一体化试验台设计大学论文.doc

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业：汽车维修工程教育 班级学号： 汽修081416 学生姓名： 孙 哲 指导教师： 尤明福 教授 二一三年六月天津职业技术师范大学本科生毕业论文1.8TSI一体化实验台设计The design of 1.8TSI Engines integration Vehicle Experiment Table专业班级：汽修0814班学生姓名：孙哲指导老师：尤明福 教授学 院：汽车与交通学院2013年6月摘 要近些年来，随着汽车行业的不断发展，对汽车专业教学提出了新的挑战，同时也增加了相关学校及培训机构的教学难度，以传统理论学习为主的教学方法已经难以满足教学需求，过时的教学装置更无法跟上汽车新技术的发展。本实验台设计是以速腾1.8TSI发动机（型号：EA888）为例。速腾1.8TSI发动机采用大众集团研发的一套双增压技术，TSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单词首字母的缩写，通过字母表面意思可以理解为双增压+分层燃烧+直接喷射的意思。其中缸内直喷是提高燃油经济性的重要手段之一。TSI使发动机持续输出的范围更广，同时油耗上与同排量甚至更大排量发动机相差不多。因为机械增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果，弥补了涡轮增压系统的延时缺点，所以TSI是一种极高效率的发动机形式，是动力性与燃油经济性的完美统一。以此发动机为模版，设计并制作出用于实训教学的发动机实验台，对现代化教学有很大的帮助。同时更能使老师形象生动的讲解，而学生也能更好的理解与掌握，并能运用到以后的工作中。本设计首先对1.8TSI发动机电路图研究，然后对实验台进行设计研究，再对实验台面板进行设计，面板图分为大众汽油直喷发动机控制系统电路图，动态显示器，采用智能故障设置装置。同时要对实验台的故障进行分析总结，主要包括传感器故障、执行器故障、继电器故障和综合故障的检测分析。锻炼学生在学习中发现问题，解决问题的方法，使自我能力得到提升。关键词：速腾1.8TSI发动机、实验台、故障检测ABSTRACTIn recent years, with the continuous development of the automotive industry, the automotive professional teaching presents new challenges and also increases the difficulty of teaching schools and training institutions. The traditional theories of learning-based teaching methods are difficult to meet the instructional needs and the outdated teaching device will not be able to keep up with the development of new automotive technologies. The design sets Sagitar 1.8TSI engine (Model: EA888) as an example. Sagitar 1.8TSI engine is a set of dual turbocharger technology developed by Volkswagen Group. TSI is the abbreviation of the word in the first few letters of the Twincharger Fuel Stratified Injection. TSI, from the surface meaning, can be understood through letters Twincharger + Stratified combustion + Injection. TSI engine made it wider in