554途观18TSI发动机结构组成及常见故障诊断

1、途观 1.8TSI 发动机结构组成及常见故障诊断摘要：汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏发动机技术的进步显得更受关注。这就要求我们要对发动机的组成和原理有一定深度的认识。通过本课题的要就让我们弄懂途观 1.8TSI 发动机的组成和基本工作原理，另外还介绍了该型发动机的常见故障及诊断思路。关键词：途观 1.8TSI 发动机；结构组成；直喷原理；故障诊断一、概述（一）TSI 发动机的含义及技术特点1、TSI 发动机的含义TSI(Turbo-charging Super-charging Injection)缸内直喷涡轮增压汽油机。2、该 TSI 发动机的技术特性1）发动机控制策略采用基于扭矩控

2、制。2）增压器在发动机停止后有独立冷却系统。3)具有电子超速回流控制，防止增压器损坏。4）连续可变进气配气相位（曲轴转角 60 度），令油耗降低，提高功率。5）链条传动。寿命长，终身免换，可靠性远远高于以前的齿带传动。（二）大众途观 1.8TSI 发动机的外形与基本参数1、途观 1.8TSI 发动机的外形介绍如图 1 所示。图 1途观发动机的外形图12、途观 1.8TSI 发动机的性能参数如表 1、图 2 所示。表 1途观性能参数表标识字母CEACGM排量L1.7981.984功率KW118147扭矩Nm250280缸径mm82.582.5行程mm84.192.8压缩比9.69.6ROZ97/

3、9397喷射装置 /点火装置FSIFSI点火顺序1-3-4-21-3-4-2爆震控制是是增压是是废气再循环否否可变进气管是是凸轮轴调节是是二次空气否否图 2途观的速度特性曲线图2二、大众途观 1.8TSI 发动机的组成（一）曲柄连杆机构曲柄连杆机构如图 3 所示，是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。功能：曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮

4、释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。图 3曲柄连杆机构1、曲轴曲轴由经过感应淬火的钢材制成。为了达到内部的一个最佳平衡，它拥有五个轴承和八个配重。为了改善曲轴箱的刚性，内部的三个主要轴承的轴承盖是用螺钉垂直地拧紧固定，侧面也是用螺钉跟曲轴箱连接的。曲轴下面的五个半轴承盖拥有一个润滑槽，并且可以通过不同厚度的半盖对曲轴进行径向调整。轴向间隙的调整通过中间轴承中的轴向轴承盖进行。2、连杆连杆如 2.0 升的 TFSI-发动机中的一样，是脉冲式连杆。为了更好地进行力3的分配，连杆头设计成梯形的，并且活塞连杆瓦是用黄铜合金制成的。上面的轴承盖和下面的轴承盖是用不同的材料材料制成的，为了保持

5、高的力度等级，这里的上盖是深颜色的，是由一种有阻抗的材料制成的。3、活塞跟 2.0 升的 TFSI-发动机完全一样，这里上面的活塞部分使用的也是一个环形托架。另外还保留了活塞套的轻型结构，以及石墨涂层，这样就能达到一种长久的耐用性，一种高度平静的运行和一种极小的摩擦损失。活塞头新的造型为产生一种最佳的均匀混合起到了重要的作用。4、齿轮模块曲轴向各种不同的控制链条进行力的输送是通过一个齿轮模块来进行的。曲轴螺栓起到了一个连接的作用，即锲形唇皮带的皮带盘和齿轮模块跟曲轴之间的连接，这样一来，所有三个元件都固定地，并且互相地连接起来了。除此之外，为了增加接触面积，在所有三个元件的侧面都装有齿轮，使它

6、们互相啮合在一起，这样就能够用一个小直径的部件来传送一个大的扭矩了。曲轴末端上的齿轮可以将一个高的曲轴扭矩传送给控制驱动的装置。在所有的侧面齿轮上都插入了一个宽齿，这样，对于所有的三个元件来说都是只具有一个唯一可以安装的位置了。5、缸体途观1.8TSI发动机缸体如图4所示。图4发动机缸体4（二）配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。它主要由进气门、排气门、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成，结构如图 5所示。图 5配气机构途观采用了双顶置凸轮轴(DOHC)，凸轮轴直接驱动摇臂，省去了挺柱和

