大众奥迪系列3.0T机械增压发动机至今发展到第四代,本文对第4代3.0L升V6TSI发动机-EA837进行技术层面解析,希望对广大维修同行有所帮助。
由于篇幅较长,本文将会分为三篇和大家进行分享。感兴趣的同行朋友们敬请关注后续文章更新。
第4代3.0L升V6TSI发动机-EA837技术解析
一、技术概要
第4代3.0L-V6-TSI发动机EA837最重要的特征如下:
·符合EU6排放标准
·V型6缸发动机,带电磁离合器控制的皮带驱动式机械增压器
·供油系统结合了直喷和进气歧管喷射两种喷射模式,排放和油耗水平更佳
·进气和排气侧凸轮轴持续调节
1.1第3代3.0L-V6-TSI发动机具备优良的外输出特性和出色的瞬时响应特性,第4代发动机进行升级的目的是在保持原有特性的同时,显著降低油耗和排放。这是通过以下主要措施实现的:
·降低发动机的摩擦 优化链条传动机构 通过降低预应力优化活塞环套件,同时改善了机油消耗 降低凸轮轴轴承的摩擦力;
·通过引入电磁离合器,实现了针对机械式增压系统的“按需增压”;
·高度灵活的喷油策略,可允许高压喷射和低压喷射混合运行;
·燃烧过程的组件进行了进一步优化。
1.2相较于第 3 代3.0L-V6-TSI 发动机有以下具体的改进:
·带中空钻孔曲轴销的曲轴,嵌入式灰口铸铁气缸套,活塞形状改变;
·采用了可控式机械增压器(罗茨增压器);
·增加了进气歧管喷射;
·增加了排气侧凸轮轴调节;
·将发动机机油冷却器(可控式)移到发动机背面,油底壳和后部发动机盖(密封法兰)进行了调整;
·链条传动进行了修改,链条更短更轻;
·仅在一个气缸列上有曲轴箱排气;
·带改进型(可控式)泵轮的冷却液泵;
·采用 Terophon 涂层的正时链盖板;
·用于降低摩擦和重量的组合措施。
二、技术概要-技术数据
1) 也允许使用 91 号普通无铅汽油,但是功率会有所降低。
2.1 扭矩-功率曲线
三、发动机机械结构
3.1气缸体和油底壳
3.2部件和更改一览
3.3带有机油滤清器和机油冷却器的密封法兰
在发动机背面,机油冷却器与立式机油滤清器模块连同密封法兰一起,构成了一个完整的部件。
3.4曲柄传动机构
曲轴为锻造件,为了减轻重量缩小了曲柄臂直径,并在曲轴销上钻了一个孔。连杆是带有铜衬套的裂解连杆 。
3.5活塞
新型活塞是燃烧室全新设计的一部分。目标是减轻重量、降低油耗及排放,尤其是颗粒物的含量。 进行了以下更改:
·通过对于活塞毛坯的重新设计,减轻了重量,降低了惯性力;
·减小了挤压缝隙(活塞底及活塞顶距离气缸盖的距离),压缩比提高至10.8(第3代发动机:10.3);
·降低了活塞环上的切向力,减少了摩擦;
·全新设计的刮油环减少了机油消耗;
·石墨涂层减少了摩擦。
3.6曲轴箱排气和通风
该系统的设计负压为 150 mbar,曲轴箱排气仅通过一个气缸列进行,粗分离在气缸盖罩的一个迷宫结构中进行。粗分离器和机油分离器模块之间的排气管之间装有一个隔离层,这样就可以避免泄漏气体中的碳氢化合物凝结。通过系统的改进实现了以下目标:1.降低了噪音值 2.改善了发动机的怠速性能。
曲轴箱通风采用来自空气滤清器后方的空气,它通过机油细分离器上的管路接头被输送到曲轴箱,为改善噪音问题,在管路系统中装入了一个塑料螺旋线。
如果曲轴箱内碳氢化合物比例过高,可能会使发动机的怠速性能恶化,通过曲轴箱通风系统截止阀 N548可以改善怠速性能。当空燃比控制识别出曲轴箱排气中碳氢化合物比例过高时,它便会在怠速状态下关闭通风管路。
曲轴箱通风系统截止阀 N548 的促动通过发动机控制单元的 PWM 信号进行。在未通电状态下,它是完全打开的(“故障安全位置”)。
3.7负压供应
发动机正面的真空泵通过左侧气缸列的进气凸轮轴进行驱动。促动负压的电磁阀布臵在发动机背面。 以下系统通过负压促动:
·二次空气系统(2 个组合阀)
·进气歧管风门
·可开关式发动机机油冷却器
·可开关式冷却液泵 !提示 真空管路和电气插头务必正确对应,绝不允许混淆。
3.8皮带传动
发动机配备了2个独立的皮带传动机构。辅助机组驱动系统用于驱动发电机、可开关式冷却液泵和空调压缩机。 压缩机的驱动由单独的皮带传动机构承担。但是由于压缩机的可开关性,需要在皮带张紧器上有更高的张力。
·压缩机皮带传动机构的传动比 i = 2.5 !提示 压缩机的多楔带有规定的更换周期,参见有关保养内容的表格。
3.9链条传动机构
3.10凸轮轴调节装置的结构
技术特征
·三阶椭圆链轮,凸轮轴调节阀带有牢固的滤网滤芯,以防止疲劳断裂
·进气侧 50° 曲轴角调节范围(第3代:42°)
·排气侧 42°曲轴角调节范围
!提示
进气凸轮轴在电磁铁不通电时处于滞后位置,而排气凸轮轴则处于提前位置。
激光加工的表面
为了能通过螺栓连接实现更好的扭矩传递,凸轮轴端面的表面采用了激光加工。在首次与铝合金凸轮轴调节器通过螺栓连接时就形成了相应的结构。