continuous outputting range, while fuel consumption with the same displacement even larger displacement engine almost. Maximum power: 118kW/5000-6200rpm, maximum torque: 250Nm/1500-4200rpm. As supercharged started from idle can provide engine supercharging effect to make up for the delay shortcomings of the turbo system, TSI is a high-efficiency engine form a perfect unity of power performance and fuel economy . Taking this engine as a template to design and produce the engine experiment table for the practical teaching of modern teaching will grow up great help. At the same time, it enables the teacher image vivid explanation, students can better understand and master, and can be applied to future work.The design is first focused on the 1.8TSI engine schematic design studies, and then on the experiment table panel design. Panel chart is divided into Volkswagen gasoline direct injection engine controlling system circuit diagram, dynamic monitors, LCD monitors, and intelligent fault set devices. The last is the summary and analysis of the failure in the experiment table, the main sensor fault, actuator failure, relay failure and comprehensive fault detection. All these will train students to find and solve problems in the study, so that their skills can be enhanced.Key Words：Sagitar 1.8TSI engine, Experiment Table, Fault Detection目 录1 绪 论31.1设计的意义与目的31.2 速腾发动机实验台的特点及功能31.3 设计与制作的主要工作42 速腾1.8TSI发动机的结构组成52.1 TSI概述52.2速腾1.8TSI发动机的结构特点52.3 电控燃油系统62.3.1 电控燃油喷射系统的组成与工作原理62.3.2 电控燃油供给系统的组成与工作原理72.33 电控燃油系统中的传感器和执行器82.4 点火系统102.4.1 点火系统的组成及工作原理102.4.2 电控点火系统的传感器和执行器122.5 配气系统142.5.1 配气系统的组成及工作原理142.5.2增压系统152.6 冷却系统172.6.1 冷却系统组成及功用172.6.2 增压空气的冷却182.6.3 冷却系统的传感器和执行器182.7 润滑系统202.7.1 润滑系统组成及功用202.7.2 润滑系统中机油滤清器和机油泵的介绍212.8 发动机管理系统232.8.1 系统概览233 实验台的总体设计方案254 实验台架的结构设计265 实验台面板设计276 面板电路图设计286.1 面板电路图的设计286.2 