新款奥迪A6L 3.0I-V6-TDI型柴油发动机结构(上)(图)

采用共轨喷射系统的3.0I-V6-TDI发动机是Audi公司新一代V型发动机中的第四种发动机。这种发动机结构紧凑,总重约220kg,堪称目前最轻巧的V6柴油发动机。本文将以图文并茂的形式介绍该款发动机的结构。一、机械构造1、曲

 采用共轨喷射系统的3.0I-V6-TDI发动机是Audi公司新一代V型发动机中的第四种发动机。这种发动机结构紧凑,总重约220kg,堪称目前最轻巧的V6柴油发动机。本文将以图文并茂的形式介绍该款发动机的结构。
一、机械构造
1、曲轴箱

 发动机缸体由GGV-40(蠕虫状石墨铸铁)制成(如图1所示),汽缸间距为90mm(以前是88 mm)。汽缸孔壁采用紫外线光子(UV-Photonen)珩磨工艺制造,这种工艺有助于增强耐磨性并减少初始阶段的机油消耗。


 紫外线光子(UV-Photonen)珩磨工艺是在珩磨后再用激光束对汽缸镜面进行的精加工。高能量激光束会以毫微(10-9)量级来熔化仍然突出的金属尖点,这样加工后,就可以立即形成光滑的汽缸镜面(以前需通过活塞的工作才能形成)。
2、曲柄连杆机构


 曲轴用调质钢锻造而成,通过4个轴承支承在一个主轴承框架内(如图2所示)。分体式梯形连杆用一个飞溅轴承(上部)和一个三元轴承(下部)固定在曲轴上。
3、活塞

    
 这种箱式活塞(如图3所示)没有用于气门的凹槽,但活塞的中央有一个凹坑,活塞通过环形沟槽经机油喷嘴得到冷却(与3.3I-V8-CR一样)。
4、机油泵
 新一代V6发动机上装有可靠的双中心式机油泵,该机油泵由链条经一根六角轴驱动(如图4所示)。

5、凸轮轴


 两根凸轮轴(如图5所示)是用精密钢管制成的,凸轮环和两个钢堵是用IHU(内高压成型)法制成的。排气凸轮轴由进气凸轮轴经圆柱齿轮来驱动,该圆柱齿轮是直齿齿轮(以前的圆柱齿轮都是斜齿齿轮)。使用这种辊式凸轮推杆对改善噪音来说是很有好处的,该推杆与凸轮轴驱动齿轮(已张紧且无间隙)一起可以起到降低配气机构噪音的作用。


 另外,该配气机构具有齿面间隙补偿功能(如图6所示)。排气凸轮轴上的圆柱齿轮(从动圆柱齿轮)是双体式的,宽的圆柱齿轮是热压到凸轮轴上的,其前面有三个斜面;窄的圆柱齿轮上有与此相应的凹槽,并且可以在径向和轴向移动。碟形弹簧可以产生一个轴向力,与此同时通过斜面将轴向运动转化成旋转运动。这会引起这两个从动圆柱齿轮相互错开一点,于是就可以形成间隙补偿。
6、链条传动机构


 V6发动机的新一代传动机构(如图7所示)是通过链条来实现的,因而也就取消了齿形皮带,这样就可以在更多的车型上使用短结构形式的发动机。这种链条传动机构是单排套筒链,布置在变速器一侧,链条传动机构有:中央链条(传动机构 A),从曲轴到中间齿轮;右侧和左侧汽缸盖上的进气凸轮轴各有一根链条(传动机构 B+C)。还有一根链条是从曲轴到机油泵和平衡轴(驱动机构 D)。每根链条都有自己的液压弹性链条张紧器及链条导轨,具有免维护且在发动机寿命内不必更换的优点。
7、进气管


 进气管(如图8所示)上集成有节流阀,该阀可进行无级调节,这样就可以使得进气状况按照当前的发动机转速和负荷与排放、油耗和扭矩/功率相适应。节流阀调节器上有电位计,它向发动机控制单元报告节流阀的位置。
   节气门和节流阀在超速运行状态时会被打开,以便检查空气流量计并调整λ传感器。带有电动节流阀调节器的进气歧管,为了使扭矩输出和燃烧状况达到最佳状态,在负荷较低时关闭涡旋通道可以增强涡旋运动; 在负荷较高时打开涡旋通道有助于汽缸更好地充气。在发动机启动时,节流阀被打开,且在怠速时才关闭(在占空比约为80%时)。从怠速转速直到约2750r/min(在占空比约为20%时),节流阀一直处于完全打开状态。另外,在无电流以及超速状态时,节流阀也是处于打开状态的。
    需要特别说明的是:如果更换了节流阀调节器,那么必须进行节流阀调节器与节流阀的适配;如果是两辆车之间的互换,那么节流阀也必须更换。
8、VTG涡轮增压器


 为了能保证涡轮增压器在较低转速时做出快速响应,其导向叶片是通过一个电动调节器来实现调节的,这就能实现导向叶片的准确定位,从而达到最佳的增压压力。
 另外在涡轮壳体内的涡轮前部还集成了一个温度传感器,用来测量增压空气的温度,发动机管理系统利用这个信息可以防止涡轮增压器过热。当温度超过450℃时,还可以启动颗粒过滤器的还原功能。
 涡轮增压器在小负荷、低转速的情况时,处于可控调节状态,以便快速产生增压压力;大负荷、高转速的情况下会被调节,以便将增压压力保持在最佳范围内。
9、废气再循环
 为了能提高废气再循环流量,安装了一个废气再循环阀,该阀控制进气管内的废气再循环流量。废气再循环系统的接口在叉形管内,这个叉形管将两侧的汽缸汇集到排气一侧。这是一个高压的废气再循环系统,也就是说:废气再循环压力总是高于进气管压力的。进入进气管内的废气气流与吸入的空气气流的方向是相反的,这就可以使得新鲜空气与废气均匀而充分地混合。为了能有效减少废气中的颗粒和氮氧化物(NOX),在发动机暖机时,废气由一个冷却器来冷却,该冷却器内部充满流动的水且可由开关控制。


 发动机冷机状态时,旁通阀打开(如图10所示),废气再循环直接进行,以便能以最快速度加热催化净化器;发动机暖机状态时,旁通阀关闭(如图11所示),废气被强制通过用水来冷却的废气再循环冷却器。


10、λ调节


 这是第一次在Audi柴油发动机上使用了λ传感器(如图12所示)。这种λ传感器就是汽油发动机上使用过的宽频带λ传感器,其特点是在整个发动机转速范围内均可接收λ信号。通过λ传感器可以调节废气再循环流量并校正烟雾排放。λ测量值(约1.3或更稀)可将废气再循环率调节到烟雾排放极限值,从而提高废气再循环率。
 λ调节也用于验证空气流量计信号的可信性(HFM),空气流量是采用一个计算模式根据λ值计算出来并与空气流量计值相比较的。这样就可以对整个系统(废气再循环、喷射、供油始点)进行校正。
 如果λ信号发生故障,自诊断系统就会记录一个故障代码,同时指示灯(MIL,即多功能指示灯)亮起。
11、预热装置


 这种预热装置(如图13所示)称为柴油机快速启动系统,它采用新型的陶瓷预热杆,该预热杆可在2s内达到1000℃,这就保证了该款发动机可以像汽油机那样快速启动,而不会再出现一般柴油机的那种“1min的延迟”。为了减轻车上电源的供电负荷,这种预热杆采用脉冲宽度调制(PWM)和相位偏移的方式来启动。
(未完待续)

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