,與普通的歧管相比,渦輪前部的廢氣溫度明顯降低。另外,使用了耐高溫渦輪增壓器。

通過這種組合,就可以(尤其是在高轉(zhuǎn)速時)基本上取消用于保護(hù)渦輪的全荷加濃工況。因此,在正常行駛工況以及以運動方式駕車行駛時,燃油消耗明顯降低。另外,集成式排氣歧管可以使得冷卻液能得到快速預(yù)熱,因此該歧管是溫度管理的重要組件。

排氣道(圖2-3-11)的布置原則是:排氣氣缸的廢氣氣流對任一其他氣缸的掃氣過程不能有影響。全部的流動能量都供驅(qū)動廢氣渦輪增壓器的渦輪使用。1缸和4缸以及2缸和3缸的排氣道,分別在通向渦輪增壓器的過渡處是交匯的。

圖2-3-11 排氣道

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9.集成式排氣歧管的冷卻

集成式排氣歧管可以使得冷卻液能得到快速預(yù)熱,因此該歧管是溫度管理的重要組件。在預(yù)熱階段,在很短時間后熱量就傳入冷卻液。這個熱量被立即用于去預(yù)熱發(fā)動機(jī)以及為車內(nèi)乘員供暖。由于熱量損失很少且路徑很短,因此后面的部件(λ傳感器、廢氣渦輪增壓器和催化凈化器)就能更快地達(dá)到最佳工作溫度。

在經(jīng)過了很短的預(yù)熱階段后,就過渡到冷卻工況,因為集成式排氣歧管附近的冷卻液很快就會沸騰。正因為這個原因,冷卻液傳溫度感器G62也安裝在缸蓋的最熱點之處(圖2-3-12)。

圖2-3-12 集成式排氣歧管的冷卻

10.曲軸箱排氣與通風(fēng)

曲軸箱排氣與通風(fēng)系統(tǒng)也是經(jīng)過再開發(fā)的,因此缸體與大氣之間的壓力比就可按較大的壓降來設(shè)計,這對降低發(fā)動機(jī)機(jī)油消耗量很有利(圖2-3-13)。另外,還盡量考慮到減少部件數(shù)量,因此在發(fā)動機(jī)之外,只有一根管子用于導(dǎo)出已凈化了的竄氣。

圖2-3-13 曲軸箱排氣與通風(fēng)

該系統(tǒng)包含下述部件:缸體內(nèi)的機(jī)油粗分離器;機(jī)油細(xì)分離器擰在氣缸蓋罩上用于導(dǎo)出已凈化的竄氣的管子;缸體內(nèi)的機(jī)油回流管(帶有位于油底殼蜂窩式件的止回閥)。

(1)機(jī)油粗分離 機(jī)油粗分離器是缸體的組成部分,讓竄氣氣流在一個迷宮式結(jié)構(gòu)中改變方向,就可以分離出一部分機(jī)油。分離出的機(jī)油經(jīng)缸體內(nèi)的回流通道流回到油底殼中,該通道的末端在機(jī)油液面以下。

(2)機(jī)油細(xì)分離 經(jīng)過粗分離后的竄氣從缸體內(nèi)經(jīng)缸蓋內(nèi)的一個通道被引入機(jī)油細(xì)分離器模塊(圖2-3-14)。竄氣先在旋流式分離器中進(jìn)行凈化,旋流式分離器所分離出的機(jī)油通過缸體內(nèi)的一個獨立通道流回油底殼,該通道的末端在機(jī)油液面以下。止回閥的作用是:在壓力比不利的情況下,防止機(jī)油被從油底殼中抽出。在以運動風(fēng)格來駕車行駛時(急加速),機(jī)油回流口可能會露出,因為油底殼內(nèi)的機(jī)油被晃到一側(cè)。即使這樣,止回閥也會封住機(jī)油回流通道,該閥是個慣性閥。

圖2-3-14 機(jī)油分離器

凈化后的竄氣流經(jīng)單級燃燒壓力調(diào)節(jié)閥,該閥與外界空氣存在壓差。在何處引入竄氣,是由空氣供給系統(tǒng)的壓力比決定的。

(3)將凈化后的竄氣送去燃燒 在經(jīng)過機(jī)油細(xì)分離器和壓力調(diào)節(jié)閥后,被凈化了的竄氣就被送去燃燒。這個氣體控制是通過自動止回閥(集成在機(jī)油細(xì)分離器模塊內(nèi))來自動進(jìn)行的。

發(fā)動機(jī)停機(jī)時,止回閥回到其初始位置,這時朝廢氣渦輪增壓器方向的止回閥是打開著的;朝進(jìn)氣歧管方向的止回閥是關(guān)閉著的。

(4)安裝錯誤識別 在某些市場,比如北美洲,法規(guī)要求與排氣相關(guān)的部件要有安裝錯誤識別功能。

如果模塊上的曲軸箱通風(fēng)管沒有安裝或者安裝錯誤,那么安裝錯誤識別的接口就會打開。由于該接口是與缸蓋進(jìn)氣側(cè)直接相連的,于是發(fā)動機(jī)會立即吸入過量的空氣,λ調(diào)節(jié)器會識別出這個情況的。

(5)全負(fù)荷工況(增壓工況)(圖2-3-15) 這時在整個增壓空氣路徑上都產(chǎn)生了過壓,于是止回閥就關(guān)閉。由于曲軸箱內(nèi)壓與渦輪增壓器的吸氣側(cè)存在著壓差,因此止回閥2就打開,被凈化了的竄氣由壓氣機(jī)吸入。

圖2-3-15 全負(fù)荷工況(增壓工況)

(6)怠速和較低的部分負(fù)荷工況(自然吸氣模式)(圖2-3-16) 在自然吸氣模式情況下,由于進(jìn)氣歧管內(nèi)有真空,所以止回閥是打開著的,而止回閥2是關(guān)閉著的,被凈化了的竄氣直接經(jīng)進(jìn)氣歧管被送去燃燒。

圖2-3-16 怠速和較低的部分負(fù)荷工況(自然吸氣模式)

(7)曲軸箱通風(fēng)(PCV)(圖2-3-17) 曲軸箱通風(fēng)裝置與機(jī)油細(xì)分離器和壓力調(diào)節(jié)閥合成在一個模塊中,安裝在氣缸蓋罩上。曲軸箱通風(fēng)是通過連接在渦輪前方的通風(fēng)管和曲軸箱通風(fēng)閥內(nèi)的一個計量孔來實現(xiàn)的。因此,該通風(fēng)系統(tǒng)是這樣設(shè)計的:只在自然吸氣模式時才進(jìn)行通風(fēng)。

圖2-3-17 曲軸箱通風(fēng)

11.機(jī)油供給

即使是壓力機(jī)油回路,也是在不斷地優(yōu)化和改進(jìn)著(圖2-3-18)。重點改進(jìn)如下;

圖2-3-18 機(jī)油循環(huán)系統(tǒng)

①優(yōu)化了機(jī)油供給系統(tǒng)的壓力機(jī)油通道,這樣在容積增大的同時又減小了壓力損失;

②降低了壓力機(jī)油段的壓力損失;

③擴(kuò)大了較低壓力時的轉(zhuǎn)速范圍;

④較低壓力時機(jī)油壓力下降;

⑤可控式活塞冷卻噴嘴。

綜合來看,這些措施明顯降低了發(fā)動機(jī)的內(nèi)摩擦,燃油消耗也因此再次降低。

(1)可調(diào)機(jī)油泵 該機(jī)油泵的基本功能與第2代發(fā)動機(jī)用的泵是一樣的,但是有如下變化:泵內(nèi)的液壓調(diào)節(jié)又經(jīng)過進(jìn)一步開發(fā),因此對該泵的控制更精確(圖2-3-19)。該泵的傳動比有所變化,現(xiàn)在其運行得更慢,i=0.96。