控制电路图的设计297 控制面板的设计328 故障点的设计339 一体化课程设计379.1 领域一：有故障码的故障诊断379.1.1 情境一：冷却液温度传感器故障检测与诊断379.1.2 情境二：空气流量传感器故障检测与诊断419.2 领域二：无故障码的故障诊断459.2.1 情景一：喷油器电路故障的检测与诊断459.3领域三：综合故障诊断489.3.1 情境一：发动机不起动或启动困难故障检测与诊断489.3.2 情境二：发动机怠速系统故障检测与诊断4910 符号说明51总 结53参考文献54致 谢5555天津职业技术师范大学2013届本科生毕业设计1 绪 论1.1设计的意义与目的近年来随着社会的发展，汽车工业和科学技术也得到了快速发展，使得汽车检测与维修的理论和方式发生了根本性的变化。与此同时全球也伴随着汽车保有量的大福上涨、能源的日益枯竭、油价的不上涨、全球气候的变暖以及雾霾气候的增加等问题的困扰。在满足发动机排放要求的前提下，改善发动机的动力性、燃油的经济性、尾气排放性等显得格外迫切。为了适应目前日新月异的汽车技术，拉近实际汽车维修与教学之间的距离，提高教学水平，针对当前职业院校对汽车教学设施的迫切需求。开发与设计一台缸内直喷发动机一体化实验台是非常必要的。本设计是一台多功能的速腾1.8TSI发动机综合实验台，是一种以实物与检测、模拟装置相结合的新型实验实训教学设备，本实验台是以实际车辆出现的故障为出发点，设计适合于实际教学。适用与各类中、高等汽车类职业院校，及各类有汽车专业的培训机构。培训人员可以通过对该实验台的学习，清晰地看到发动机系统的组成、各元件的安装位置、结构及工作原理，更直观地掌握发动机系统的工作过程，拉近实际车辆维修与教学培训的距离。本实验台包括速腾1.8TSI发动机一台，面板电路部分，控制电路部分、故障点开关和实验台台架等五部分组成。实验台面板上清楚地显示本车的发动机系统电路和主要传感器、执行器及其相对应的检测点。并且设置了多个可控制的隐蔽式故障点，学生可以通过学习观察在各种故障下的故障现象，并通过学习，能够熟练掌握检测仪器的使用方法，通过检测仪器能快速查找出故障点并排除，这样能够培养和提高同学们的诊断分析能力和动手操作能力。由此可见，这样的发动机一体化综合实验台是非常适用于汽车专业维修人员学习，及各类培养汽车专业维修人员的院校。1.2 速腾发动机实验台的特点及功能（1）可根据实物以及电控原理图讲解速腾1.8TSI发动机构造、元件组成控制原理等理论知识，同时还可以观察发动机上的各个传感器的安装位置；（2）启动发动机，根据发动机在不同工况下的运转情况，观察其运动状态，从而了解TSI发动机实验台的使用方法和注意事项；（3）实验台面板上有配备了电脑数据检测端口，可连接专用或通用型解码器，对发动机电控系统进行ECU编码查询、故障码读取、故障码清除、动态数据流读取、波形分析、执行元件测试、系统登录等；（4）实验台上有隐蔽故障设置开关，可轻松实现对发动机系统中的传感器和执行器进行断路、短路等故障设置，操作简单快捷，故障设置点隐蔽；（5）实验台面板上另有数字测量表来观察电控系统中的工作状态，同时也可以非常直观的观察到发动机在不同工况下电控系统的变化情况；（6）整体台架采用刚性结构焊接，表面进行防锈处理。1.3 设计与制作的主要工作在设计发动机实验台之前，首先要系统的了解大众TSI技术的特点以及原理，知道大众TSI发动机的结构组成、工作原理及各个元件间的线路连接点。其次还要熟练掌握大众车系的电路图及其绘制方法。最后整理所需要用到的仪表、仪器等附件。同时还要明确要设计的实验台的适用范围，要达到预期目的。在上述工作完成后，开始实验台面板的设计，面板主要包括绘制的发动机电路图、设立故障检测点、数字式电压表及系统压力检测表等。副显示面板上主要有一个点火开关、继电器盒、发动机ECU、诊断插座等组成。同时面板上安装了数字式万用表连接有正、负表笔，可对故障检测点的电压、电阻、电流及通断进行检测，用来分析和判断故障点。学生还可以通过主面板上的电控系统电路图和发动机电脑端子图进行实物对照学习和进行电控系统的故障分析。在面板上同时还设计有发光二级管，用来显示各个执行元件的工作状态。 实验台面板设计完成后，开始进行故障点的设置。发动机部分共设计了41个故障点，最大程度的接近实车，减小实验台故障检测与实车检测之间的距离。