VW B6 Baustei Serie Kursus
VW B6 阶梯系列课程
新技术
Future B6 Neun Technik Training
B6新技术培训
内容
FSI - Benzin-Direkteinspritzung
引言
基础知识
技术数据
进气系统
发动机机械结构
燃油系统
排气系统
为什么采用汽油直喷技术？
较好的燃油经济性（省油20%）
更为广阔的发展前景
引言
NOx – 处理技术
在稀薄燃烧工作模式情况下，氮氧化物（NOx）排放较高
通过传统的三元催化反应器氮氧化物的转化不够充分
改进氮氧化物存储催化器，实现欧四排放标准
引言
燃油中的硫分
由于硫与氮氧化物在化学性质上的相似性，在氮氧化物存储器中会存储硫
在燃油中硫的含量越多，存储催化器需要更换的频次就越高
产生一定的额外燃油消耗
引言
进气节流的优点
在分层充气和均匀稀薄工作模式下，空燃比保持在1,55和3之间
通过张开的节气门，空气将被小的挡板吸入气缸
引言
稀薄模式的优点
在分层工作模式下，发动机以空燃比（~3）的状态运行
在均匀稀薄模式下，空燃比保持在左右
以此实现更为经济的燃油消耗
引言
减少热量损失
因为在分层充气模式下，燃烧只出现在以火花塞为中心的区域，减少了气缸壁的热量损失
提高了热效率
引言
更高的尾气处理率
通过高效的充气运动，发动机可以以直至35%的尾气处理率运行
尾气处理工作时间:
总是在分层充气模式下工作
在均匀模式下直到4000 l/min以及部分载荷时工作，怠速时不工作资料来源：精通维修下载
引言
高度密封
进气通过直接喷射的方式在燃烧室内被冷却
减少爆震可能性
提高密封终端压力实现更好的密封效果
热效率提高
引言
Erweiterte Schubabschaltung
Beim Wiedereinsetzen legt sich kein 在气缸壁上不会留下燃油
燃油几乎能将可以利用的能量全部发挥出来
发动机在稳定运行läuft auch bei geringerer Wiedereinsetz-drehzahl stabil
引言
工作模式
三种工作模式：
分层充气模式
均匀稀薄模式
均匀模式
基础
分层充气模式
进气
节气门打开（较少的节流损失）
进气翻板关闭下通道，空气加速流动
吸入的空气在气缸内形成涡流
基础
分层充气模式
喷射
喷油提前角 大约60° , 喷油结束角 大约45°
燃油在活塞顶的凹槽上被喷射
喷射正时对于油气混和物的形成有着十分重要的影响
基础
分层充气工作模式
混和气形成
为形成混合气体，曲轴转角处于40°和50°之间
在较小的曲轴转角的时候， 没有形成可点火的混合气体
在较大的曲轴转角的时候 均匀混合气体
空燃比 =1,6 - 3
基础
分层充气模式
燃烧
只有油气混和物才被点火燃烧
剩余的气体以混和气为中心均匀分布
更少的热量损失
提高了热效率
点火正时窗口减小
基础
分层充气模式
节气门不能全部打开，由于活性炭罐和尾气后处理，必须保持低压
发动机产生的扭矩可以通过喷油量来调节，这里进气量和点火角度对于扭矩只有较小的影响
基础
均匀稀薄模式
进气
和分层充气模式一样
节气门打开
进气翻板关闭
基础
均匀稀薄模式
点火
燃油在进气冲程中就已经喷入汽缸，喷油提前角大约上止点前300°
空燃比大约为 = 1,55
基础
均匀稀薄模式
混和气形成
有更多的时间可用于
均匀混合物形成
基础
均匀稀薄模式
燃烧
在整个气缸内均匀燃烧
点火正时可以自由确定
基础
均匀模式
进气
节气门在操纵油门踏板后打开
进气翻板在相应的工作点后打开或者关闭
在部分载荷以及中等转速范围内关闭
基础
均匀模式
喷油、混合气形成和燃烧过程与均匀稀薄模式一样
空燃比 = 1
基础
FSI发动机
2,0l FSI Audi A4 1,6l FSI Audi A2