7、推杆，使往复运动质量大大减小，因此适用于高速发动机。但正是传动机构复杂，且为拆装缸盖造成一定困难。顶置双凸轮轴即为进、排气门各为一根轴控制。其罩盖用铝合金浇铸而成。进气阀门和排气阀门都由滚子凸轮随动件驱动。塑料盖子旋转后可以打开，其作用是在不拆缸头的情况下，拆卸缸盖螺栓。增压机跟废气弯管一起组成了一个单元，在其下侧借助于一条夹紧板固定在气缸头上，这样的话，拆和装都方便。在吸气侧上有一个连接接头，是用于连接曲轴箱排气管道的，另外一个是用于连接排放出之于燃油槽的油气的。增压机是用水进行冷却和用油进行润滑的。增压机包括电磁阀门N75，它是用来限制增压压力的，还有相应的过压阀门以及循环空气的阀门N24

8、9。它拥有一个装在增压机压力接管出口处的谐振消音器，它的存在能够减小由于压力脉冲5而产生的噪音。增压机的结构如图6所示。图 6增压机组成图（三）燃油供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。燃油供给系统是由一根输送燃油的真空管道一个高压泵，一个高压燃油分配管道和四个喷油嘴组成的，如图7所示。真空分配器管道不仅具有一个真空传感器，还有一个过压，或者叫做回流的阀门。需要的燃油压力由发动机控制器进行计算，控制器通过一个PWM-的信号来控制装在燃油储罐中的电动泵J538，使得在真空循环中产生出所需要的压力在4Bar

9、-8Bar 之间。6图 7燃油系统的组成图图 8燃油高压泵的位置图如图 8 所示，燃油高压泵是通过装在排气凸轮轴末端上的一个四边形的凸轮来驱动的，如图 8 所示。凸轮轴是通过一个滚柱推杆来驱动泵的活塞，这样的话就减少了摩擦由链条输送的力。这样得到的效果是：磨损小，发动机的运行平静度高，产生的噪音小，以及降低了燃油的消耗。在高压循环系统中取消了过压阀门，取而代之的是装在机械泵中的一个调节阀门，这个阀门在 200Bar 的压力下开始开启，并且将燃油送回到真空循环中去，这样就阻止了零部件因为过压而可7能造成的损坏了，尤其是在发动机加热以后的推进阶段和工作阶段。燃油分配器管道使用不锈钢材料制成的，是在

10、真空的情况下将燃油输送到喷油阀门中去的。高压循环系统中的压力是通过调节阀门N276 进行调节的，这个阀门是在机械高压泵中的。高压循环系统中的压力可以根据发动机的负荷存在于50-150Bar之间。发动机控制器通过压力传感器G247 能够识别到每个时间点的，分配器管道中的压力，调节阀门N276 可以对其进行调节，使其跟高压循环中的系统压力相匹配。压力传感器N247 可以在200Bar 以下的压力范围内进行调节。喷油嘴示意图如图9所示。图9喷油嘴示意图1-径向补偿件；2-燃烧室密封环；3-喷嘴；4-隔离环；5-O型环；6-支撑环（四）点火系统点火系统的功用是按规定时刻及时点燃气缸中的压缩混合气。由曲

11、轴位置传1感器、凸轮轴位置传感器、爆震传感器、电控单元(ECM)、点火线圈、火花塞等组成。电脑根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器以及其他传感器的信号计算出最佳点火时刻和通电时间，控制点火线圈的初级电路导通与截止，从而点燃各缸的混合气，同时利用爆燃传感器对缸体的爆燃情况进行分析，从而提高点火系统的控制精度。途观的点火方式为单缸独立点火，点火顺序为1-3-4-2，每个缸有独立的点火线圈。点火系统的主要部件如图10所示。8图10点火系统组成图1-爆震传感器；2-带功率输出级的点火线圈；3-火花塞；4-螺栓；5-螺栓；6-霍尔传感器G40；7-O形圈（五）冷却系统冷却系统组成：水冷式由水套、水泵、散

12、热器、风扇、节温器等组成。风冷式由风扇和散热片等组成。功能：冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。这个冷却循环是按照横流原理进行工作的。冷却液从冷却器流到冷却液泵中，然后再由泵送入发动机组，如图11所示。跟其他充电的燃油发动机一样，这里的冷却循环也有一个电动泵V51，用于冷却液再循环的。这个泵对调整好的发动机的增压机的过热进行保护，并且阻止了聚集在透平轴上的油发生焦化。电动泵是由发动机控制器控制的，当发动机停止以后，它最多能工作15 分钟。在这个操作阶段，泵将冷却液泵入相反的方向，即从冷却器到增压机。9图11冷却液循环图图12冷却系统原理图从冷