故障点设计为断路和模拟故障，由开关进行控制。全部设计工作完成后，开始进行实验台的整体组装、控制线路的连接及实验台的调试等工作。2 速腾1.8TSI发动机的结构组成2.1 TSI概述1.8TSI发动机是一款四缸十六气门发动机（如图2-1所示），排量为1798ml。TSI是（Twincharger Fuel Stratified Injection）缩写，即表示为双增压+分层燃烧+直接喷射。TSI发动机是在FSI技术的基础上，安装了一个机械增压器，增压可以从怠速开始就能为发动机提供增压效果，弥补了涡轮增压系统的延时缺点，所以TSI是一种极高效的发动机形式，会是动力性与燃油经济性的完美统一。图2-1发动机结构2.2速腾1.8TSI发动机的结构特点型号是EA888速腾1.8TSI发动机性能参数如下表：主要技术性能参数速腾1.8TSI发动机排量（ml）1798进气形式涡轮增压汽缸排列形式L气缸数（个）4每缸气门数（个）4压缩比9.6配气机构DOHC缸径82.5行程84.1最大功率（kw）118最大功率转速（rpm）5000-6200最大扭矩（N·m）250最大扭矩转速（rpm）1500-4200由上表我们可以清晰的知道速腾1.8TSI发动机是一款四缸十六气门的发动机，其排量为1798ml，缸径/行程比为82.5mm：84.1mm。虽然这是一款中等排量的发动机，但是由于汽油经过高压油泵和六孔高压喷油器能够准确地把发动机当时所需要的燃油直接喷入气缸内，之后再与来自发动机排出的废气混合，配比出最合适的油气混合物，从而达到更高的压缩比，而获得更加充沛的动力。下面将为大家详细说明速腾1.8TSI发动机各个系统的组成和工作原理。2.3 电控燃油系统 电控燃油系统的组成电控燃油系统主要包括电控燃油喷射系统（EFI）和电控燃油供给系统二部分。2.3.1 电控燃油喷射系统的组成与工作原理 电控燃油喷射系统的组成主要有电控单元（ECU）、传感器和执行器三部分组成。其工作原理是ECU根据发动机转速和负荷信号作为主控信号，确定基本喷油量的（喷油量多少是根据喷油电磁阀开启的时间长短来决定的），并根据其它有关输入信号加以修正，最后确定总喷油量。（如图2-2所示） 图2-2 电控汽油喷射系统原理图 速腾1.8TSI发动机上采用的是缸内直喷技术，它把喷油器直接安装在燃烧室的上方，将汽油直接喷射在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合形成可燃混合气后，通过火花塞把可燃混合气点燃做功，从而使燃油充分燃烧，这样才能使能量转化效率更高。（如图2-3所示） 图2-3 缸内直喷原理示意图2.3.2 电控燃油供给系统的组成与工作原理电控燃油供给系统的组成有燃油箱、输油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器、油泵继电器及油路等。其工作原理是输油泵从燃油箱中吸出燃油，经过燃油滤清器后到达供油泵油腔。供油泵为叶片式，他的作用是依据发动机转速的增加来提高燃油压力，然后燃油到达调压阀，此阀用来调节喷油泵内的燃油压力，高压泵柱塞进一步提高油压，并通过高压油管将燃油送入喷油器，从喷油器渗出的燃油被回油阀回收，并送回燃油箱。（如图2-4所示）图2-4 燃油系统控制示意图速腾1.8TSI发动机上的燃油供给系统中装有高压油泵，保证将燃油直接喷入压力很高的气缸内；另一发面，要想精确地控制燃油的多少，喷油孔就必须设计的很小，细小的喷口对于制造精度要求更高。因此，要从技术上实现缸内直喷，对高压喷油系统设计水平和制造工艺都提出了更高的要求。所以，缸内直喷发动机的燃油供给系统的成本和技术含量相对于传统发动机有了明显的提高，这也是缸内直喷发动机中最核心最关键的部分。（如图2-5所示） 图2-5 高压油路和低压油路及其传感器高压燃油泵是燃油系统中燃油加压的关键环节，速腾1.8TSI发动机同时配备了高压燃油系统和低压燃油系统，在低压油泵将燃油送到高压油泵后，高压油泵可以将燃油加压到约为150bar(1bar=10spa),高压泵活塞被凸轮轴通过圆柱挺杆驱动，这样减少摩擦也减少链条受力，使发动机运转更平顺，燃油经济性更好（如图2-6所示）。 图2-6 高压油泵的外形 由于高压油泵工作之后，内部仍有较大压力，因此在拆装过程中都要加倍小心，注意安全，必须严格遵守操作规则。 