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大众奥迪EA839_V6_3.0_TFSI发动机空气供给和涡轮增压系统

导读: 由于采用了HSI-技术,发动机洁净空气侧是朝外的。气体路径设计的尽可能短,最有利于气体流动。所有空气管以及进气歧管都是采用合成材料缸盖上制成。为了改善噪音情况,在废气涡轮增压器和增压空气冷却器之间的压力管中集成有一个脉动消音器。

1. 概述

由于采用了HSI-技术,发动机洁净空气侧是朝外的。气体路径设计的尽可能短,最有利于气体流动。所有空气管以及进气歧管都是采用合成材料缸盖上制成。为了改善噪音情况,在废气涡轮增压器和增压空气冷却器之间的压力管中集成有一个脉动消音器。

在节气门下游,空气分岔为两部分进入两个进气歧管,这两个进气歧管用螺栓拧在缸盖上。新鲜空气在这里经缸盖的共同的气道(无进气歧管翻板)而去往各个气缸。

2. 缸盖内的空气气流

这款3.0l-V6-TFSI-发动机的进气歧管设计成两件式的,其外部件是通过法兰安装在压力管上的,用螺栓拧在缸盖上;其内部件是铸造在缸盖内的。喇叭状的进气道是整体式的,其上无进气歧管翻板。

同样,一体式排气歧管也是铸入的。该排气歧管对于节约燃油具有重要意义,因为下游的废气涡轮增压器就不必非得用燃油来冷却了。

其它有点还有:

●重量轻

●进入发动机舱的热量少

●所需结构空间小

●材料费用低

●催化净化器达到工作温度更快

●冷却液预热快

进气道

一体式排气歧管

3. 废气涡轮增压器

废气涡轮增压器模块是这款 3.0l-V6-TFSI-发动机的众多创新点之一,其开发目标如下:

●改善功率和扭矩,以及至少与上代配备压气机增压的发动机拥有相同的响应特性

●废气涡轮增压器安置在内V型中,以便使得气道短且流动损失小

●将催化净化器直接安装在涡轮器的下游,以便让催化净化器快速到达正常工作温度

●结构空间受限(因为在内V型中安装有机油滤清器和机油冷却器,向上还还遵守行人保护的规定)

●低于发动机舱内极限温度

废气涡轮增压器用螺栓直接拧在气缸排1的缸盖上。由于需要补偿长度,因此就通过一个弹性隔离元件连接到气缸排2,该隔离元件用弹簧夹连接到废气涡轮增压器上。废气涡轮增压器是通过夹紧法兰连接到缸盖上的。

涡轮器壳体能承受最高1000 °C的废气温度。为了隔热,该壳体外面包裹着金属板皮的硅酸盐垫,这也就使得我们不必在内V型中采取各种隔热措施了。

(1)循环空气调节

如果司机突然松开了油门踏板,那么废气涡轮增压器会因惯性而继续产生增压压力,这就会导致进气系统内产生噪音。为了避免这种噪音,就通过气缸排1上的减速超速循环空气阀 N625来将废气涡轮增压器内从吸气侧到压力侧的旁通通道打开1-2秒,具体说就是发动机控制单元将这个12V的阀接地了。

(2)增压压力调节

因内V型中空间所限以及温度条件,使用的是气动废气泄放控制,具体是通过真空来操控的。

真空操控的优点是:在发动机冷起动时就已经可以打开废气泄放阀了。这样的话,可以使得催化净化器快速预热到正常工作温度。由发动机控制单元通过增压压力限制电磁阀N75来操控真空单元。

4. 负荷传感器

基于压力而判断出负荷,这个是在发动机控制单元J623内通过分析进气歧管压力传感器G71(节气门下游)以及增压压力传感器G31 (在节气门上游)的信号来得出的。两个传感器测量空气的压力和温度。通过SENT-协议来将信号传给发动机控制单元。

(1)增压压力传感器 G31

增压压力传感器 G31 有两个功能:

功能 1:测量增压压力,将其作为增压压力调节的输入参数。于是就可计算出增压压力限制阀N75的激活值,也就调节出所需要的增压压力。

功能 2:节气门上游的压力和温度信号,用作确定空气流量(流经节气门的)的输入参数。

(2)进气歧管压力传感器G71

进气歧管压力传感器G71 也是有两个功能:

功能1:测量节气门下游空气的压力和温度。发动机控制单元用这些测量值用来侦测发动机的充气情况。由此就确定出流入燃烧室的空气量。通过这个所谓的充气情况侦测,就能计算出喷入的燃油量。于是就可以把λ值调节为1 。

功能 2:节气门下游的压力和温度信号,用作确定空气流量(流经节气门的)的输入参数。

通过侦测节气门上游和下游的空气压力和温度,来实现对节气门的调节。因此,节气门就一直会被调节到能使得发动机获得所期望的新鲜空气流量规定值(所谓节气门操控)。

在发动机负荷和转速很低时,压力范围在300 mbar 和1 mbar之间,这取决于节气门的位置。

由于废气能量的原因,废气涡轮增压器内总是会有一些增压压力的(基本增压压力),这就会造成节气门上游和下游的压力不同了,因此G71信号用于侦测发动机充气状态就非常重要了。

在发动机负荷较高时,节气门开度较大,增压压力 (最大 2.3 bar 绝对)是由废气涡轮增压器产生的,这时主要是使用G31信号来侦测负荷,以便实现增压压力调节。

5. 双涡流技术

这款3.0l-V6-TFSI-发动机的动态响应特性归功于采用双涡流技术的废气涡轮增压器模块(当然还有别的因素了)。

每侧气缸排的排气道将废气直接引至涡轮前,损失非常小。这样就防止了对面气缸排废气气流的相互干扰(窜扰)。

废气涡轮增压器模块安置在内V型中,这使得气道很短。催化净化器用螺栓直接拧在废气涡轮增压器的出口上。因此在发动机冷起动后,催化净化器可快速到达正常工作温度。

6. 内V型中的温度监控

涡轮器壳体最高可成承受1000 °C的高温。 为了防止内V型中温度过高,该壳体外面包裹着金属板皮的硅酸盐垫。

发动机罩盖温度传感器G765位于发动机装饰盖和隔热罩的下面,该传感器是一个负温度系数电阻,用于监控发动机舱内温度。发动机控制单元根据该传感器信号来计算并执行各种保护措施。

相关书籍:

《图解汽车构造与原理新技术/新结构/新能源》化学工业出版社 作者:于海东

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