13、却器中出来的冷却液通过泵送入发动机组，如图12所示。冷却液从发动机组的吸入侧流向排放侧，同时冲淋着气缸。接着将冷却液送入气缸头，并且从排放侧到吸入侧对其进行冷却。变热了的冷却液聚集在一个室内，然后送往冷却液泵，这其中有衡热器。根据这个测量点上的冷却液温度，将冷却液送到冷却器中进行冷却（节温器自95 摄氏度时开启），或者是直接进入泵（节温器关闭）。通过发动机组中进行运行的一个小沟槽将一部分的冷却液送至油的冷却器，这个油的冷却器是装在辅助机架上的。在气缸头飞轮那一侧的末端，也有一部分10的冷却液送至加热装置的热交换器和冷却液的平衡罐。冷却液泵，冷却液的温度传感器G62 和恒温器都是属于一个共同的模

14、块的。这个模块装在发动机外壳上的进气管道下面，是用螺钉固定的。吸气侧上的平衡轴通过一个皮带驱动装置来驱动冷却液泵，所使用的两个传动轮的作用产生了一个变速比，并因此而降低了转速，这个转速差不多跟曲轴的转速持平。为了达到这个变速比，冷却液泵的传动轴上使用了一个直径较大的驱动轮，在这个轴上还有一个跟驱动轮焊接在一起的翼形齿轮。这个翼形齿轮承担了风机的功能，并能给皮带驱动装置引入空气和冷却。这个带皮带驱动装置的冷却系统是不需要保养的。不过，节温器，温度传感器和皮带的罩盖都是可以单独地进行更换的。为了保证节温器正确的安装位置，在外壳上装有一个中心销。（六）润滑系统组成：由油底壳、机油泵、集滤器、限压阀、

15、油道、机油滤清器、曲轴箱通风系统等组成。油盘结构如图13所示。图13油盘示意图油盘是以尽可能地紧凑为目的进行设计的，这样就能减小了发动机的结构高度。这个目标是通过改变曲轴箱中平衡轴的安装位置才得以达到的。油盘是由三部分组成的：油盘的上面部分，它是由一种铝合金材料制成的，并且是用螺钉跟曲轴箱连11接起来的，作为曲轴箱的辅助加固以及油泵的底座，油盘的密封是在跟曲轴箱连接的连接侧上，通过使用一种液态的密封剂来完成的。要拆下油盘的上面部分时必须先拆下飞轮，这样才能接触到双侧的螺钉。油盘的中间部分是由聚酰胺材料制成的，油盘的上面部分就是用螺钉固定在它上面的。这个中间部分的作用是为了防止油盘中的油进水。油

16、盘的下面部分，是由钢板制作的。为了保证密封，这个零件是在是使用一种液态密封材料的情况下跟油盘的上面部分用螺钉连接在一起的。油盘的下面部分集油，并通过一个排放螺钉进行排油。油泵装在油盘的上方，是用螺钉固定的，是由曲轴通过一个链条驱动装置来驱动的。泵中的油压调节是通过一个调节阀门进行的。这个阀门在循环中能够保持一个恒定的压力，它是由一个金属活塞和一个调节弹簧构成的，如图14所示。它调节BYT 发动机的压力是3.5Bar( 对于BZB-发动机是调整到2.9Bar 的)。一个由一个金属球和一个调节到11Bar 的调节弹簧构成的安全阀门，对这个系统的过压进行保护，尤其是对它的冷启动进行保护。图14机油泵

17、示意图油过滤器是装在辅助机架上的，是用螺钉固定的，并且可以从发动机的上侧接触到过滤器。对于已经装入的，并且已经用螺钉固定好了的油过滤器，从油冷却器里出来的，带着压力的油涌流着通过过滤器。由于所存在的油压，过滤器内部的回流阀门开启，如图15所示，这样，经过过滤的油就能够流回到发动机的润滑循环中去了。12在更换过滤器时，机架中的聚酰胺材质的锁芯开启，随着锁芯的开启，一根回流管也开启了，这样，尚留在油过滤器中的聚集起来的油能够流回到油盘中去了。必须将过滤器拧下来才能进行更换，在完全取下过滤器之前要等待2-3 秒钟，避免有流出来的油进入发动机。图 15 机油流向图三、缸内直喷技术（一）缸内直喷概念缸内