2.33 电控燃油系统中的传感器和执行器燃油压力传感器使油轨内的燃油压力保持恒定，这样对减少排放、降低噪音和提高功率有重要影响。燃油压力在一个调节回路中进行调节，传感器的测量误差小于2%。传感器的核心就是一个钢膜，在钢膜上镀有应变电阻要测的压力经压力接口作用到钢膜的一侧时，由于钢膜弯曲，就引起应变电阻的阻值发生变化。传感器内有一套电子分析机构。（如图2-7所示） 图2-7 燃油压力传感器燃油压力调节器 一般使用的燃油压力调节器，设定的压力为250kpa.燃油压力调节器是不可调节器件，它的主要故障是弹簧张力疲劳后变小或膜片破裂。由于燃油压力调节器的作用是调节喷油器压力，所以出现故障时会直接影响喷油压力的高低和发动机的供油量多少，使发动机出现供油不稳、怠速不稳、启动困难、加速无力、耗油、冒黑烟等故障。（如图2-8所示）图2-8 燃油压力调节器的结构1-弹簧室;2-进气真空管；3-弹簧；4-膜片；5-阀门；6-燃油室；7-自输油管道；8-至油箱燃油压力限制阀 限制阀集成在高压燃油泵内，作用是在发生燃油膨胀和故障的时候，为系统提供过压保护。它是一个机械阀，在压力超过140bar的时候打开。打开的是在泵内从高压端到低压端的回流油道，然后燃油再被压回高压端（如图2-9所示）。图2-9 限压阀高压喷油器 高压喷油器安装在进气歧管的基座上，燃油分配器也集成在上面。如图2-10所示是喷油器的结构，在筒状壳内装有电磁线圈、柱塞、回位弹簧和针阀等。柱塞和针阀装成一体，在回位弹簧作用力下，针阀紧贴阀座，将喷孔封闭。另外，为防止油中所含杂质影响针阀动作，设有滤清器，为适应不同的应用场合，设有调整针阀行程的调整垫片。图2-10 喷油器的结构简图当ECU将开启针阀的电信号通过驱动电路作用于电磁阀线圈时，柱塞和针阀在电磁线圈吸力的作用下右移，当凸缘部被引碰到调整片时，针阀全开，燃油通过，沿箭头的通路喷射出去。喷射结束后，电磁线圈断电，回位弹簧将针阀关闭，喷油器停止喷油。喷油量大小除与针阀行程、喷口面积以及喷射环境压力和燃油压力的压差等因素有关外，还与针阀开启的时间，即电磁线圈的通电时间有关。2.4 点火系统2.4.1 点火系统的组成及工作原理点火系统由蓄电池、ECU、点火线圈、传感器、点火开关、火花塞及缸线等组成。其工作原理是当发动机曲轴转动时，点火信号传感器产生了对应气缸压缩终了的正时点火脉冲信号。此脉冲信号经电子点火模块信号放大、波形整理、直流放大后，控制串联在点火线圈初级回路的大功率三极管的导通和截止。三极管导通时，点火线圈初级电流形成回路，点火线圈贮存一定的磁场能，在三极管由导通转变为截止瞬间，点火线圈初级电流的骤然消失，使得次级线圈感应出20000V25000V的高电压，高压电根据点火顺序分配给工作缸火花塞跳火，点燃气缸中的可燃混合气。（如图2-11所示）图2-11 电控点火系统示意图速腾1.8TSI的点火方式是单缸独立点火（如图2-12所示），比传统的单点火线圈好处多，第一，点火线圈不再需要靠导线传输高压能量，减少能量损耗，点火线圈的能量基本直接给予了火花塞，线损降到了零，可以大大提升性能；第二老式点火线圈，一但点火线圈不工作，则无法再启动，只能让拖车拖走，但单缸独立点火系统，一个线圈不工作，只能会使这个气缸失效，其他线圈仍然可以供应其他气缸工作，虽然汽车的动力会大大下降，工作也会不稳定，但可以支撑开到修理厂是没问题的。图2-12 单独点火配电方式示意图 2.4.2 电控点火系统的传感器和执行器曲轴位置传感器作用是检测发动机转速，确认活塞在气缸中的位置，用于控制点火正时与喷油正时。一般安装在曲轴前段，凸轮轴前段或分轮附近。速腾1.8TSI发动机采用的是电磁式转速传感器（如图2-13所示）。电磁式转速传感器的组成部件包括永久磁铁、线圈和U型磁钢等，U型磁钢与线圈相连，当永久磁铁和U型磁钢之间发生位置变化时，线圈内的磁通量就会随之变化，通过对磁通量变化的感知，电磁式转速传感器就能得到被测机械的转速结果。转速越高，磁通量变化率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。图2-13 电磁式转速传感器结构图凸轮轴位置传感器 作用是发动机控制单元利用凸轮轴位置传感器产生的信号识别一缸上止点位置。