奥迪发动机容积可调式机油泵的构造与工作原理.doc

奥迪发动机容积可调式机油泵的构造与工作原理文/湖北李丹汽车的发动机由很多运动部件组成，例如活塞、气门和曲轴等。在发动机运转过 程中，这些部件在比较小的间隙下作高速运 动，部件间的摩擦会导致磨损，且产生较高 的温度。为了降低发动机磨损，应将部件之 间的摩擦降到最低；并且在满足相对运动部 件密封的同时，为发动机其它部件降温。这 些要求，可以通过润滑系统来实现。汽油发动机润滑系统的作用是润滑、冷 却、密封、清洗、防锈。在汽车发动机润滑系 统中，机油泵的作用是将缸体内的机油以一 定压力送出。因此，机油泵必须有比较高的 输送量和足够的压力，才能对发动机内所有 运动部件进行安全润滑。在奥迪新一代的3.0 TDI发动机中，采用了容积可调式机油泵(即可变排量的机油泵)。该机油泵的特点是可以根据发动机的转速调整机油泵的供油量，从而降低机油泵 对发动机的功率消耗。使用该泵后，机油泵 对发动机的功率消耗降低了30%。该机油泵 是在普通叶片式机油泵的基础上发展而来 的，本文将详细介绍这种机油泵的构造和工 作原理。图3 容积可调式机油泵实物一、普通叶片式机油泵容积可调式机油泵是在普通叶片式机 油泵的基础上发展而来的，所以在了解该泵 之前有必要简要回顾一下普通叶片式机油泵 的构造与工作原理。普通叶片式机油泵的构 造如图1所示。如图1所示，定子(俗称钢套)具有圆柱 形内表面，叶片装在转子的槽中，并可以在 槽内做径向滑动。当转子旋转时，叶片就会 由于离心力的作用向转子外侧甩出，紧靠在 定子内壁上。这样，在定子、转子、叶片之间 就形成了若干个密封的工作空间。当转子按 逆时针方向旋转时，在图1左侧，叶片伸出， 叶片间的工作容积逐渐增大，形成进油腔， 从而使机油被吸入；在图1右侧，叶片被定 子逐渐压入槽内，叶片间的工作容积逐渐减 小，形成出油腔，从而使机油被压出。这样， 叶片泵每旋转一圈就完成一次进油和出油。 在进油腔和出油腔之间，通过叶片、定子、转子之间的接触保证密封。叶片泵泵体转子缸套叶片图4 容积可调式机油泵构造出油腔进油腔容积可调式机油泵的构造如图4所示，该机油泵与普通叶片式机油泵的主要区别 就是，容积可调式机油泵具有一个调节环， 这个调节环可以沿泵的轴线做小角度旋转 运动；调节环的旋转通过配流面1、配流面2 上加载的机油压力和控制弹簧的力来控制； 发动机控制单元 通过电磁阀N428(位置如 图5所示)来控制配流面上的机油压力。1电磁阀N428的工作原理机油泵的泵油量是通过主油道内的机油 压力进行调节的，为此，需要从主油道分流 一部分机油，这部分机油经调节管路和机油图1 普通叶片式机油泵的构造二、容积可调式机油泵容积可调式机油泵安装在油缸中，曲轴 通过链条驱动机油泵工作(机油泵的驱动形 式如图2所示，实物图如图3所示)。图2 容积可调式机油泵的驱动平衡轴 曲轴机油泵128376541-调节环 2-配流面1 3-轴承 4-控制弹簧5-配流面2 6-叶片 7-供油腔 8-机油压力技术论坛Technical Talk栏目编辑：马骏泵调节阀N428被送至机油泵。机油泵调节阀N428是一个电控液压3/2换向阀(构造如图6 所示)，它由发动机控制单元以电控方式来操 纵，该阀处于缸体内机油冷却器的上方。在该阀内，一方面将分流过来的机油直 接输送到机油泵，另一方面还能通过切换来 打开另一个通向机油泵的机油管路。从主油道分流过来的这部分机油的压 力作用到机油泵内的调节环上，这个调节环 有两个受力面(称为配流面)。其中一个配流 面上总是直接作用着分流过来的这部分机 油的压力；另一个配流面可以通过N428切 换来的管路来加载机油压力。调节弹簧的作 用力方向与作用在调节活塞上的机油压力方 向是相反的。N4 28 在 无电流 时与发 动 机控制 单元 接地点断开，于是第二条调节管路就被关闭 了，这时机油压力就作用在一个配流面上。调节弹簧的作用力推动调节环移动，这个移动使得相对于转子的偏心率变大了。于是机油室容积变大，泵的供油能力就提高了。N428有电流时，发动机控制单元接地 点接通，于是第二条调节管路被打开，机油 压力这时作用到调节环的两个配流面上。