圖2-3-19 機(jī)油泵結(jié)構(gòu)

(2)機(jī)油壓力控制閥N428(圖2-3-20) 機(jī)油壓力由低壓段切換到高壓段是由負(fù)載和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速決定的。低于限值時,機(jī)油泵以1.5bar的壓力運行。當(dāng)達(dá)到4500r/min的轉(zhuǎn)速時,機(jī)油泵會產(chǎn)生3.75bar的油壓。新車行駛前1000km范圍內(nèi),機(jī)油泵一直保持高壓。如果機(jī)油壓力控制閥發(fā)生故障則閉合,機(jī)油泵在高壓段運行。

圖2-3-20 機(jī)油壓力控制閥N428

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(3)可控式活塞冷卻噴嘴(圖2-3-21) 機(jī)油壓力開關(guān)F447檢測油道中的油壓并監(jiān)控活塞冷卻的情況,在0.3~0.6bar的油壓下關(guān)閉。

圖2-3-21 可控式活塞冷卻噴嘴

①可控式活塞冷卻噴嘴控制策略。發(fā)動機(jī)控制單元使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和機(jī)油溫度來控制噴嘴的開閉。

可控式活塞冷卻噴嘴打開(圖2-3-22):N522控制閥斷電,油壓僅施加在一側(cè)上,并沿著回位彈簧移動,當(dāng)油壓超過0.9bar時,機(jī)械電磁閥打開,連接至活塞冷卻噴嘴的通道可用。油液流向活塞冷卻噴嘴,由此激活噴嘴。基于機(jī)油壓力開關(guān)F447的信號,發(fā)動機(jī)控制單元確定活塞冷卻噴嘴已激活。

圖2-3-22 可控式活塞冷卻噴嘴打開

②可控式活塞冷卻噴嘴關(guān)閉(圖2-3-23)。活塞冷卻噴嘴控制閥N522打開電磁閥的控制口。機(jī)械電磁閥受到來自兩側(cè)施加的油壓,回位彈簧的力更大,機(jī)械電磁閥被推回。油道連接管中的油液流動被中斷,活塞冷卻噴嘴關(guān)閉。基于機(jī)油壓力開關(guān)F447的信號,發(fā)動機(jī)控制單元確定活塞冷卻噴嘴已關(guān)閉。

圖2-3-23 可控式活塞冷卻噴嘴關(guān)閉

③活塞冷卻噴嘴的功能監(jiān)控。在活塞冷卻噴嘴控制閥N522的診斷和機(jī)油壓力開關(guān)F447的輔助下,可監(jiān)控到活塞冷卻噴嘴是否正常工作以及活塞是否受到充分的冷卻。

可發(fā)現(xiàn)以下故障:

a.在需要機(jī)油壓力的情況下,活塞冷卻噴嘴上沒有機(jī)油壓力,機(jī)油壓力開關(guān)F447發(fā)生故障;

b.在活塞冷卻噴嘴關(guān)閉的情況下油道內(nèi)仍有機(jī)油壓力;

c.N522斷開連接表明活塞冷卻噴嘴一直保持開啟狀態(tài);

d.N522接地短路表明活塞冷卻噴嘴關(guān)閉;

e.N522接正極短路表明活塞冷卻噴嘴開啟。

如果機(jī)油壓力開關(guān)F447發(fā)生故障,活塞冷卻功能會一直開啟:

a.無活塞冷卻的影響;

b.轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速受限制;

c.機(jī)油沒有低油壓段;

d.組合儀表中的EPC燈亮起;

e.儀表上出現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速限制在4000r/min的提示。

12.冷卻系統(tǒng)

(1)冷卻液循環(huán) 以1.8TFS縱置發(fā)動機(jī)、手動變速器且無駐車加熱裝置為例來進(jìn)行說明(圖2-3-24和圖2-3-25)。

圖2-3-24 冷卻液循環(huán)

圖2-3-25 冷卻液循環(huán)原理圖

1—暖風(fēng)熱交換器;2—變速器機(jī)油冷卻器;3—自動空調(diào)冷卻液截止閥N422;4—冷卻液循環(huán)泵V50;5—變速器冷卻液閥N488;6—冷卻液膨脹罐;7—冷卻液溫度傳感器G62;8—帶有發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件N493(旋轉(zhuǎn)滑閥1和2)的冷卻液泵;9—廢氣渦輪增壓器;10—集成式排氣歧管(IAGK);11—發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器;12—散熱器風(fēng)扇V7;13—散熱器風(fēng)扇2(V177);14—散熱器出口冷卻液溫度傳感器G83;15—散熱器

(2)創(chuàng)新溫度管理(ITM) 在對發(fā)動機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)時,對整個冷卻循環(huán)系統(tǒng)也做了修改(圖2-3-26)。主要有這幾項內(nèi)容:發(fā)動機(jī)的快速預(yù)熱,通過快速且經(jīng)熱力學(xué)方面優(yōu)化的發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)來實現(xiàn)降低油耗,以及在需要時給乘員艙加熱。創(chuàng)新溫度管理的兩個最重要部件是:集成在缸蓋內(nèi)的排氣歧管和發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件N493。創(chuàng)新溫度管理作為一個模塊與水泵一起安裝在發(fā)動機(jī)較冷的一側(cè)。

圖2-3-26 冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成

(3)發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件(N493旋轉(zhuǎn)滑閥) 發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件N493用在1.8L和2.0L發(fā)動機(jī)上,無論縱置和橫置都是一樣的。采用兩個機(jī)械連接的旋轉(zhuǎn)滑閥來調(diào)節(jié)冷卻液液流(圖2-3-27)。

圖2-3-27 冷卻泵結(jié)構(gòu)

1—發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件N493的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和傳感器;2—去往散熱器的供液管接頭;3—去往發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器的接頭;4—中間齒輪;5—旋轉(zhuǎn)滑閥2;6—旋轉(zhuǎn)滑閥1的軸;7—旋轉(zhuǎn)滑閥殼體;8—膨脹式節(jié)溫器(安全式節(jié)溫器);9—密封組件;10—來自散熱器的回流管接頭;11—旋轉(zhuǎn)滑閥1

旋轉(zhuǎn)滑閥角度位置的調(diào)節(jié)是按照發(fā)動機(jī)控制單元內(nèi)的各種特性曲線來進(jìn)行的。通過旋轉(zhuǎn)滑閥的相應(yīng)位置,就可實現(xiàn)不同的切換狀態(tài)。因此,就可讓發(fā)動機(jī)快速預(yù)熱,也就使得摩擦變小了(因此燃油消耗減少)。另外,可讓發(fā)動機(jī)溫度在85~107℃之間變動。

(4)發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行元件N493的功能 一個直流電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)滑閥轉(zhuǎn)動,該電機(jī)由發(fā)動機(jī)控制單元通過PWM信號(12V)來操控,操控頻率為1000Hz。這里的新內(nèi)容是操控信號,這是個數(shù)字信號,從結(jié)構(gòu)上講像CAN總線信號。這個操控過程一直持續(xù)進(jìn)行著,直至到達(dá)發(fā)動機(jī)控制單元給出的位置。正的操控信號(診斷儀上的測量值)表示旋轉(zhuǎn)滑閥在向打開的方向轉(zhuǎn)動。