一般安装在发动机排气端侧壁上，监测安装在凸轮轴齿轮上的靶轮上的位置。速腾1.8TSI发动机采用的是霍尔式凸轮轴位置传感器，霍尔式凸轮轴位置传感器的组成部件包括永久磁铁、导磁板和霍尔集成电路等。当传感器轴转动时，触发叶轮的叶片便从霍尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过，当叶片离开气隙时，永久磁铁的磁通量经霍尔集成电路和导磁钢片构成回路，此时霍尔元件产生电压（UH=1.92.0V），霍尔集成电路输出级的晶体管导通，传感器输出的信号电压U0为低电平。发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器（CPS）和霍尔式凸轮轴位置传感器（CIS）产生的信号电压不断输入电子控制单元（ECU）。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电平信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号时，便可识别出此时为气缸1活塞处于压缩行程、气缸4活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。电子控制单元识别出气缸1压缩上止点位置后，便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。爆震传感器 作用是检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ECU。以四缸发动机为例一般安装在2缸和3缸之间，或1和2缸中间一个，3和4缸中间一个。速腾1.8TSI发动机采用了磁致伸缩式爆震传感器，它只要由磁芯、永久磁铁和感应线圈等组成（如图2-14所示）。当机体振动时，磁芯受到振动偏移，使感应线圈内的磁通量发生变化，而在感应线圈内产生感应电动势。气感应电动势越大，敲缸或振动越大。爆震传感器的频率通常设计成5至15千赫的范围。当控制单元接收到这些频率时，电脑重修点火正时，以阻止继续爆震，爆震传感器通常十分耐用，所以传感器只会因本身失效而损坏。图2-14 磁致伸缩式爆震传感器的结构火花塞作用是把点火线圈产生的高压电引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。安装在发动机的气缸盖上。火花塞的结构由中心电极、线柱芯、陶瓷绝缘体、导电玻璃等组成（如图2-15所示）。图2-15 火花塞的构造2.5 配气系统 2.5.1 配气系统的组成及工作原理发动机配气系统的作用是是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气或空气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。它的组成主要由气门组（其包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件）（如图2-16所示）和气门传动组（其包括摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮等）等组成。图2-16 气门组的组成速腾1.8TSI发动机采用了双顶置凸轮轴结构（如图2-17所示），通过齿形链条和链轮与曲轴连接实现驱动，均延续了大众主流直列四缸引擎的结构方式。而正时链条具有的结构紧凑、传递功率高、可靠性与耐磨性高、终身免维护等显著优点，同样在1.8TSI机身上得以传承。同时速腾1.8TSI的双凸轮轴，其主要承载着控制气门开启和关闭的作用和驱动燃油泵。也是气门正时的核心执行者。图2-17 正时系统执行元件示意图速腾1.8TSI发动机的气门正时有别于DVVT进排气系统气门正时双可变，其仅在进气系统上采用了该项技术。其系统主要由ECU（电子控制单元）、叶片槽式调节器、凸轮轴调整电磁阀以及传感器等部分组成。下面我们来了解一下它们之间是如何完成气门正时可变的。