技术数据
2,0 FSI A4
技术数据
1,8 FSI
技术数据
燃烧过程
1,8 l FSI发动机
Luft - und Wandgeführt
2,0 l FSI发动机
Luftgeführt
技术数据
缸体
发动机结构
由铝合金制成
缸距 88 mm
长度 460 mm
处于强度的考虑，铝制曲轴箱按照“上平面封闭式气缸体”结构安装
气缸经过等离子体硬化处理(1,6l-Motor)
“开式水套气缸体”
缸套只靠铸铁连接件与缸体相连，它们之间不是刚性连接
“上平面封闭式气缸体”
气缸套与缸体封闭连接
发动机缸体
发动机结构
等离子体硬化处理
优点：
相对于嵌入式气缸套而言，减轻了质量（大约1kg），因为密封层厚度只有0,085 mm
降低磨损
发动机结构
等离子体硬化处理
发动机结构
等离子体硬化处理
等离子体气体通过电弧点火形成
等离子体辐射的温度大约°C，速度达到600 m/s
在等离子体束内喷射喷涂粉末（含50%的钢和50%的钼）
喷涂粉末在大约2500°C上进行加热，并且被加速到150m/s
发动机结构
等离子体硬化处理
流动的涂层渗透至气缸壁上的不平处
运动能量转化为塑性变形
在凝固时，在涂层和气缸壁之间产生一个坚固的连接层
另外，收缩应力使得涂层向气缸壁方向产生一个紧固的收缩力
发动机结构
气缸运动面
气缸内表面既可以安装钢质缸套，也可以用等离子体涂层进行珩磨
钢质气缸套
交互系统
等离子体涂层表面
蜂窝系统
发动机结构
交互系统
通过相互连接的导槽实现连接
在导槽内有润滑油，保证充分的润滑
活塞环推动润滑油，这样润滑油就可以对气缸壁表面进行润滑了（混合磨擦）
发动机结构
蜂窝系统
凹槽压制并不深
在上表面产生小的凹槽
蜂窝在等离子体涂层里，没有预处理并且封在等离子体内
润滑油在蜂窝里，活塞环经过蜂窝时，产生浮游效应（液体动力润滑）
发动机结构
曲轴箱通风
曲轴箱通风通过缸体到达第一个“机油分离器”
接下来，气体将通过外部的连接管进入缸盖罩的曲径式密封内
免机油的曲轴箱通风经过压力阀通向进气管
发动机结构
曲轴箱 – 压力调整阀
在气阀罩内安装了第二个机油分离器
发动机结构
曲轴箱 – 压力调整阀
用于保持曲轴箱内的压力和良好的通风
在较高的背压下，密封将会向内开启，赃物将被吹入曲轴箱
Unterdruck niedrig
Unterdruck hoch
发动机结构
气缸盖
通过Rollenschlepphebel实现4阀技术
通过齿轮皮带（）或控制链条（）驱动
进气通道通过一个翻板被分为上、下两部分进气通道
发动机结构
气门驱动
装配一种“轻质气门驱动方式（只有一个气门弹簧）”
通过装配式凸轮轴借助于液压平衡块完成气门动作
发动机结构
装配式凸轮轴
凸轮装配在一个中空轴外
中空轴通过液力方式被膨胀，凸轮固定在轴上
优点：减轻质量1,4kg，同时抗弯强度提高了一倍
发动机结构
凸轮轴调节
进气凸轮轴在前端安装了霍尔传感器轮，在后端驱动高压泵
发动机结构
凸轮轴调整
内转子：
与凸轮固定连接
外转子：
与链轮固定连接
差压螺栓：
用于机械锁止
内转子
外转子
差压螺栓
发动机结构
后调整
发动机结构
前调整
发动机结构
调节
发动机结构
系统概况
进气系统
Saugrohrklappe
Hochdruckanschlüsse für E-Ventile
mit Geber für Ansauglufttemperatur
Eingeschobene
Tumblescheibe
Ventil für Saugrohrumschaltung
Abgasrückführung aus Krümmer
Schaltsaugrohr
两级调节Schaltsaugrohr
有利于功率和扭矩提升
通过电子换向阀采用气动方式操纵开关辊