電機(jī)通過一個很結(jié)實的蝸輪蝸桿傳動裝置來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)滑閥1,這樣就能控制機(jī)油冷卻器、缸蓋以及主散熱器中的冷卻液液流(變速器機(jī)油冷卻器、廢氣渦輪增壓器和暖風(fēng)回流管不進(jìn)行調(diào)節(jié))。旋轉(zhuǎn)滑閥2是通過一個滾銷齒聯(lián)動機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)滑閥相連的。該聯(lián)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是這樣的:旋轉(zhuǎn)滑閥2在特定角度位置會與旋轉(zhuǎn)滑閥連上和脫開;旋轉(zhuǎn)滑閥的旋轉(zhuǎn)運動(打開流經(jīng)缸體的冷卻液液流)在旋轉(zhuǎn)滑閥轉(zhuǎn)角約為145°時開始;在旋轉(zhuǎn)滑閥轉(zhuǎn)角約為85°時再次脫開,此時旋轉(zhuǎn)滑閥2達(dá)到其最大轉(zhuǎn)動位置,缸體內(nèi)的冷卻液循環(huán)管路就完全打開。旋轉(zhuǎn)滑閥的運動,會受到機(jī)械止點限制。

發(fā)動機(jī)越熱,旋轉(zhuǎn)滑閥的轉(zhuǎn)動也就越快,因此不同的橫斷面也就有不同的流量。為了能準(zhǔn)確識別旋轉(zhuǎn)滑閥的位置以及功能故障,在旋轉(zhuǎn)滑閥的控制電路板上裝一個旋轉(zhuǎn)角度傳感器,該傳感器將數(shù)字電壓信號發(fā)送給發(fā)動機(jī)控制單元。旋轉(zhuǎn)滑閥的位置可用診斷儀在測量值中讀出(圖2-3-28)。

圖2-3-28 冷卻泵解剖圖

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(5)操控策略

①預(yù)熱。要想預(yù)熱發(fā)動機(jī),旋轉(zhuǎn)滑閥就需轉(zhuǎn)到160°的位置。在這個位置處,旋轉(zhuǎn)滑閥1會封閉發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器和主散熱器回流管開口。旋轉(zhuǎn)滑閥2封閉通向缸體的開口。自動空調(diào)冷卻液截止閥N422和變速器冷卻液閥N488暫時關(guān)閉。冷卻液續(xù)動泵V51不通電,于是冷卻液不在缸體內(nèi)循環(huán)。不流動的冷卻液根據(jù)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速情況,被加熱至最高90℃。

②自加熱。如果有加熱請求,那么自動空調(diào)冷卻液截止閥N422和冷卻液循環(huán)泵V51就會被激活,于是冷卻液就會流經(jīng)缸蓋、廢氣渦輪增壓器和暖風(fēng)熱交換器。

③小流量。該功能用于:在缸體內(nèi)的冷卻液靜止時(即不流動時),防止缸蓋(集成式排氣歧管)和渦輪增壓器過熱。為此要將旋轉(zhuǎn)滑閥轉(zhuǎn)到約145°的位置上,從該位置起,滾銷齒聯(lián)動機(jī)構(gòu)就會帶動旋轉(zhuǎn)滑閥動作,該閥開始打開。這時,少量冷卻液就會流經(jīng)缸體而進(jìn)入缸蓋,流經(jīng)渦輪增壓器,再經(jīng)旋轉(zhuǎn)滑閥模塊流回水泵。

還有一部分冷卻液,在需要時會經(jīng)冷卻液止回閥N82流向暖風(fēng)熱交換器。冷卻液循環(huán)泵V51僅在“有加熱要求時”,才會激活工作。由于可以快速加熱冷卻液,那么在發(fā)動機(jī)預(yù)熱階段就可以將摩擦降至很低。

④接通發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器的預(yù)熱運行。在接下來的預(yù)熱階段,就只接通發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器。在旋轉(zhuǎn)滑閥到達(dá)120°的位置起,發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器接口就開始打開。與此同時,旋轉(zhuǎn)滑閥2一直在繼續(xù)打開,流經(jīng)缸體的冷卻液流就越來越大。通過這種有針對性地接通發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器,可以額外加熱發(fā)動機(jī)機(jī)油。

⑤變速器機(jī)油加熱。在發(fā)動機(jī)熱到足夠程度后,最后會打開變速器冷卻液閥N488以便用過剩的熱量來加熱變速器機(jī)油。

變速器機(jī)油加熱功能在下述情況下接通:不用暖風(fēng),冷卻液溫度達(dá)到80℃時;使用暖風(fēng),冷卻液溫度達(dá)到97℃時。

⑥通過主散熱器實施溫度調(diào)節(jié)。在轉(zhuǎn)速和負(fù)荷很小時,就把冷卻液溫度調(diào)至107℃以便使得發(fā)動機(jī)摩擦最小。隨著負(fù)荷和轉(zhuǎn)速升高,會將冷卻液溫度調(diào)低,最低可至85℃。為此,旋轉(zhuǎn)滑閥就在0°~85°之間根據(jù)冷卻需要來進(jìn)行調(diào)節(jié)。在0°這個滑閥位置時,主散熱器回流接口完全打開。

⑦關(guān)閉發(fā)動機(jī)后的續(xù)動功能。為了避免缸蓋和渦輪增壓器處的冷卻液在發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)后沸騰,也為了避免對發(fā)動機(jī)進(jìn)行不必要的冷卻,會按特性曲線啟動續(xù)動功能。該功能在發(fā)動機(jī)關(guān)閉后,最多可工作15min。

為此將旋轉(zhuǎn)滑閥轉(zhuǎn)至“續(xù)動位置”(160°~255°)。在這個續(xù)動工況,也會實現(xiàn)冷卻液溫度調(diào)節(jié)。在需要以最大續(xù)動能力來工作(255°)且冷卻液溫度較低時,則主散熱器回流接口打開,但是去往缸體的接口卻用旋轉(zhuǎn)滑閥2封閉。另外,冷卻液續(xù)動泵V51和冷卻液止回閥N82也都激活。

冷卻液這時分成兩個分流:一個是經(jīng)缸蓋流向V51;另一個經(jīng)渦輪增壓器流經(jīng)旋轉(zhuǎn)滑閥,隨后再流經(jīng)主散熱器而流回冷卻液續(xù)動泵V51。缸體在續(xù)動位置時,則沒有冷卻液流過。通過這個功能,可以明顯降低續(xù)動持續(xù)時間,且不會產(chǎn)生大量的熱能損失。

⑧故障情況。如果轉(zhuǎn)角傳感器損壞了的話,那么該旋轉(zhuǎn)滑閥就會開至最大位置(發(fā)動機(jī)冷卻能力最強)。如果直流電機(jī)損壞或者旋轉(zhuǎn)滑閥卡死,那么根據(jù)旋轉(zhuǎn)滑閥位置情況,會激活轉(zhuǎn)速限制和轉(zhuǎn)矩限制功能。

如果旋轉(zhuǎn)滑閥內(nèi)的溫度超過113℃,那么旋轉(zhuǎn)滑閥內(nèi)的膨脹式節(jié)溫器就會打開通向主散熱器的一個旁通支路,這樣的話冷卻液就可以流經(jīng)主散熱器,于是,出現(xiàn)故障時也可以繼續(xù)行駛。

其他反應(yīng):組合儀表上出現(xiàn)信息,提示轉(zhuǎn)速已被限制在4000r/min,提示音響一次,EPC燈也被接通,組合儀表上顯示真實的冷卻液溫度。打開冷卻液截止閥N82,激活冷卻液續(xù)動泵V51,以保證缸蓋的冷卻。