于 是，有效作用力就大于调节弹簧的作用力， 调节环开始移动，这个移动使转子的偏心率 减小，于是机油室容积就减小，泵的供油能 力相应减小。2.发动机转速传感器G28发动机转 速传感器G28是控制机油泵 排量的重要信号，该传感器为电磁感应式， 一般奥迪车的这个传感器都安装在缸体一 侧靠近飞轮的位置(如图7箭头所示)。这个 传感器由一个磁铁芯和绕在磁铁上的线圈 组成，并且与一个脉冲轮(安装在飞轮上，如 图8所示)组合在一起作为传感器。当脉冲轮 转动时，传感器就会输出与转速成正比的感 应电压信号。调节环图9 供油量较小的状态脉冲轮在圆周方向共有57个小缺口和一个大缺口，而一个大缺口的宽度相当于3 个小缺口，这就是说，一个脉冲轮相当于有60个小缺口。当脉冲轮旋转时，脉冲轮的缺 口将会对磁铁的磁场产生影响(即切割磁力 线)，从而使传感器线圈所受到的磁场发生 变化，变化的磁场使线圈产生感应电压，该 电压值与脉冲轮的转速(即发动机的转速)成 正比。而当大缺口出现后(即对准传感器时 候)，这时的活塞达到上止点，所以这个位置 可以作为点火提前角的基准信号。当车辆起动时，G28传感器向发动机控 制单元输出交变电压信号，这个交变电压信号 可以通过脉冲轮的大缺口数量来反映转速。 如一个大缺口的脉冲反映了曲轴转动一圈， 而小缺口则反映了转角。当电脑接收到G28 输出的转速和转角信号，它将根据转速和转角控制油路工作和控制点火提前角点火。图7G28位置图5 电磁阀N428位置图8 G28与脉冲轮图6 N428构造-CHINA48February电磁铁 线束插头球阀a)N428构造b)N428局部放大图发动机转速传感器 脉冲轮1-电磁阀N4282-机油压力开关a)电磁阀接通时的机油油路 配流面1自曲轴机油通道的轴承 机油压力供油腔 叶片 配流面2控制弹簧b)电磁阀接通时机油泵的工况技术论坛Technical Talk栏目编辑：马骏 3.机油泵的油压调节机油泵的油压调节过程如下：在发动机 以低转速运行时，发动机控制单元将已加电 (15号线)的电磁阀N428接地，从而打开第2 个配流面所控制的机油道。现在，两股机油 流(压力是相同的)就作用在两个配流面上， 由此产生的力就大于控制弹簧的力了，这使 得调节环发生逆时针摆动。调节环摆到叶片 泵的中心位置，减小了叶片之间的供油腔， 从而减少机油泵的泵油量(如图9所示)。当发动机转速超过2500r/min或者发 动机扭矩超过300N m(全负荷加速)时，发 动机 控制单元 J623会将电磁阀N4 28的接 地断开，于是配流面2的机油通道就被关闭 了。这时,作用着的机油压力就只加到配流面1上，由此产生的力就小于控制弹簧的力，控 制弹簧使得调节环绕着支座顺时针摆动。于 是调节环摆离中心位置，因此叶片之间的供 油腔就增大了。叶片之间的供油腔增大，机调节环处在最大供油能力位置图10 供油量较大的状态油泵的泵油量也随之增大(如图10所示)。综上所述，根据发动机机负荷、发动机 转速、机油温度以及其它运行参数来转换机油泵的低压力工作状态，这样就可以降低机油泵所消耗的驱动功率。奥迪A5电子稳定程序ESP8.1系统3.传感器单元文/陕西李伟奥迪A5安装了博世ESP8.1系统，这也是奥迪系列车型上首次安装此系统。该系 统与以前的 ESP8.0相比，阀门有所改变。2.车轮转速传感器奥迪A5车轮转速传感器采用主动式传感器，该传感器的功能和原理与奥迪A8及 A6的同类设备相同，如图3所示。奥迪 A5 传感 器单元 的设 计及原 理同A8、A6。奥迪A5的ESP控制单元通过传感器 的CAN总线来接收和发送数据，如图4所示。一、系统组件1.ESP单元奥迪A5所采用的ESP单元包括四种： 除了标准型的ESP单元外，还安装了一个 具有一系列扩展功能的ESP单元。全驱和 前驱车型所安装的ESP单元略有区别。博 世 ESP8.1系统在奥迪A5上的安装位置见 图1。ESP8.1和ESP8.0的外圈直径相同， 如图2所示。控制阀闭合时的紧密度已经过 优化处理，ESP控制单元具有连续运行能 力，可通过CAN驱动总线保持