ECU储存了最佳气门正时参数值，在发动机运转过程中，ECU通过收集凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等相关元件反馈的信息，并与存储的最佳参数值进行对比，在计算出修正参数后，发出指令到凸轮轴调整电磁阀，电磁阀则根据ECU的指令，通过改变机油液压实现对于内部机油槽阀位置的控制，把提前、滞后、保持不变等压力信号指令，输送至叶片槽式调节器中不同油道上的机油压力，通过双油道（如图2-18所示）机油压力差值驱动调节器中的叶片，带动凸轮轴旋转改变进气相位实现气门正时的“提前”或者“滞后”，从而实现气门正时的连续可变（如图2-19所示）。而1.8TSI的正时相位调节范围可达20°凸轮轴角或40°曲轴角，为大众该款核心动力在减少排放和燃油消耗，以及改善动力性能表现上提供了积极的“可变”保障。 图2-18气门正时可变的工作示意图 图2-19 双油道2.5.2增压系统速腾1.8TSI发动机拥有更小的体积和共出色的动力表现。它的一大核心技术就是采用了双增压系统（如图2-20所示），主要包括了一个涡轮增压器和一个机械增压器。这两种增压方式的结合确保了动力输出的平顺性，同时有效的避免了以往涡轮发动机增压迟滞的现象。和大多数涡轮增压发动机类似，这套增压系统采用了废气涡轮的单增压方式，其原理就如同两个连接起来的风车，高温高速流出的废气吹动一侧的涡轮叶片转动，通过连接轴再将进气口一侧的叶轮叶片转动，以达到鼓入更多空气，提高燃烧效率的目的。图2-21我们可以看到，这款发动机的涡轮增压器和排气管采用了集成式的设计，这样做的最大好处就是省去了多余零件的体积和重量，而更少的零件也使得这套系统故障率更低，更稳定可靠。同时据介绍，1.8TSI这款发动机的涡轮增压器是免维护的，不存在涡轮增压器的保养成本高的问题，而且这套系统和发动机的寿命相同，也不需要按照里程进行更换。图2-20 TSI发动机增压系统图2-21 涡轮增压器的解剖图其工作原理是：增压系统的总体布置和气路（如图2-22所示）。罗茨式机械增压器直接由发动机通过传动带驱动，提高了发动机在低转速时的进气压力，瞬态响应快，提高了低速转矩特性。与普通机械增压器不同的是，罗茨式增压器并不是被发动机驱动不停地工作，而是由电控系统通过电磁离合器切换实现动力传递的结合和分离。当发动机在高转速范围，由于废气能量高，涡轮增压器发挥威力，因此，机械增压器和涡轮增压器的工作被电控系统自动转换，控制进气转换阀确保了不同工况点的空气通道的转换，当废气涡轮增压器单独工作时，进气转换阀完全开启，进气流不经过机械增压器，直接供给涡轮增压器空气，空气被增压后经过中冷器后进入节气门。在速腾1.8TSI发动机上，空气在通过涡轮增压器的增压后，将会经过两套传感器的检测才能进入发动机气缸内，他们分别是位于冷却器前的增压压力传感器/进气温度传感器，和位于冷却器后的进气压力传感器/进气温度传感器。这两套传感器能够精确的感知增压空气在冷却前后的状态，进而通过行车电脑分析来调节位于涡轮增压器上的阀体开度，精确的控制所需要的进气量。这款1.8TSI发动机的涡轮增压器设计有两个执行压力控制的阀体，分别是废气涡轮一端的增压压力限制阀和空气叶轮一端的增压空气再循环电磁阀，他们都是由行车电脑控制进行打开和关闭的（如图2-23所示）。 图2-22 TSI增压系统示意图 图2-23 涡轮增压器的结构示意图2.6 冷却系统 2.6.1 冷却系统组成及功用 冷却系统依照冷却的方式可分为气冷式引擎和水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采用何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。速腾1.8TSI发动机的一大特色就是采用了两套独立的冷却系统，一套主要用于发动机自身冷却的发动机冷却系统，这套系统中的水泵通过皮带和曲轴相连接，直接靠发动机动力实现冷却液的循环，也可称为主循环；另一套冷却系统主要用于涡轮增压器和增压空气的冷却，是通过电动冷却液循环泵驱动冷却液实现的独立循环系统，也可称为副循环。同时并设有延时风冷，还加装了废气自动排除技术。这样，需要停车时即可熄火。而二种冷却方式用的冷却液是相同的（如图2-24所示）。 图2-24 冷却系统示意图（彩色为独立的进气和涡轮循环冷却系统，灰色为发动机内循环冷却系统。蓝色为低温冷却液，红色为高温冷却液。）1.8TSI发动机上有两个独立环冷却系统。一个用于发动机的冷却，另一个用于增压空气的冷却。这两个冷却系统只在两个位置相交，通过这种方式，使得它们共用一个储液罐，但两个系统的温差可以高达100。