速腾1.4TSI原理及检修

发动机,天津职业技术师范大学,姜绍忠副教授,目录,发动机机械部分润滑系统曲轴箱通风机及ACF系统可变配气相位发动机冷却系统燃油供给系统涡轮增压系统发动机电控系统检修部分,什么是FSI发动机？哪些车型安装了FSI发动机？工作中遇到过汽油直喷的问题与故障吗？,FSI应用现状,-1,4l/63kWimPolo波罗-1,6l/81kWimGolf高尔夫/Bora宝来/Audi奥迪A2-1,6l/85kWimTouran途安-1.8LSagitar/SKODA斯柯达Octavia/Magotan迈腾-2,0l/110kWimAudi奥迪A4-3.2L3.6LV6TSIMagotan迈腾-3.6lFSIVWPhaeton辉腾-2.0TL4FSIAUDI奥迪A3-2.0LL4FSIAUDI奥迪A4-4.2LV8FSIAUDI奥迪Q7-3.0N54R6宝马740LI宝马X63.0-4.8N63V8宝马750LI宝马X64.8,速腾是以德国大众在北美地区销售的第五代Jetta为原型开发的，基于大众公司新一代PQ35底盘开发的一款车型。第4代曾经用过“Bora”(宝来)第5代又重新用回“Jetta”。中国市场的“Sagitar”是个全新的名字，这个名字在全球其他地方都找不到，可以说是大众专为中国而“发明”的，目的就是和目前仍存在于市场上的两个“前辈”捷达和宝来区分开来。,UsePQ35platform(平台),PQ46platform,3.6basicFSIand4.2FSI,1.4L96kWTSI发动机外观,发动机,1.4TSI发动机参数,发动机,FuelStratifiedInjection,高压燃油缸内喷射分层燃烧MED79发动机控制系统,技术特点,发动机,博世MotronicMED17.5.20均质模式(=1)旁通阀式涡轮增压器水冷式的中冷器免维护正时链可变进气相位灰口铸铁缸体锻钢曲轴偏心式机油泵双循环冷却系统随负荷调整的供油系统高压泵内集成限压阀,技术特点,发动机,与双涡轮增压的发动机相比，区别是取消了一个涡轮增压器同时重新设计了进气冷却系统。,技术特点,发动机,与之前的两款TSI不同的是，这款1.4LTSI只使用了一个涡轮增压。特殊的设计实现了在常用的低转速实现很大的扭矩。从1500rpm到4000rpm都可以实现最大扭矩200Nm。另外一个特别之处是机场在进气歧管中的水冷式的中冷器另外，由于进气门和活塞的改进，从而取消了进气歧管翻板。,技术特点,发动机,技术特点,发动机,在进气系统中装配了两个具有进气温度传感器的压力传感器。它们分别处于节气门控制单元之前以及在进气歧管之上的增压空气冷却器之后。,发动机机械部分,发动机,缸盖基本上和1.4LTSI双涡轮增压的发动机是一样的。由于燃烧控制的改进，不再需要进气歧管翻板的控制.为保证汽缸内形成很好的涡流，进气道的角度被调整到几乎水平的角度。在气门座上有一个倾斜的凸峰来保证进气吹过气门顶在汽缸内形成特殊的涡流。,发动机机械部分,发动机,活塞:活塞是铸铝轻质的，上面的凹坑和取消进气翻板的进气道以及进气门座上的凸峰都是为了适应这个发动机采用的燃烧方式。缸套是铸造的，缸桶壁厚减至最小来减轻重量和惯性质量。排气门:由于排气温度比双涡轮增压的发动机低，所以使用的是不充钠的实心排气门。,发动机机械部分,发动机,缸盖,铝制带双凸轮轴罩盖滚子摇臂技术实心进排气门三道凸轮轴轴承三层复合式缸垫,发动机,缸体,石墨铸铁水道敞口设计曲轴靶轮主轴瓦,缸体,发动机,曲柄连杆机构,第三道轴承设计了止推垫片,链轮和皮带轮通过连接套连接,活塞,活塞销,活塞环,铜套,弹性挡圈,连杆,活塞瓦,连接套,平头连接螺栓,多楔皮带轮,O型环,链轮,曲轴,轴承盖,发动机,发动机,配气机构,进气道布置较为平缓,进气凸轮轴可调,进气道内有扰流板,链轮装在曲轴上面，在链轮上有一个圆形的凸起和曲轴上面的凹坑配合来保证链轮的安装位置正确,活塞和链轮,铝压铸活塞活塞下面有一个机油喷嘴向活塞顶喷射机油，喷嘴开启压力2bar活塞裙部进行了石墨喷涂处理减小摩擦活塞环进行了优化，减小摩擦,发动机,链条传动,发动机,免维护链条,机油泵驱动,发动机,机油泵固定在缸体上，由一根单独的链条来驱动,润滑系统,发动机,发动机,润滑系统,机油泵靠曲轴