18、直喷又称 FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料分层喷射技术。喷油嘴设置在进排气门之间，高压燃油直接注入燃烧室平顺高效地燃烧，缸内直喷所宣扬的是通过均匀燃烧和分层燃烧实现了高负荷、尤其是低负荷下的燃油消耗降低，动力还有很大提升的一种技术。（二）缸内直喷原理通过高压燃油泵提供所需的 100bar 以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁喷射器，如图 16 所示。然后通过 ECU 控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，其控制的精确度接近毫秒，其关键是考虑喷射器的安装，必须在汽缸上部留给其一定的空间。由于汽缸顶部已经布置了火花塞和多个气门，已经相当紧凑，所以将其

19、布置在靠近进气门侧。由13于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高，如果布置不合理、制造精度达不到要求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失。另外 FSI 引擎对燃油品质的要求也比较高，途观 TSI 发动机必须使用 97 号汽油且建议使用上海大众生产的汽油添加剂。此外，FSI 技术采用了三种不同的注油模式，即分层模式、均质希混合气模式、均质混合气模式。图 16缸内直喷结构图1、分层模式发动机低速或中速运转时采用分层注油模式，如图 17 所示。此时节气门为半开状态，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由

20、喷射器喷出，形成可燃气体。这种分层注油方式可充分提高发动机的经济性，因为在转速较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室的其它地方只需空气含量较高的混合气即可，而 FSI 使其与理想状态非常接近。14图 17分层注油模式示意图2、均质稀混合气模式进气与分层充气相同，节气门大开，此时进气歧管翻板关闭。燃油约在点火上止点前 300°时喷入（吸气行程）空燃比约= 1,55。混合气形成可用时间较长。燃烧发生在整个燃烧室内，点火时间可自由选择。如图 18 所示。图 18均质希混合气模式示意图153、均质模式节气门按照油门踏板的位置来打开，进气歧管翻板根据工作点来打开或

21、关闭。该模式在中等负荷和转速范围时是关闭的。喷油、混合气形成和燃烧与均质稀混合气模式是一样的，空燃比= 1，如图 19 所示。图 19均匀模式示意图四、常见故障诊断（一）诊断工具配备有上海大众专用仪器 VAS5052A，如图 20 所示。图 20 VAS 5052A 外观图16（二）常见故障诊断流程图图 21发动机不能起动诊断流程图（三）常见故障案例分析1、故障案例一故障现象：途观 1.8TSI 发动机运转至热车后怠速只有 400rpm，踩下油门踏板就可以恢复到正常的怠速转速。发动机排放灯与 EPC 灯同时点亮。故障检修过程：1、用电脑检测发动机的故障代码无故障。2、清洗了节气门后重新匹配进行

22、试车故障未排除。3、读取发动机数据组 140 组发现怠速高压压力为 69bar 压力很不稳定并且持续波动，找来了相同车型的车进行了数据对比发现正常的压力为 39.33bar 到 40bar 波动，由此该怀疑该车是由于上述原因造成，进而检查该车汽油供给系统进行了逐一排查先后检查了高压油泵、汽油格及汽油泵，与同样车型的高压油泵进行互换试车还是存在这个故障，于是拆下汽油滤清器进行检查发现该车的汽油滤清器里面的燃油非常脏，所以就怀疑是油品问题造17成的故障，我们决定拆下油箱中的汽油泵进行检查，发现汽油泵上的滤网粘满了黑黑的东西，汽油泵的滤网已经堵塞，在进行了上述检查后做了更换汽油泵、清洗油箱、更换汽油滤清器的修理方案，在安装好后对发动机的 140 组的数据进行读取，数据恢复正常值，经过一段时间的试车后故障未出现，故障排除。（以上故障时由于车子在加油站加了品质非常恶劣的燃油造成)。数据如图 22 所示。图 22故障案例 1 数据图故障排除：更换汽油泵、清洗油箱、更换汽油滤清器。2、故障案例二故障现象：途观 2.0T 定速巡航失效，仪表板显示里程位置出现感叹符号，同时发动机 EPC 灯亮起，车辆加速无力！一般容易出现的时间是早上第一次启动时，在车辆定速后比较容易出现。故障检修过程：用 5052A 诊断仪检查发动机控制单元故障是：节气门踏板位置