13.空氣供給和增壓

說明:需要松開拉桿上的鎖緊螺母,才能更換增壓壓力調(diào)節(jié)器V465。完成更換后,需要使用診斷儀來對增壓壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行設(shè)置(圖2-3-29)。

圖2-3-29 空氣供給和增壓系統(tǒng)圖

A—廢氣氣流;B—廢氣渦輪增壓器;C—空氣濾清器;D—新鮮空氣氣流;E—廢氣泄放閥;F—增壓空氣冷卻器;G—進(jìn)氣歧管翻板;G31—增壓壓力傳感器;G42,G71—進(jìn)氣溫度傳感器;G186—電子油門的節(jié)氣門驅(qū)動器;G187—電子油門的節(jié)氣門驅(qū)動器的角度傳感器1;G188—電子油門的節(jié)氣門驅(qū)動器的角度傳感器2;G336—進(jìn)氣歧管翻板電位計;G338—節(jié)氣門控制單元;N249—渦輪增壓器循環(huán)空氣閥;N316—進(jìn)氣歧管翻板閥;V465—增壓壓力調(diào)節(jié)器

(1)橫置發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng) 如圖2-3-30所示。

圖2-3-30 橫置發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)

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(2)縱置發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng) 如圖2-3-31所示。

圖2-3-31 縱置發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)

(3)進(jìn)氣歧管(圖2-3-32和圖2-3-33) 由于增壓壓力較高,所以對集成的進(jìn)氣歧管翻板系統(tǒng)進(jìn)行了徹底的修改。彎曲的單體式不銹鋼軸,可以為進(jìn)氣道內(nèi)的凹形翻板提供很大的抗扭性。通過進(jìn)氣歧管翻板電位計(非接觸式轉(zhuǎn)角傳感器)來識別翻板位置。

圖2-3-32 進(jìn)氣岐管正面

圖2-3-33 進(jìn)氣岐管反面

凹形翻板在打開狀態(tài)時是繃緊在基體上的,這樣就可以將氣流的沖擊降至很小。

該軸由發(fā)動機(jī)控制單元借助真空單元(雙位控制)經(jīng)進(jìn)氣歧管翻板閥N316并以電控氣動方式操控。

(4)廢氣渦輪增壓器 增壓系統(tǒng)使用的是全新開發(fā)的單進(jìn)氣口式廢氣渦輪增壓器(圖2-3-34)。

圖2-3-34 廢氣渦輪增壓器

采用單進(jìn)氣口式廢氣渦輪增壓器,可以改善全負(fù)荷特性(尤其是在較高轉(zhuǎn)速區(qū)域時)。氣缸蓋上廢氣出口采用雙流式通道布置,在廢氣渦輪增壓器中一直延伸到緊靠渦輪的前面,這樣總體上可以實現(xiàn)盡可能好的點火順序分開(四個分成兩個一組)。這種廢氣渦輪增壓器有如下特點:

①電控泄放閥調(diào)節(jié)器帶有增壓壓力調(diào)節(jié)器V46和增壓壓力調(diào)節(jié)器的位置傳感器G581);

λ傳感器在渦輪前面(λ傳感器G39);

③小巧的鑄鋼渦輪殼體,帶有雙流式入口,直接用法蘭固定在缸蓋上;

④壓氣機(jī)殼體帶有一體式的脈動消聲器和電控循環(huán)空氣閥(渦輪增壓器循環(huán)空氣閥N249);

⑤抗高溫(Inconel為渦輪,最高可承受980℃的高溫);

⑥殼體帶有機(jī)油和冷卻液通用接口;

⑦銑削的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子使得轉(zhuǎn)速更穩(wěn)、噪聲更小;

⑧渦輪是混流式的。

(5)用于獲知空氣質(zhì)量和空氣溫度的傳感器 增壓壓力傳感器G31安裝在增壓空氣冷卻器和節(jié)氣門之間的空氣管中,該傳感器信號用于控制增壓壓力。

進(jìn)氣溫度傳感器G42連同進(jìn)氣壓力傳感器G71,使用壓力和溫度信號來確定出空氣質(zhì)量。

(6)增壓壓力調(diào)節(jié)器V465(圖2-3-35) 奧迪四缸渦輪增壓發(fā)動機(jī),首次使用了電控泄放閥調(diào)節(jié)器。這種技術(shù)與以前使用的高壓單元相比,有如下優(yōu)點。

圖2-3-35 增壓壓力調(diào)節(jié)器V465

①響應(yīng)速度和精度更高。

②能不依賴當(dāng)前的增壓壓力來實施控制。

③因為卡止力較大,所以即使在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低至1500r/min時,也能保證發(fā)動機(jī)輸出320N·m的最大轉(zhuǎn)矩。

④在部分負(fù)荷時主動打開泄放閥,可以降低基本增壓壓力。

⑤在催化凈化器預(yù)熱時主動打開泄放閥,可以使得催化凈化器前的廢氣溫度增高10℃,這樣可使得冷啟動排放降低。

⑥由于電控泄放閥調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)速度快,在負(fù)荷往降低方向變化時(怠速滑行),可以讓增壓壓力立即下降,這對改善渦輪增壓器的聲響特性尤其有利(排氣的呼嘯聲)。

這個增壓壓力調(diào)節(jié)驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu),由下述部件組成。

①殼體。

②直流電機(jī)增壓壓力調(diào)節(jié)器V465。

③減速機(jī)構(gòu)。

④集成的非接觸式位置傳感器(增壓壓力調(diào)節(jié)器位置傳感器G58I)。

⑤減速機(jī)構(gòu)內(nèi)的機(jī)械式上、下內(nèi)止點擋鐵。

⑥推桿上的間隙和公差補償元件。

增壓壓力調(diào)節(jié)器的工作原理:直流電機(jī)借助減速機(jī)構(gòu)和推桿來讓泄放閥翻板運動。在下機(jī)械止點時,由泄放閥翻板座上的外止點限制這個運動;在上機(jī)械止點時由殼體上的減速機(jī)構(gòu)內(nèi)擋鐵來限制運動。直流電機(jī)的操控由發(fā)動機(jī)控制單元來執(zhí)行,操控頻率為1000Hz。

推桿在其長度方向可以調(diào)節(jié),因此在更換了調(diào)節(jié)器后可以調(diào)節(jié)泄放閥翻板位置。

(7)增壓壓力調(diào)節(jié)器位置傳感器G581 增壓壓力調(diào)節(jié)器位置傳感器G58安裝在增壓壓力調(diào)節(jié)器減速機(jī)構(gòu)的殼體端蓋上。在這個端蓋上,還有一個磁鐵架,帶有兩塊永久磁鐵。磁鐵架在殼體端蓋中導(dǎo)向并壓在減速機(jī)構(gòu)內(nèi)的彈簧座上。如果移動了推桿,那么它就會經(jīng)過霍爾傳感器的磁鐵(該磁鐵也在殼體端蓋上),并獲知調(diào)節(jié)行程的實際值。調(diào)節(jié)行程用模擬的線性電壓信號來輸出。

14.燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)工作原理如圖2-3-36所示。

圖2-3-36 燃油系統(tǒng)工作原理

(1)混合氣形成/雙噴射系統(tǒng) 直噴汽油發(fā)動機(jī)所排出的細(xì)微炭煙顆粒比當(dāng)前的柴油發(fā)動機(jī)最多能高出10倍,這個問題的討論越來越多,這促使研究人員開發(fā)了雙噴射系統(tǒng)(圖2-3-37)。可實現(xiàn)下述目標(biāo):

圖2-3-37 雙噴射系統(tǒng)

①將系統(tǒng)壓力從150bar提高到200bar;