通过链条驱动,机油循环,机油滤清器从上面拆卸,机油冷却器用来冷却机油,机油泵内部结构,发动机,机油冷却器,机油冷却器,发动机,实物图,机油滤清器,发动机,拆下滤清器时,来自油泵,回到油底,发动机,进气凸轮轴调整,调整范围大结构简单成本低连续可调,发动机,凸轮轴调整原理,调整轮内部机械结构,发动机,曲轴箱通风,发动机,曲轴箱通风管和安装在正时罩盖内的油气分离机构连在一起,通风管内集成有控制阀,根据不同的发动机工况,控制阀将通风管连通到进气管不同的位置,控制阀,油气分离器,机油回流,进气歧管通风管,增压器通风管,控制阀,低负荷时的状态,高负荷时的状态,发动机,接进气歧管,接涡轮增压器,发动机,油气分离器,油气分离机构作为一个整体，用螺栓固定在正时罩盖上，气流流经一个迷宫式的结构较重的机油颗粒会凝结在壁面上，聚集到回油管内,曲轴箱强制通风,注意安装方向！,发动机,强制通风管内装有单向止回阀,活性碳罐系统（ACF）,发动机,ACF通风管的另一头紧挨着曲轴箱通风管控制阀,通风管实物图,1,2,大负荷，通往涡轮增压器,小负荷，通往进气歧管,发动机实践操作,结合发动机教具及实车，请完成下列工作,1、曲轴箱通风系统构成及管路走向,2、活性碳罐系统构成及管路走向,3、机油滤清器的便捷拆装及其支座上的油道,冷却液循环泵V50,涡轮增压器,发动机,发动机冷却系统,发动机,涡轮增压器及增压空气冷却系统,发动机冷却系统,发动机,发动机冷却系统,节流阀和单向阀将发动机冷却系统和增压器及增压空气冷却系统分开,发动机冷却系统细分为两路,缸体循环1/3缸盖循环2/3,发动机冷却系统,发动机,双节温器将发动机冷却系统分成两路,2/3冷却液参与缸盖循环,缸盖循环温度较低，燃烧室温度低，提高经济性、降低敲缸趋势,1/3冷却液参与缸体循环,缸体循环温度较高，减小摩擦,双节温器的结构,发动机,G62位于节温器2壳体内,G62监测缸盖回流温度,冷却系统的特点是缸体的温度迅速升高，同时缸体的温度一般比缸盖温度稍微高一些。为了实现这个功能，系统中有两个节温器，装在一个支架上。,87C,105C,发动机,冷却液温度低于87C,两个节温器都处于关闭状态,发动机升温快,双节温器控制,发动机,冷却液温度高于87C，低于105C,节温器1开启，节温器2关闭,缸盖冷却液循环开始，冷却缸盖,双节温器控制,发动机,冷却液温度高于105C,节温器1开启，节温器2开启,缸体冷却液循环开始，冷却缸体,双节温器控制,双行程节温器的原理,达到工作温度的初期：小节温器盘开启，截面积小受力面积小反向力小可以实现精确的温度控制随温度升高：小节温器盘逐步打大节温器盘，截面积大,发动机,第一阶段：小节温器盘打开,双行程节温器的原理,发动机,第二阶段：小节温器盘推动大节温器盘开启,双行程节温器的原理,发动机,行程2,行程1,水道,发动机,发动机实践操作,结合发动机教具及实车，请找出冷却系统各部件及冷却水循环路线,发动机实践操作,冷却系统的排气,方法一：使用专用工具,方法二：常规添加方法，使用诊断仪进行排气,燃油压力调节阀N276,低压燃油泵控制单元J538,高压燃油泵,司机侧门碰开关,J519,低压燃油压力传感器,过压保护阀,发动机,1.4l96kWTSI发动机供油系统,高压燃油压力传感器G247,发动机控制单元J632,66共139,67共139,67,汽油箱,电动汽油泵,高压喷油嘴,汽油轨,发动机电脑,中央电器控制单元J519（燃油泵电源）,门开关（油泵预转信号）,燃油泵控制单元,带有安全阀的汽滤,燃油高压传感器G247,安全阀,蓄电池,高压油泵,燃油压力调节阀,燃油低压传感器,回油管,回油管,节流孔,无压力低压高压低压燃油系统高压区燃油系统,颜色名称,低压部分,高压部分,68共139,低压系统,低压范围:35bar冷车或热车起动工况压力可能会达到6.5bar,68,回油管,油泵控制单元J538,发动机电脑j220,门开关（油泵预转信号）,中央电器控制单元J519（燃油泵电源）,带有安全阀的汽滤,燃油低压传感器G410,电动汽油泵G6,汽油箱,节流孔,蓄电池,PWM信号,系统组成：燃油泵控制单元G538燃油箱电动燃油泵G6燃油滤清器和压力限制阀（工作压力在6.8bar左右）低压系统压力传感器G410,69共139,