与如下参数相关
发动机载荷
发动机转速
冷却液温度
进气系统
进气翻板开关调节
1,6l FSI-Motor
功能原理
在进气管内存储低压
发动机控制单元调节进气翻板
操纵低压调节装置
进气翻板被调节
通过电位计实现进气翻板的自诊断
进气系统
进气管翻板开关
A4 2,0l FSI-Motor
功能原理
发动机控制单元调节进气翻板电机V157
进气翻板通过同一根轴来调节
通过在发动机内的集成电位计来实现自诊断（与排放相关）
进气系统
尾气处理
进气系统
Drucklos
Hochdruck ca..10-110 bar
Niederdruck ca.. 6 bar
活性炭罐
AKF-Ventil
大约 3 - 6 bar
大约40 - 110 bar
Einkolben-Hochdruckpumpe
喷油量电磁阀
(N290)
Doppelnocken
高压喷射装置
电子燃油泵(G6)
Überdruckventil
燃油压力传感器(G247)
燃油滤清器
燃油轨
2,0l 简图
燃油系统
2,0l 功能
在低压系统内，燃油借助于电子燃油泵以大约6 bar的压力输入至高压泵中
在高压系统中，燃油以40 - 110 bar的压力流动（与发动机功率和转速相关）
在 FSI发动机里，单活塞高压泵通过燃油量调节电磁阀建立起燃油压力，并且通过燃油分配管泵入四个高压分配电磁阀
泄压阀保护高压区压力过高，当高压超过120 bar时会打开
燃油系统
单活塞高压泵
单活塞高压泵通过凸轮轴用机械方式驱动
电子燃油泵为高压泵提供大约6 bar的预压力
高压泵在油轨内产生系统所需的高压
压力衰减器将高压系统内的压力波动进行过滤
油量调节阀 N290
压力衰减器
凸轮
Antriebsnocken
für 燃油pumpe
燃油系统
建立压力
泵活塞向下行程
燃油以1至6 bar的预压力通过入口阀流入泵室。此外，燃油也会被泵活塞的向下行程吸入泵室。
泵活塞的向上行程
燃油被密封，燃油轨内的压力提升，燃油被压入燃油分配管内。
Einlassventil
Rückschlagventil
Pumpenkolben
燃油系统
压力调节
油量调节阀
调节燃油轨里的燃油压力
Wird es vor beenden des Förder-hubes angesteuert, 泵室内的压力下降
燃油流向泵的吸入侧
止回阀阻止燃油分配管的油轨压力下降
带电磁的燃油量调节阀
Rückschlagventil
燃油系统
Hochdruckkolben
Mengensteuerventil
N290
燃油zulauf
Hockdruck-
anschluss
Ventilnadel
Spule
Anker
Druckdämpfer
Pumpenraum
燃油量调节阀
燃油系统
燃油量调节阀
燃油量调节电磁阀出于安全考虑，不通电地开启
线圈通电建立磁场，喷油针阀被压在其支座上
一旦达到油轨压力时，燃油的流动中止
磁场消退，喷油针阀提升，不需要的燃油量将导回低压循环管路中
燃油系统
1,8l 简图
燃油系统
1,6l 功能
在低压系统中，油压通过电子燃油泵建立
正常情况下，3 bar (燃油压力调节器)
热启动时，6,8 bar (燃油分配电磁阀)
三活塞高压泵在高压轨中产生高压
在高压轨中，燃油压力调整电磁阀将燃油压力设置在40 - 110 bar之间，并且过剩的燃油导回低压系统
燃油系统
燃油压力调节器
位于低压系统和回油管之间
通过弹簧加载的隔膜阀将燃油压力调节在3 bar上
回油管根据油压扩大或者缩小横截面面积
燃油系统
燃油定量阀
在正常工作状态下开启（没有功能）
在发动机启动时，流动大约50秒在如下情况下：
冷却液温度 >110°C
进气温度 >50°C
流动时回流关闭
燃油压力至6,8 bar
燃油系统