同时具有两大特点：一是双循环冷却系实现了缸盖和缸体的温度不同；二是冷却液分配器腔内使用单行程的节温器。这台发动机的增压气体冷却系统的特点有三点：一是具有独立的冷却液循环泵，二是冷却器在进气歧管内，三是可对涡轮增压器冷却。2.6.2 增压空气的冷却 速腾1.8TSI发动机是大众公司首次采用这种冷却方式。将一个气液热交换器布置在进气歧管内来冷却增压空气。使得从涡轮增压到喷嘴的进气道空气减少到4.8L，比双涡轮增压的11L的空间减少了一半还多。这样，涡轮增压需要压缩的容积就减小了，同时可以更快的获得增压压力。冷却液循环泵根据负荷来控制以达到冷却增压空气的目的。将前端的附加散热器内的冷却液吸出，泵入冷却器和涡轮增压器。在大负荷的时候，经过冷却的进气温度和大气温度的差值可以达到大约20到25之间（如图2-25所示）。图2-25 增压气体冷却示意图2.6.3 冷却系统的传感器和执行器冷却液温度传感器冷却液温度传感器的功用是给ECU提供冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制修正信号。一般安装在汽缸体水道或冷却水出口处。速腾1.8TSI所用的冷却液温度传感器是热敏电阻式的，其工作原理是冷却液温度传感器内的热敏电阻随着冷却液温度变化是，ECU通过THW端子测得的分压值随之变化，ECU根据分压值来判断冷却液温度（如图2-26所示）。 图2-26 冷却液温度传感器和电路图增压压力传感器 增压压力传感器用于增压力控制，安装在节气门前的进气管上，测量增压器出口的空气压力和温度。发动机控制系统使用来自G31的信号来调节增压压力。集成的进气温度传感器G299的作用是：1）用于计算增压压力的修正值：考虑到了温度对增压气体密度的影响；2）用于保护零部件：如果增压空气温度超过了某一特定值，增压压力会下降；3）控制冷却液循环泵；4）用于冷却液循环泵的可信度检验（如图2-27所示）。冷却液循环泵V50及冷却器 冷却液循环泵其作用是根据发动机的负荷来控制，将冷却液从附加散热器中吸出，泵入进气歧管内冷却器和涡轮增压器。 冷却器由许多铝叶片组成，在里面有冷却液流过的管路。热空气流过铝叶片，将热量传递出去，再传给冷却液，然后冷却液再泵入前端的附加散热器来冷却（如图2-28所示）。图2-27 增压压力传感器图2-28 冷却液循环泵和冷却器涡轮增压器发动机运转的时候，涡轮增压器主要是靠机油冷却。冷却液只在必要的时候才被泵到涡轮增压器。发动机关闭后，冷却液循环泵会工作480s，来避免涡轮增压器的冷却循环管路内形成气阻（如图2-29所示）。图2-29 涡轮增压器示意图2.7 润滑系统2.7.1 润滑系统组成及功用润滑系统由油底壳、集滤器、机油泵、机油滤清器、机油冷却器、润滑油压力表、温度表、及润滑油道等组成。其功用包括润滑、清洗、冷却、密封、防锈、缓冲等作用（如图2-30所示）。图2-30 机油润滑系统速腾1.8TSI发动机机油循环系统，机油滤清器安装在发动机的上部，便于更换检修。机油泵的运转是由曲轴通过链条驱动，齿轮用于减速。发动机机油由机油冷却器来冷却。机油压力开关安装在气缸盖的内侧。2.7.2 润滑系统中机油滤清器和机油泵的介绍机油滤清器其作用是滤除机油中的金属磨屑、机械杂质和机油氧化物（如图2-31所示）。图2-31机油滤清器示意图 图2-32是发动机工作时，机油滤清器的工作示意图。图2-32 机油滤清器工作原理 图2-33 机油滤清器更换示意图更换机油滤清器时，为确保没有机油流出，在拆卸机油滤清器总成时，正时护罩上的一个回流管处于打开状态，使机油可以直接流回油底壳。在机油滤清器拧紧时，由一个弹簧压紧密封圈密封（如图2-33所示）。机油泵 其功用是保证机油在润滑系统内循环流动，并在发动机任何转速下都能以足够高的压力向润滑部位输送足够数量的机油，速腾1.8TSI采用的是齿轮式机油泵（如图2-34所示）。图2-34 机油泵结构示意图2.8 发动机管理系统 2.8.1 系统概览图3-35和图3-36描述了此发动机的传感器与执行元件。图2-35 发动机传感器图2-36 发动机执行器2.8.2 博世Motronic MED 17.5.20 博世Motronic MED 17是在博世Motronic MED 9的基础上发展得到的。处理器