高压系统,压力范围50100bar,系统组成：高压燃油泵燃油压力调节阀N276燃油轨道压力限制阀（工作压力120bar）燃油高压传感器G247燃油喷射阀N30-N33,69,燃油高压传感器G247,高压喷油器N30N33,燃油高压调节阀N276,油轨,回油管,高压油泵,安全阀,发动机,低压燃油供应系统,按需供油,发动机控制单元发送PWM信号给油泵控制单元油泵控制单元通过PWM信号控制油泵,发动机,高压燃油供应系统,按需供油,高压燃油系统组成,进油软管高压泵高压油轨高压燃油压力传感器喷嘴,发动机,高压燃油泵,发动机,第三代高压燃油泵,更小的泵油冲程,进气凸轮轴驱动,来自低压系统,到高压油轨,油泵活塞,回油,单向出油阀,高压燃油控制阀,进油行程,发动机,高压燃油泵原理,进油阶段,发动机,高压燃油泵原理,回油阶段,发动机,高压燃油泵原理,供油阶段,进油阶段,油压控制阀N276,进油阀,出油阀,发动机,第二代高压泵（迈腾1.8/2.0TSI发动机）,回油阶段,供油阶段,发动机,第三代高压泵（速腾/GolfA61.4TSI发动机）,进油阶段,回油阶段,供油阶段,油压控制阀N276,进油阀,出油阀,发动机,高压燃油泵的工作方式不同,打开高压燃油系统方式不同,由于摩擦生热和膨胀，会造成压力至超过100bar,1.4TSI发动机,燃油受热膨胀，导致压力迅速上升，需要尽快打开高压系统,发动机实践操作,通过功能导航，完成打开高压燃油系统实验,发动机实践操作,利用诊断仪及实车，参考电路图，完成下列工作,1、发动机控制单元与油泵控制单元J538之间的信号波形,2、高压油泵调节阀N276的波形,废气涡轮增压系统,中冷器,排气,进气,发动机,压缩后进气,旁通阀,增压空气再循环阀N249,压力及温度传感器G31和G299,发动机,增压系统工作原理,压力及温度传感器G71和G42,旁通阀控制电磁阀N75,增压空气冷却器,旁通阀,增压空气再循环阀N249,压力及温度传感器G31和G299,发动机,增压系统工作原理,旁通阀控制电磁阀N75,增压空气冷却器,常见故障：发动机低速正常，高速140KM/H就上不去了。检测：涡轮增压器故障（增压压力不足）。涡轮增压器。正常、电磁阀正常。怀疑内部空气循环阀损坏（膜片）。维修：更换N249作用：急减速时，断电打开，防止增压空气冲击节气门；急加速时，通电闭合，可以瞬时获得增压空气。,发动机控制单元J623带海拔高度修正,进气压力传感器G71和进气温度传感器G42增压压力传感器G31和进气温度传感器G299转速传感器G28霍尔传感器G40节流阀体J338节流阀体电位计G187,G188油门位置传感器G79和G185离合器位置传感器G476制动踏板传感器G100燃油压力传感器G247爆震传感器G61冷却液温度传感器G62网关J533散热器出水口温度传感器G83前氧传感器G39后氧传感器G130制动真空泵压力传感器G294*附加信号,14缸喷嘴N30-331-4缸点火线圈N70,N127,N291,N292节流阀体J338节流阀体电机G186主供电继电器J757燃油压力调节电磁阀N276油箱通风电磁阀N80组合仪表J285前氧传感器加热器Z19后氧传感器加热器Z29仪表CAN凸轮轴调整电磁阀N205增压压力再循环阀N249OBD警报灯K83增压压力限制电磁阀N75EPC警报灯K132冷却液循环泵继电器J496冷却液循环泵V50制动真空泵V192*附加输出信号,发动机,废气涡轮增压器,废气涡轮增压器和排气歧管集成在一起,电子增压压力再循环阀，可单独更换,涡轮直径减小到37mm，叶轮直径减小到41mm，响应速度快,1250rpm就可达到最大扭矩的80%，1500rpm达到最大扭矩最大有效增压压力1.8bar,增压器的冷却和润滑,发动机,为防止涡轮增压器过热，它被连在冷却循环中的增压空气冷却系统中,为防止关闭发动机后出现热量积聚，冷却系统会遵照迈普图继续工作一段时间,增压空气冷却系统内的冷却液循环泵V50由发动机控制单元通过循环泵继电器J496来控制,涡轮增压器的转子连到了发动机润滑系统来润滑和冷却,发动机,进气系统,进气系统结构紧凑,未采用常规的气-气体冷却器，而是采用集成在进气歧管内的液-气冷却器,涡轮增压器到进气门之间的容积缩小了一半，减小了压力和流速的损失，缩短了涡轮增压系统的反应时间。