三活塞高压
燃油系统
燃油分配管
Zulauf
Geber für
燃油druck
Rücklauf
Druckbegrenzungsventil
Hockdruckpumpe
燃油轨调节每个喷射电磁阀的燃油压力
高压区必须设置足够高的压力，因为它可以消除压力波动的影响
它也是用于如下部件的支架：
喷射电磁阀
燃油压力传感器
限压阀
高压存储器
燃油系统
燃油高压调节阀
安装在燃油分配管内
无电流地被关闭
根据燃油泵需求将油轨压力调节在40 - 110 bar上
回流时开启
大于120 bar机械开启
燃油系统
燃油压力传感器
Druckanschluss
Sensorelement
(Dehnwiderstände)
Leiterplatte
Stecker
Gehäuse
Distanzstück
ASIC
Kontaktbürste
燃油压力传感器测量油轨内的燃油压力
精确保持油轨内的燃油压力对于有害排放物的排出、消除噪音以及发动机的功率都有重要的影响
燃油压力在一个完整的调节循环内进行调节，传感器的测量误差小于2%
燃油系统
燃油压力传感器
Druckanschluss
Sensorelement
(Dehnwiderstände)
Leiterplatte
Stecker
Gehäuse
Distanzstück
ASIC
Kontaktbürste
传感器的核心由钢膜构成，钢膜的振动由可变电阻衰减
一旦待测的压力值通过压力通道在膜片一侧产生作用，可变电阻产生变形，同时电阻值也相应发生变化
在传感器内部有一个分析电子模块
燃油系统
燃油压力传感器特征曲线
140 bar
minimaler
Druck
Sensor
defekt
Signalspannung
in Abhängigkeit vom Druck
Sensor
defekt
maximaler
Druck
发动机控制单元为传感器提供工作电压：5 Volt
压力升高，电阻值下降，信号电压升高
燃油系统
高压喷射电磁阀
任务：
燃油精细雾化
正确定量喷射
喷入燃烧室内正确的喷射范围
正确的喷射正时
进气管喷嘴 6000U/min 20ms
FSI 分层充气模式 6000U/min 5ms
电磁阀的调节基于压差，燃油直接喷射进入燃烧室
燃油系统
高压喷射电磁阀 1,8l
喷射电磁阀将燃油直接喷射进入燃烧室
它是一个单孔喷嘴，辐射角度为70°辐射倾斜角为20°
这样就可以在短时间内喷射出大量的燃油
燃油系统
高压喷射电磁阀
Feinsieb
Magnetspule
Magnetanker
Düsennadel
Teflondichtung
immer erneuern
燃油系统
高压喷射电磁阀
燃油系统
高压喷射电磁阀
聚四氟乙烯定期必须更换
聚四氟乙烯环在拆卸时要在喷射电磁阀上扩孔
因此您必须在拔下后重新装配
阶段 1 用专用工具T 10133/7进行聚四氟乙烯的标定
阶段 2 采用专用工具 T 10133/8
燃油系统
高压装置的开启
拆卸活性碳罐的连接插头
拆卸燃油泵保险
启动发动机
在发动机数据块140通道第三组（01/08/140 第3组）观察燃油压力
燃油压力在6至8 bar时，关闭发动机并且开启高压系统
维修完毕后，删除发动机控制单元的故障存储
燃油系统
简图 2,0l
排气系统
简图 1,8l
排气系统
Lambda传感器
分析信号由传感器电压和泵电流组成
混合物组合后，电流强度线形提高
值通过跳变上升的电压曲线来输出
测量范围： 1
排气系统
跳跃 - Lambda 传感器
核心部件是两面密封的陶瓷体 （能斯托电池）
密封层取代了电极的功能
电极密封层与外部空气和尾气相接触
通过测量尾气和外部空气氧含量的不同，产生传感器电压
排气系统
Lambda 传感器 带宽