②改善噪聲。

③達(dá)到EU-6關(guān)于顆粒質(zhì)量和數(shù)量的要求(能將炭煙排放降低10倍),降低廢氣排放(尤其是CQ),使之符合當(dāng)前和將來的排放要求;

④適應(yīng)另加的進(jìn)氣歧管噴射系統(tǒng)要求。

⑤降低部分負(fù)荷時的燃油消耗(這時使用MPI噴射比較有利)。

(2)MPI噴射系統(tǒng) MPI系統(tǒng)通過高壓泵的沖洗接口來獲得燃油供給,這樣的話,在以MPI工況工作時,高壓泵就可繼續(xù)由燃油來沖洗并冷卻。

為了盡量減小脈動(高壓泵會把這個脈動引入到油軌的),在高壓泵的沖洗接口中集成有一個節(jié)流閥。

MPI系統(tǒng)配有自己的壓力傳感器,就是低壓燃油壓力傳感器G410按需要的壓力供油,由燃油箱內(nèi)的預(yù)供油燃油泵G6來提供。預(yù)供油燃油泵G6由燃油泵控制單元J538經(jīng)發(fā)動機(jī)控制單元來操控。MPI油軌由塑料制成。MPI噴油閥(N532~N535)安裝在塑料進(jìn)氣歧管中,按最佳射束方向布置。

(3)高壓噴射系統(tǒng) 為了應(yīng)對系統(tǒng)壓力高達(dá)200bar的情況,高壓區(qū)的所有部件都做了改進(jìn)。于是,噴油閥經(jīng)鋼質(zhì)彈簧片就與缸蓋斷開(指聲響方面)。同樣,高壓油軌與進(jìn)氣歧管也斷開,且與缸蓋是用螺栓連接的。高壓噴油閥的位置略微向后移了一些,因此混合氣的均勻程度得到了改善,而且閥的溫度負(fù)荷也降低。

為了使發(fā)動機(jī)在將來都采用相同的調(diào)節(jié)方式,這個調(diào)節(jié)方式也再次做了改變。現(xiàn)在的調(diào)節(jié)方式的基本原則是:在拔下燃油壓力調(diào)節(jié)閥N276的插頭時,高壓區(qū)就不再形成壓力(建壓)。

(4)工作模式 發(fā)動機(jī)是用MPI模式工作還是用FSI模式來工作,是通過特性曲線內(nèi)的計算來決定的。為了使得炭煙排放很少、機(jī)油稀釋很輕以及爆震趨勢很小,噴射(MP或者FSD)的數(shù)量和種類在熱力學(xué)方面均經(jīng)過優(yōu)化,這就改變了混合氣形成的狀態(tài)。為此,就需要針對噴油時刻和噴油持續(xù)時間進(jìn)行適配。

在發(fā)動機(jī)冷機(jī)時(冷卻液溫度低于45度且取決于機(jī)油溫度情況),那么就一直使用直噴方式來工作,在每次發(fā)動機(jī)啟動時使用的也是直噴方式。

在長時間使用MPI模式工作時,為了防止高壓噴油閥內(nèi)的燃油燒焦,則使用了沖洗功能,即短時激活FSI模式。

15.發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)原理如圖2-3-38所示。

圖2-3-38 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)原理

二、EA888發(fā)動機(jī)主要特點

1.可變排氣升程

通過排氣凸輪軸上的電子氣門升程切換系統(tǒng)以及進(jìn)氣和排氣凸輪軸上的可變氣門正時,實現(xiàn)對每個氣缸氣體交換的優(yōu)化控制。較小的凸輪輪廓僅用于低轉(zhuǎn)速,此功能有以下好處:

①優(yōu)化氣體交換;

②防止廢氣回流到之前的180°排氣缸;

③入口打開時間更早,填充程度更佳;

④通過燃燒室內(nèi)的正壓差減少余氣;

⑤提升響應(yīng)性;

⑥在較低轉(zhuǎn)速和較高增壓壓力下達(dá)到更高的轉(zhuǎn)矩。

為了使排氣凸輪軸上兩個不同的氣門升程之間能相互切換,排氣凸輪軸上有4個可移動的凸輪件(帶有內(nèi)花鍵)。每個凸輪件上都裝有兩對凸輪,通過兩個電動執(zhí)行器對兩種升程進(jìn)行切換。電動執(zhí)行器接合每個凸輪件上的滑動槽,并移動凸輪軸上的凸輪件(圖2-3-39)。

圖2-3-39 可變排氣升程組件

2.智能熱管理系統(tǒng)

其冷卻回路的主要特點是:在原來傳統(tǒng)節(jié)溫器控制大、小循環(huán)的基礎(chǔ)上全新開發(fā)出運用電控旋轉(zhuǎn)閥組件的創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)。創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)是針對發(fā)動機(jī)和變速器的一項智能冷啟動和暖機(jī)程序,它可實現(xiàn)全可變發(fā)動機(jī)溫度調(diào)節(jié),對冷卻液液流進(jìn)行目標(biāo)控制。

3.進(jìn)排氣相位可調(diào)

凸輪軸前端的兩個電磁閥分別控制進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)凸輪軸的角度,其中進(jìn)氣凸輪軸調(diào)節(jié)范圍為60°,排氣側(cè)為34°,無論1.8T還是2.0T發(fā)動機(jī),其調(diào)節(jié)角度并沒有不同。

4.氣缸蓋集成排氣歧管

集成式缸蓋:結(jié)構(gòu)緊湊,冷卻水升溫更快,制造工藝比傳統(tǒng)缸蓋更復(fù)雜。

與1.8T發(fā)動機(jī)相比,2.0T發(fā)動機(jī)只是將原本“屬于”渦輪廢氣端外殼的歧管納入缸蓋內(nèi),盡管這能降低渦輪自身的重量,但對于缸蓋來說其制造工藝變得復(fù)雜很多。將排氣歧管納入缸蓋內(nèi)之后,交錯歧管周圍的冷卻水道能夠?qū)⑵绻軆?nèi)的排氣溫度迅速帶熱,不僅能讓水溫以更快的速度達(dá)到最佳工作溫度(90℃左右),對于乘客的體感來說,天冷的時候座艙內(nèi)的暖風(fēng)也會來得更早。

為了配合冷卻系統(tǒng)的變化,并能更精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的溫度,靈敏度更高、調(diào)節(jié)也更靈活的電子節(jié)溫器取代了傳統(tǒng)的石蠟型節(jié)溫器。1.8T發(fā)動機(jī)也使用了電子節(jié)溫器,不過由于沒有采用集成缸蓋式設(shè)計,冷啟動時冷卻水的升溫速度自然趕不上2.0T發(fā)動機(jī)。

5.雙噴射系統(tǒng)

燃油噴射系統(tǒng):由缸內(nèi)直噴與歧管噴射相結(jié)合的混合噴射系統(tǒng)。

雙噴射系統(tǒng)用的高壓油軌(直噴部分)和低壓油軌(歧管噴射),都是從高壓油泵接出來的,而1.8T發(fā)動機(jī)的油泵只提供用于缸內(nèi)直噴的出油口。由于缸內(nèi)直噴的噴油壓力可達(dá)20MPa,而歧管噴射對于油壓的要求并不高,所以兩根油軌采用了不同的材質(zhì),缸內(nèi)直噴油軌為金屬材質(zhì),而歧管噴射為塑料材質(zhì)。

在發(fā)動機(jī)處于低負(fù)荷狀態(tài)時,發(fā)動機(jī)只有歧管噴射一組噴油嘴工作,相比僅有直噴功能的發(fā)動機(jī)而言產(chǎn)生的污染物更少,同時也減少進(jìn)氣門背面產(chǎn)生積炭的可能。而當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸提高之后,直噴和歧管噴射兩組噴油嘴同時工作保證發(fā)動機(jī)的動力輸出。