,增压空气冷却系统,发动机,增压空气冷却器,发动机,增压空气冷却器,发动机,冷却器装在进气歧管内，靠6颗螺栓固定在冷却器的后部有一个密封条，起到冷却器和进气歧管之间的密封给冷却器提供支撑,增压空气冷却器,注意密封条的正确安装，否则会出现振动，导致冷却器的损坏或者泄漏！,密封条的安装,发动机,发动机电控系统,发动机,G31和G299,发动机,增压压力传感器G31和进气温度传感器2G299,G31：监控增压压力G299：修正增压压力元件保护控制冷却液循环泵监控冷却液循环泵的工作状况,信号作用,失效影响涡轮增压压力控制变成开环控制，动力下降,发动机,监控进气量控制冷却液循环泵监控冷却液循环泵的工作状况,信号作用,失效影响涡轮增压压力控制变成开环控制，动力下降,增压压力传感器G71和进气温度传感器G42,G71和G42,发动机,监控油轨内的燃油压力依此来调整燃油压力,信号作用,失效影响N276处于常开状态，整个系统压力降低至7.5bar发动机的输出扭矩和功率都会下降,燃油压力传感器G247,冷却液温度传感器G62,发动机,修正喷油量、点火时刻控制风扇,信号作用,失效影响发动机采用计算值油耗上升或（热）启动困难,散热器出口温度传感器G83,发动机,与G62的信号做比较反应散热器散热程度控制风扇,信号作用,失效影响风扇可能会长转，用G62信号替代,增压压力调节电磁阀N75,增压压力调整电磁阀N75,发动机,控制增压压力,信号作用,失效影响增压压力无法调节旁通阀常开增压压力降低功率下降,增压压力再循环电磁阀N249,增压压力再循环电磁阀N249,发动机,信号作用,避免收油时产生气体噪音和造成叶轮击伤将涡轮增压前后导通来保持压力平衡防止增压腔内压力背压过高，形成倒拖制动,失效影响,常开会造成压力和动力的损失断路会造成增压噪音,发动机,增压压力再循环电磁阀N249,低压油泵控制单元J538,油泵控制单元J538,发动机,信号作用,接收发动机的PWM控制信号接收J519的预工作信号控制油泵，为油泵提供正电和接地向仪表提供油位显示信号,失效影响,无法启动发动机，油位显示不正常,凸轮轴调整电磁阀N205,凸轮轴调整电磁阀N205,发动机,信号作用,调整进气配气相位通过将缸盖上的不同油道打开，将进气凸轮轴分别向推迟或者提前方向调整调整范围40曲轴转角,失效影响,配气相位无法调整，始终处于推迟状态，动力损失,冷却液循环泵继电器J496,冷却液循环泵继电器J496,发动机,信号作用,失效影响,控制冷却液循环泵的工作,冷却液循环泵无法工作，增压压力下降，动力损失，OBD报警,冷却液循环泵V50,冷却液循环泵V50,发动机,信号作用,失效影响,为增压气体冷却系统循环提供动力冷却增压气体冷却涡轮增压,系统很可能过热，增压压力下降，动力损失，OBD报警,冷却液循环泵V50工作条件,发动机,启动发动机后短时内,发动机输出扭矩持续在100Nm上,G42持续超过50C,熄火后，工作0-480s,发动机每工作120s，工作10s,温差小于8C,节流阀体位置传感器G187、188,发动机,信号作用,失效影响,监控节流阀体电机的位置,两个传感器信号互相比较,一个传感器失效，定速巡航等失效；两个都失效，节流阀体的控制关闭，转速固定在1500rpm,检测方法,常规的测量电阻的方式不允许使用！只能通过DSO测量波形！,节流阀体位置传感器G187、188,发动机,油门踏板位置传感器G79、185,发动机,信号作用,失效影响,反映驾驶员的扭矩需求两个传感器信号互相比较,一个传感器失效，定速巡航等失效两个都失效，高怠速1500rpm左右，踏板无反应,发动机,离合器位置传感器G476,信号作用,失效影响,切断定速巡航的控制换挡时减少喷油保证换挡平顺识别离合器的接合状态,定速巡航不工作，换挡有冲击,制动踏板位置传感器F和F47,发动机,信号作用,失效影响,传递制动信号用于制动灯踩刹车时防止发动机加速切断定速巡航自动档用于换挡杆锁止,一个信号失效，喷油量减少，发动机动力下降；两个信号失效，制动灯常亮,传感器工作原理,未踩刹车的状态,踩刹车的状态,发动机,制动助力器真空压力传感器G294,G294,发动机,信号作用,失效影响,发动机控制单元监控真空度能