电压的产生如同传感器跳变
电压保持为450mV
通过泵室（微型泵）, 电极在与尾气接触的这一面与大量的氧气接触，生成电压
泵的功率越高，泵的电流也越高
排气系统
Lambda 传感器 带宽
Lambda调节 带宽-Lambda-Sonde
泵室的效应是一个纯物理反应过程
没有机械部件
通过泵室的正电压，氧气在通过陶瓷通道时，产生负氧离子
排气系统
尾气温度传感器
发动机控制单元需要此信息：
在分层充气模式下，接通催化转化器的功能，因为存储催化转化器只有在250° C和500°C之间时，才能存储氮氧化物
要清除催化转化器内的沉积硫，必须使催化转化器的温度高于650°C
Al²O³-Substrat
Anschlusspads
Isolation
Trägermaterial
Sensorelemente in
Platin-Dünnschicht
Gehäuse mit Löchern
排气系统
尾气温度传感器
尾气温度传感器的其他任务：
前催化器的热诊断
尾气温度模块的支撑
尾气系统元件的保护
排气系统
Nox-Sensor
Temperatursensor
Nox-Speicherkat
氮氧化物 – 存储催化转化器
取代了传统的三元催化反应器
在催化器内还附装了氧化钡，在250°C和500°C之间时，氮氧化物通过硝酸盐的方式存储
传统的三元催化转化器在分层充气模式下，只能将少量的NO转变为氮气和氧气
存储器容量一旦充满，发动机控制单元将能识别出，将接通再生模式
H²O Wasser
CO² Kohlendioxid
N² Stickstoff
O² Sauerstoff
CO Kohlenmonoxid
CH Unverbrannter 燃油
Nox Stickoxide
排气系统
氮氧化物存储
氮氧化物在铂涂层上被氧化为二氧化氮
然后二氧化氮与氧化钡反应生成硝酸钡
排气系统
氮氧化物的再生
首先通过一氧化碳（CO）将钡转化为氧化钡
以此释放出二氧化碳和氮氧化物
通过铑和铂，氮氧化物变为氮气，一氧化碳变为二氧化碳
排气系统
NOx 传感器
O²-
Pumpzelle
O²-
Messzelle
Diffusionsbarriere
Nox-aktive Elektrode
Heizer
XS-ZrO²
尾气中氮氧化物的含量显示了存储器容量
在泵室内，氧气含量保持恒定（ kg的空气:1 kg燃油）
通过调整泵工作电流，空燃比会发生变化
气流通过在氧测量室内的扩散隔栅，通过电极将氮氧化物分解为氧气和氮气
通过氧-泵电流，氮氧化物产生聚合
排气系统
NOx传感器控制单元
控制单元安装于车辆外底板下，在其附近装有氮氧化物传感器
控制单元处理传感器信号，并且将信号通过局部CAN总线传送至发动机控制单元
发动机控制单元通过氮氧化物传感器控制单元发送过来的信息识别氮氧化物的饱和度
启动再生过程
排气系统
氮氧化物的再生
排气系统
氮氧化物的再生
通过氮氧化物传感器，发动机控制单元识别出催化转化器再也不能存储氮氧化物了
启动再生模式（每60 - 90 秒一次）
发动机将从稀薄的分层充气燃烧模式转为均匀模式
在均匀模式下，在尾气中碳氢化合物和一氧化碳的含量将会提高
在存储催化转化器内，氮氧化物的氧与碳氢化合物和一氧化碳反应生成氮气和氧气
排气系统
硫的再生
排气系统
硫的再生
硫比氮氧化物具有更高的温度稳定性
当氮氧化物在更短的时间内再生，就会硫的再生
发动机控制单元确认催化器内的空间已经被硫所占据，已经不能再存储氮氧化物了
脱硫需要大约2分钟：
从分层充气模式转变为均匀模式
两个缸以浓混合气工作，两个缸以稀薄混合气工作，在排气管中，两种不同的气体混合在一起，并且发生后燃，通过这种方法，可以将氮氧化物存储催化转化器的温度提高到650°C以上
硫将反应为二氧化硫
非常感谢！
*