至于直噴系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)達(dá)到多少轉(zhuǎn)速時介入工作,工程師并未給出一個明確的轉(zhuǎn)速值,而是給了一個較為寬泛的轉(zhuǎn)速范圍,在2000~3000r/min之間。

6.可控活塞冷卻噴射管

活塞頂并不是在任何工況下都需要冷卻的。

有針對性地關(guān)閉活塞冷卻噴嘴,可進(jìn)一步降低燃油消耗。取消了彈簧加載的活塞冷卻噴嘴另一個原因是總體機(jī)油壓力級是很小的。

7.全新渦輪增壓器及電控廢棄旁通

第三代EA888發(fā)動機(jī)的渦輪增壓組件同樣經(jīng)過了創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計。除了采用可耐980℃新合金材料的增壓器渦輪葉片之外,在結(jié)構(gòu)上也做了大膽的改進(jìn)。

其中一個顯著的特點,就是采用了電動的廢氣旁通控制閥和電動泄壓閥。相對于之前被動的真空旁通閥,對于閥門的開啟和關(guān)閉控制得更為快速、更為精準(zhǔn)。此外,第三代EA888發(fā)動機(jī)還在渦輪處安裝了氧傳感器,可以第一時間了解到廢氣中的氧氣成分,及時調(diào)整噴油量以及氣門開閉的時刻,進(jìn)一步提升發(fā)動機(jī)的效率。

三、EA888發(fā)動機(jī)維修要點和難點

1.檢查正時鏈條伸長度

帶檢查窗的鏈條張緊器,用于診斷鏈伸長度(圖2-3-40)。

圖2-3-40 檢查鏈條張緊器

可看到2圈表示鏈條正常(圖2-3-41)。

圖2-3-41 可看到2圈表示鏈條正常

可看到7圈表示更換鏈條(圖2-3-42)。

圖2-3-42 可看到7圈表示更換鏈條

注意:要求不超過6個凹槽即7個螺紋。

診斷程序通過凸輪軸與曲軸的相對位置檢測鏈條伸長度,如果位置多次超過凸輪軸特定的限值,則故障存儲器中會生成故障記錄。在故障存儲器中存儲故障記錄后,可以對鏈條張緊器進(jìn)行目檢來檢查鏈條的伸長度。

對發(fā)動機(jī)進(jìn)行以下操作之后,必須對診斷程序進(jìn)行更新,以便在維修之后診斷程序能夠正常運行:

①更換了發(fā)動機(jī)控制單元;

②更換了連接至鏈條傳動裝置的發(fā)動機(jī)組件;

③更換了正時鏈或整個發(fā)動機(jī)。

鏈條的正時標(biāo)記與上一代發(fā)動機(jī)一致(圖2-3-43)。

圖2-3-43 正時標(biāo)記

2.電子排氣門升程可變系統(tǒng)

(1)凸輪軸執(zhí)行器 通電后電磁線圈使金屬銷向外移動插入凸輪件調(diào)節(jié)槽進(jìn)行調(diào)節(jié)(圖2-3-44)。

圖2-3-44 凸輪軸執(zhí)行器工作狀態(tài)

(2)凸輪件調(diào)整及鎖止 每個凸輪段使用兩個執(zhí)行器:一個執(zhí)行器使凸輪件從大凸輪調(diào)節(jié)到小凸輪;另一個執(zhí)行器以相反方向調(diào)節(jié)(圖2-3-45)。

圖2-3-45 電子排氣門升程可變系統(tǒng)組成

執(zhí)行器由發(fā)動機(jī)控制單元J623的接地信號啟動,通過主繼電器J271供電。調(diào)節(jié)槽的輪廓迫使凸輪段移動到另一個位置,通過彈簧加壓球進(jìn)行鎖緊(圖2-3-46)。

圖2-3-46 執(zhí)行器工作原理

在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),氣門升程切換至更小的排氣凸輪輪廓,右側(cè)執(zhí)行器移動金屬銷,它接合滑動槽,將凸輪件移至小凸輪輪廓(圖2-3-47)。

圖2-3-47 低轉(zhuǎn)速時工作原理

部分負(fù)載和全負(fù)載下,為達(dá)到最佳的氣缸填充性能,排氣門需要最大的氣門升程。為了達(dá)到此目的,左執(zhí)行器被啟動,由左執(zhí)行器移動其金屬銷(圖2-3-48)。

圖2-3-48 部分負(fù)載和全負(fù)載時工作原理

發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)重置信號得知金屬銷的當(dāng)前位置。當(dāng)復(fù)位斜面推動執(zhí)行器的金屬銷回位時,生成一個復(fù)位信號。發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)可根據(jù)哪個執(zhí)行器發(fā)出復(fù)位信號來確定相關(guān)滑動裝置的當(dāng)前位置(圖2-3-49)。

圖2-3-49 執(zhí)行器啟動

(3)系統(tǒng)故障的影響 如果一個執(zhí)行器發(fā)生故障,則無法再執(zhí)行氣門升程切換功能。在這種情況下,發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)會嘗試將所有氣缸切換為最近成功的一次氣門升程切換。如圖2-3-50所示,如果不成功:

圖2-3-50 進(jìn)排氣凸輪的區(qū)別

①所有氣缸會切換至更小的氣門升程位置。

②發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速限制在4000r/min,故障存儲器中記錄下故障。

③EPC警告燈亮起。如果可切換到較大的氣門升程位置,故障存儲器中也會存儲故障。在這種情況下,不限制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,且EPC燈亮。

3.排氣側(cè)平衡軸管的安裝

檢查平衡軸管的安裝位置。開口(圖2-3-51中箭頭)必須朝向鏈側(cè)。軸管必須向內(nèi)安裝到底,否則可能在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)的時候會產(chǎn)生噪聲。

圖2-3-51 排氣側(cè)平衡軸管的安裝

4.拆卸和安裝正時鏈及平衡軸鏈條

(1)拆卸正時鏈及平衡軸鏈條

①先拆下正時鏈蓋,按圖2-3-52中箭頭所示方向旋擰裝配工具T10352/2,將兩個正時調(diào)節(jié)閥拆下。

圖2-3-52 拆卸正時調(diào)節(jié)閥

視頻精講

注意:兩個正時調(diào)節(jié)閥都是左旋螺紋。

②拆下如圖2-3-53中箭頭所示螺栓。

圖2-3-53 拆卸軸承座

③取下軸承座。

④用止動工具T10355旋擰皮帶盤到上止點位置。

⑤凸輪軸鏈輪上的標(biāo)記1必須與標(biāo)記點2和3對齊(圖2-3-54)。

圖2-3-54 對齊正時標(biāo)記

⑥皮帶盤上的槽口必須對準(zhǔn)下部正時鏈蓋上的標(biāo)記(箭頭)。

⑦拆下下部正時鏈蓋。

⑧沿圖2-3-55所示箭頭方向按下機(jī)油泵鏈條張緊裝置的張緊桿,然后用鎖銷T40011將其鎖定。

圖2-3-55 安裝鎖銷T40011

⑨擰下螺栓1,然后拆下鏈條張緊裝置。

⑩擰入桿T40243(圖2-3-56中上部箭頭),一起按下鏈條張緊裝置的彈簧擋圈1,然后保持其不動。

圖2-3-56 安裝桿T40243

視頻精講

?按圖2-3-56中下部箭頭方向緩慢推動桿T40243,然后保持其不動。

?使用鎖銷CT80014固定鏈條張緊器(圖2-3-57)。

圖2-3-57 使用鎖銷CT80014固定鏈條張緊器

a.拆下桿T40243。

b.擰上將凸輪軸鎖緊工具T40271/2固定到氣缸蓋的螺栓(圖2-3-58),然后按箭頭2方向?qū)⑵洳迦腈溳喌幕ㄦI之間。若必要,用裝配工具和轉(zhuǎn)接器T40266按箭頭1方向旋擰進(jìn)氣凸輪軸。