!提示
务必要注意,在松开螺栓连接后,需使用新的螺栓。
3.11缸盖
缸盖结构(以气缸列 1 为例)
图示说明:
1 气缸盖罩
2 凸轮轴轴承架(梯形架)
3 霍尔传感器 G40
4 凸轮轴调节阀 1 N205
5 排气凸轮轴调节阀 1 N318
6 保持阀
7 带有凸轮轴调节器的排气凸轮轴
8 带有支撑元件的滚轮拖杆
9 气门锁销
10 气门弹簧座
11 气门弹簧
12 排气门
13 燃油高压泵
14 滚子挺杆
15 燃油高压泵驱动系统外壳
16 霍尔传感器 2 G163
17 密封件
18 燃油高压泵驱动凸轮
19 燃油低压轨
20 气缸 1 – 3 的喷油阀 2(低压)
N532 – N534
21 进气管风门模块
22 带有凸轮轴调节器的进气凸轮轴
23 二次空气系统组合阀
24 气缸盖
25 气缸 1 – 3 的喷油阀(高压)
N30 – N32
26 燃油高压轨
27 发动机温度调节的温度传感器 G694
28 气缸盖密封件
正时链盖板
正时链的盖板通过螺栓与气缸盖连接,并用密封胶进行密封。
盖板外侧带有耐高温的隔绝材料 Terophon 涂层,以减少链条运行噪音。所喷涂的 Terophon 涂层厚度约为 3 mm。
四、润滑系统
4.1机油循环概览
气缸体内安装了活塞冷却喷嘴。其开启压力约为 2.5 bar;关闭压力约为 2 bar。它通过受弹簧力作用的球阀进行控制。
4.2机油泵
机油泵采用带有调节滑块的两档式叶片泵。
低压工况
机油压力调节阀 N428 由发动机控制单元进行开关,由此打开通往控制面 2 的通道。泵所产生的机油压力现在作用到两个控制面上,并将调整环进一步扭转,泵腔变小,由此减少输油量,油压下降,机油泵以较低的驱动功率运行。
从而降低了消耗。
在低压工况下,机油压力约为 1.5 bar。
如果机油压力调节阀 N428 的电动促动失效,机油泵便会持续以高压力水平进行输送。
高压工况
当发动机转速逐渐提高后,将切换到高压档。此时,机油压力调节阀 N428 被关闭。
这样,调整环控制面 2 上的机油流便被中断。此时,调节弹簧将调节环推回,机油泵的内室因此扩大,机油泵的输送功率上升,油压被调节到高压力水平,从控制面 2 被压回的机油通过N428 排入油底壳。
当发动机转速降低后,油压在延迟 5 秒钟后被重新转换到低压力水平。
在高压工况下,机油压力约为 3.3 bar。为防止系统油压过高(例如在当机油温度很低,非常黏稠的情况下),在泵中集成了一个安全阀。它能在11bar(相对)时打开。
4.3可开关式机油冷却器
机油冷却器旋接在密封法兰上。机油管路的密封通过由弹性体制成的成型密封件进行。
流经机油冷却器的冷却液流会根据需要通过一个由负压促动的调节元件进行控制。
4.4机油滤清器模块
机油滤清器模块是位于发动机背面的密封法兰(链盒盖)的一部分。
来自机油泵的机油先流经机油冷却器,然后在机油滤清器中得到清洁。然后它被导向发动机的润滑部位。
更换机油滤清器
在将机油滤清器壳松开数圈后,回流阀便会自行打开并开启一个通道,让机油可以从机油滤清器壳流入油底壳。该回流阀由张紧卡箍的弹簧力保持关闭状态。当机油滤清器壳与机油滤清器模块牢固旋接后,张紧卡箍便会在机油滤清器滤芯上方夹紧。
!提示
在机油滤清器更换过程中,即在安装新的滤芯之前,必须检查张紧卡箍的位置是否正确。如果回流阀未能通过张紧卡箍进行正确地密封,便不能建立机油压力。
该发动机使用仿真的机油油位显示, 不再使用之前的机油尺。用户只能通过组合仪表获知机油油位警告信息, 通过中控台内的信息娱乐系统显示屏显示机油油位。
按下信息娱乐系统中的按钮“Car”触摸功能键 “本车状态 ”,向下选择,机油油位就可以显示出来了。
按照超声波原理工作的机油油位和机油温度传感器 G266发出的超声波脉冲会被机油与空气的临界层反射回来。
根据发出与返回脉冲之间的时间差以及声波速度来确定机油油位,也可以测量机油的油温。传感器发送数字信息SENT给控制器。
4.5机油油位的测量
有两种方法可以监控机油油位,即静态测量和动态测量
静态测量的条件
点火开关打开
发动机仓盖触点必须接通
发动机机油温度>40℃
发动机停机超过60秒
此外还必须参考SARA提供的加速度值以确定汽车的水平状态和驻车制动器的信号以确认汽车静止。
动态测量需要参考的因素有:
发动机转速
SARA提供的横向加速度值和纵向加速度值
发动机仓盖触点必须接通(需在上一次触点接通后行驶50KM以上)
发动机水温
动态测量在以下情况下会中断:
加速度值大于3m/??2
机油温度高于140℃
发动机仓盖触点开关F266打开
【未完待续】
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