圖2-3-58 安裝專用工具

?擰下螺栓2,然后拆下凸輪軸正時鏈張緊軌1(圖2-3-59)。

圖2-3-59 拆下凸輪軸正時鏈張緊軌

a.將凸輪軸夾T40271/1用螺栓固定至氣缸蓋。

b.如圖2-3-60所示,用裝配工具T40266按箭頭1方向旋擰排氣凸輪軸,直到凸輪軸鎖緊工具T40271/1可以按箭頭2方向插入鏈輪花鍵為止。

圖2-3-60 安裝專用工具

c.用螺絲刀釋放卡扣,然后向前壓下頂部導(dǎo)軌(圖2-3-61中箭頭)。

圖2-3-61 向前壓下頂部導(dǎo)軌

?取下其余導(dǎo)軌和鏈條。

(2)安裝正時鏈及平衡軸鏈條

①檢查曲軸是否位于上止點位置:曲軸平面部分(圖2-3-62中箭頭)必須水平。

圖2-3-62 對齊標(biāo)記

②用永久性記號筆在氣缸體1上做標(biāo)記。

③用防水筆標(biāo)記與標(biāo)記2鄰近的三鏈鏈輪咬牙1(圖2-3-63)。

圖2-3-63 做標(biāo)記

④如圖2-3-64所示,旋轉(zhuǎn)惰輪和平衡軸,使標(biāo)記箭頭按圖中所示對齊,切勿松開螺栓1。

圖2-3-64 對齊標(biāo)記

⑤用皮帶盤螺栓(圖2-3-65中箭頭)將壓塊T10368擰入。

圖2-3-65 安裝壓塊T10368

⑥帶顏色標(biāo)記的鏈節(jié)必須定位于鏈輪上的標(biāo)記處(圖2-3-66)。

圖2-3-66 對齊鏈條標(biāo)記

⑦將正時鏈安裝到進(jìn)排氣凸輪軸和曲軸鏈輪上(圖2-3-67)。注意對準(zhǔn)標(biāo)記點。

圖2-3-67 安裝正時鏈

⑧用裝配工具和轉(zhuǎn)接器T40266旋擰排氣凸輪軸,從鏈輪花鍵之間拆下凸輪軸鎖緊工具T40271/1,然后消除凸輪軸張力。

⑨拆下凸輪軸夾板T40271/1,進(jìn)氣凸輪軸旋擰的方法同上。

⑩裝上機(jī)油泵鏈條及各個導(dǎo)軌。

5.檢查發(fā)動機(jī)正時

①用24mm套筒,通過皮帶盤以正常轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)曲軸,直到標(biāo)記(圖2-3-68中箭頭)幾乎位于頂部為止。

圖2-3-68 對準(zhǔn)正時標(biāo)記

②將火花塞從氣缸拆下。

③旋擰千分表轉(zhuǎn)接器T10170/A,直到其將要進(jìn)入火花塞孔時為止(圖2-3-69)。

圖2-3-69 安裝測量工具

④插入帶延長桿T10170A/1的千分表VAS 6341,直到其將要到位且可通過自鎖螺母鎖緊時為止(圖2-3-69中箭頭)。

⑤緩慢旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的曲軸,直至指針到最大值。

6.燃油系統(tǒng)卸壓

燃油供給方式為缸內(nèi)直噴,高壓燃油泵由排氣凸輪軸后端的方形凸輪帶動。高壓燃油壓力最高為200bar。

出于安全考慮,在打開高壓部件之前,例如拆卸高壓泵、燃油分配器、噴嘴、燃油管或燃油壓力傳感器G247之前,必須將高壓范圍內(nèi)的燃油壓力降低到4~7bar,消除燃油高壓,以防發(fā)生危險。

卸壓的具體步驟如下。

①拆卸燃油壓力調(diào)節(jié)閥N276插頭。

②拔下SB10燃油泵控制單元熔絲。

③啟動發(fā)動機(jī)。

④用診斷儀進(jìn)入01-10-140組觀察到燃油壓力下降到4~7bar。

⑤關(guān)閉點火開關(guān)并立即打開高壓管路,如果不馬上打開高壓管路,燃油壓力可能會再度稍稍升高。

⑥完成修理后要清除故障存儲器。

四、EA888發(fā)動機(jī)易出故障的裝置

1.適用于第1、2代EA888發(fā)動機(jī)

①凸輪軸位置傳感器漏油。

②水泵漏水。

③油氣分離器問題。

④正時鏈張緊器自動泄壓。

⑤進(jìn)氣歧管流道位置傳感器問題。

⑥曲軸位置/凸輪軸位置相關(guān)性故障。

2.適用于第3代EA888發(fā)動機(jī)

①高壓燃油泵異響。

②油底殼下體放油螺栓。

③點火線圈故障。

④機(jī)油加注口蓋泄漏。

⑤發(fā)動機(jī)軸承橋磨損。

五、EA888發(fā)動機(jī)故障診斷

1.奧迪EA888 Gen3發(fā)動機(jī)無法啟動,轉(zhuǎn)速表顯示380r/min

(1)故障現(xiàn)象 發(fā)動機(jī)無法啟動,起動機(jī)不轉(zhuǎn)動。

在點火開關(guān)打開狀態(tài)下,轉(zhuǎn)速表不處于零位,例如會顯示380r/min的轉(zhuǎn)速。

在發(fā)動機(jī)控制單元中記錄有關(guān)于“轉(zhuǎn)速怠速控制低于額定值”或者“點火開關(guān)關(guān)閉時間間隔信號不可信”的故障碼。

(2)故障分析 如果在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后立即通過啟動/停止來關(guān)閉點火開關(guān),那么在個別情況下會使得在發(fā)動機(jī)控制單元中保存最后一次識別的轉(zhuǎn)速,所存儲的轉(zhuǎn)速信息會妨礙發(fā)動機(jī)啟動。

(3)解決措施 通過復(fù)位發(fā)動機(jī)控制單元(斷開接線)可以刪除所保存的轉(zhuǎn)速。然后重新啟動發(fā)動機(jī),用SVM01A149可以更新發(fā)動機(jī)控制單元并排除故障。

2.A3 EA888 Gen3發(fā)動機(jī)電動燃油泵異響

(1)故障現(xiàn)象 怠速或行駛時,電動燃油泵發(fā)出嗚嗚異響。

(2)技術(shù)背景 電動燃油泵泄壓閥開啟壓力為6.2bar,在油壓達(dá)到6bar時間歇性開啟/閉合,不規(guī)律振動引起噪聲。

(3)生產(chǎn)線解決方案

措施1:改進(jìn)電動燃油泵泄壓閥,開啟壓力調(diào)整到6.5bar。

措施2:改進(jìn)發(fā)動機(jī)電腦對燃油泵控制策略(升級發(fā)動機(jī)電腦)

(4)售后解決方案

①對于措施1之前的車輛,即LF2A28VXF5047817之前的車輛,先更換電動燃油泵,然后使用01A129升級發(fā)動機(jī)電腦。

②對于措施1之后、措施2之前的車輛,即底盤號在LF2A28VXF5047817與LFV3A28V7H5005550之間的車輛,使用01A129升級發(fā)動機(jī)電腦。

注意:維修時請查詢維修歷史;該方案僅適用于A3 1.8T CUF車輛。

3.Q3 EA888 Gen3發(fā)動機(jī)軸承橋磨損

(1)故障現(xiàn)象 車輛抖動,OBD燈報警。

(2)故障分析 01中有故障碼存儲(圖2-3-70),內(nèi)容為凸輪軸位置/曲軸位置傳感器分配不正確。拆下凸輪軸軸承橋,可見明顯磨損(圖2-3-71)。

圖2-3-70 故障碼存儲

圖2-3-71 凸輪軸軸承橋有明顯磨損

軸承橋磨損判定:

①該故障是由凸輪軸軸向竄動引起的;

②凸輪軸軸向竄動引起軸承橋端面磨損,可見明顯臺階;

③軸承橋內(nèi)部及軸頸磨痕屬于正常現(xiàn)象,不能作為故障判定依據(jù)(圖2-3-72)。

圖2-3-72 凸輪軸軸承橋磨損情況

(3)解決措施 更換總成。

注意事項:

①故障車行駛里程均很短,一般都在5000km以內(nèi)。

②所有條件均滿足才能執(zhí)行上述方案(故障碼、凸輪軸軸承橋磨損)。

總結(jié):如果只有P0016故障存儲而凸輪軸軸承橋未磨損,建議檢查以下零件:凸輪軸相位傳感器;凸輪軸相位調(diào)節(jié)器;三位四通閥。

4.油底殼下體放油螺栓漏油

(1)故障現(xiàn)象 由于錯誤的維修,導(dǎo)致油底殼下體放油螺栓處漏油。

(2)涉及范圍 EA888 Gen3 1.8L/2.0L。

(3)故障原因 維修保養(yǎng)后,由于使用了過大的擰緊力矩,導(dǎo)致油底殼下體和放油螺栓連接的殼體處出現(xiàn)變形,導(dǎo)致不密封泄漏。

(4)解決方案

①針對該部位維修保養(yǎng)時,需更換新的螺栓和墊片。

②使用規(guī)定的30N·m的力矩進(jìn)行擰緊。

新舊狀態(tài)油底殼放油螺栓處對比(首臺號CUFB57575,ZP4:2017.09.24)。

5.點火線圈斷裂

(1)故障現(xiàn)象 發(fā)動機(jī)抖動,失火,點火線圈故障。拆解發(fā)現(xiàn)點火線圈橡膠斷裂,更換火花塞時,點火線圈橡膠斷裂導(dǎo)致?lián)p壞。故障車大多行駛里程較長,在15000km以上。

(2)問題原因

①Gen3點火線圈設(shè)計特點,導(dǎo)致在拆卸時圖2-3-73中圓圈部位會承受拉伸力和剪切力,此位置為斷裂薄弱點。

圖2-3-73 損壞位置

②未使用正確的拆卸工具和拆卸方法,會增加點火線圈斷裂風(fēng)險。

(3)保養(yǎng)操作

①嚴(yán)格按照保養(yǎng)手冊中的相關(guān)規(guī)定拆卸和安裝點火線圈,并使用保養(yǎng)手冊中規(guī)定的專用工具T10530。

②安裝火花塞時,用硅基潤滑脂潤滑點火線圈,在于火花塞接觸的橡膠管口四周涂抹薄薄一層,用量為(0.13±0.05)g。

③使用工具T10530拆卸點火線圈時,應(yīng)勻速緩慢,垂直向上拔出,切不可過快或拔歪(圖2-3-74)。

圖2-3-74 使用工具T10530拆卸點火線圈

④盡量等發(fā)動機(jī)冷卻下來后,再對點火線圈進(jìn)行拆卸。

⑤安裝點火線圈裝配螺栓時,應(yīng)使用力矩扳手,擰緊力矩不得超過10N·m。

6.Q5 EA888發(fā)動機(jī)故障燈亮

(1)故障現(xiàn)象 2.0L EA888發(fā)動機(jī)故障燈亮?xí)r,發(fā)動機(jī)部位產(chǎn)生嘯叫聲。

(2)故障分析 發(fā)動機(jī)故障燈報警同時伴隨嘯叫聲,用6150B診斷顯示油壓調(diào)節(jié)閥斷路,頻率達(dá)216次,屬于高頻率多發(fā)。讓故障重現(xiàn)時測量N276閥電壓為零,檢查線路及插頭,一切正常。查看線路圖發(fā)現(xiàn),N276由J757發(fā)動機(jī)部件供電繼電器供電。查看J757供電繼電器控制線路及電源,正常。拆檢J757發(fā)現(xiàn)繼電器觸點燒毀(圖2-3-75),更換J757后車輛故障排除。

圖2-3-75 J757繼電器觸點燒毀

(3)解決措施 更換J757供電繼電器。

7.Q5 EA888發(fā)動機(jī),車輛加速無力

(1)故障現(xiàn)象 2.0L EA888發(fā)動機(jī),車輛加速無力,發(fā)動機(jī)出現(xiàn)異常的噪聲。

(2)故障分析 該車廢氣燈報警,有時加速無力,發(fā)動機(jī)出現(xiàn)異常的噪聲。診斷儀提示有發(fā)動機(jī)存儲故障碼P229400,內(nèi)容為燃油壓力調(diào)節(jié)閥斷路。檢測供電線路,正常。

檢查高壓泵燃油壓力調(diào)節(jié)閥線束和燃油壓力調(diào)節(jié)閥供電繼電器,最終斷定是繼電器故障,更換后故障排除(圖2-3-76)。

圖2-3-76 J757、N276電路圖

8.EA888 2.0T發(fā)動機(jī)疑似高壓泵故障排除步驟(圖2-3-77)

圖2-3-77 EA8882.0T發(fā)動機(jī)疑似高壓泵故障排除步驟

9.A7 MIL亮起,故障存儲器中存有故障碼P2279

(1)車型 A7。

(2)年型 MJ13。

(3)故障現(xiàn)象 廢氣故障指示燈(MIL)亮起,發(fā)動機(jī)控制單元內(nèi)存有故障碼P2279,內(nèi)容為進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣。

(4)故障分析 由于鏈條箱蓋上機(jī)油加注管接頭中的鎖止凸耳斷裂,因此導(dǎo)致機(jī)油加注蓋無法完全密封。發(fā)動機(jī)吸入泄漏的空氣,故障存儲器中存有故障碼P2279,廢氣故障指示燈(MIL)亮起。

(5)解決措施 更換鏈條箱蓋(原裝備件庫僅提供優(yōu)化型部件)。

提示:生成故障碼P2279的原因除了機(jī)油加注管接頭密封不嚴(yán)之外,還可能在于其他方面。本TPI僅針對鎖止凸耳斷裂這一情況。如果鎖止凸耳正常,則必須通過引導(dǎo)型故障查詢繼續(xù)進(jìn)行。

10.冷卻模塊區(qū)域泄漏冷卻液

(1)車型 A3、A1、A4、A5、Q5。

(2)年型 MJ12、MJ13、MJ14、MJ15。

(3)故障現(xiàn)象 組合儀表上顯示冷卻液液位過低,車輛下方有泄漏的冷卻液。

(4)故障分析 冷卻模塊上泄漏冷卻液。

(5)解決措施 請嘗試精確找到泄漏位置,只更換造成泄漏的部件。注意規(guī)定的冷卻模塊維修深度。當(dāng)明確確定殼體發(fā)生泄漏時,不得一起更換冷卻液泵。

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