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1、奥迪Q7发动机系统培训,4.2升FSI发动机,RS4-4.2升FSI发动机,AUDI直喷发动机发展历程,Audi 品牌的新型V 型系列发动机家族以其90 气缸倾角和90 mm 气缸间距的工艺而独树一帜。继本系列第一代产品3.2 升V6 FSI 发动机之后，Audi 又相继推出4.2 升V8 FSI 发动机。该发动机在供货时有两种款式可供选择，一款是舒适型基本配置(首次使用在Audi Q7 上)，另一款则是为新款RS4 设计的高转速运动型发动机。此外，Audi 还可提供这一家族中的另一杰作 5.2 升排量的V10 发动机。,奥迪Q7发动机,技术说明：汽油直接喷射 燃油均化平顺运行 带液压间隙调整
2、的辊式拉杆 凸轮轴和辅助机组飞轮侧的链式传动装置 进排气凸轮轴的无级凸轮轴调节 两段式镁合金可变长度的进气管及内置混合气充填移动阀(RS4 除外)电子油门 欧洲废气排放标准EU IV/LEV II基本型发动机与高转速发动机的主要技术差别表现在以下几方面：曲柄传动机构 控制机构 气缸盖 机油供给 发动机冷却 进气轨道 排气装置 发动机管理系统,扭矩/功率特性曲线,技术数据,*装有自动变速器*手动变速器（包括离合器和双质量飞轮）,曲柄传动机构汽缸体,气缸曲轴箱采用铝硅合金低压冷硬浇铸，气缸曲轴箱经过特殊热处理。气缸运行道表面经机械去涂层处理。气缸间距:90 mm 气缸床位错：18,5 mm 发动机
3、结构长度:464 mm 气缸体高度：228 mm,曲柄传动机构汽缸体,气缸曲轴箱下半部分（床板轴承横梁）由铝金属制成，带浇铸式GGG 50 主轴承盖。它用定心销定位，用液态密封剂密封后与气缸曲轴箱螺栓连接。,主轴承通过四颗螺栓对称地相对主轴承中线紧固。床板的构造使得机械结构十分稳固，它的稳定作用与阶梯框架相同。,发动机机械结构,曲轴曲轴带5 个轴承，由高级合金钢制成(42CrMoS4)。曲拐呈90 并无曲柄轴径偏移。减震器是一种硫化结构的不平衡单质减震器。主轴承:65 mm 主轴承宽度:18.5 mm 连杆轴承:54 mm 连杆轴承宽度:15.25 mm,连杆结构,基本型发动机使用的是36Mn
4、VS4 材料制成的裂化连杆。为求牢固，在RS4 发动机中传统的分离式连杆则采用CrNiMo8 材料制成。此外，高转速发动机连杆在几何结构上作了相应的适配并降低了公差。轴颈：:54 mm 轴瓦：厚 1.4 mm宽 15.25 mm 轴套长度：对接轧边 20 mm 连杆长度：154 mm,在裂化时，连杆通过一个工具从一个做好标记的规定断裂部位分离。在由此产生的不易混淆的断裂面上给出两部分之间精确的接缝精度。,活塞特点,为了保证强度，使用的是结构重量比普通活塞稍重的锻造活塞。这两种发动机的活塞几何结构相同。活塞重量:(不包括环)大约 290 g 活塞销：20 mm x 11.5 mm x 40 mm
5、,曲轴箱排气装置,排风管,加热器,排风管,曲轴箱通风,旁通阀,油气分离器,限压阀,止回阀,机油油气分离器的功能,发动机机械结构链式传动机构,发动机机械结构辅助机组驱动,机油泵、水泵、转向助力泵以及压缩机由链传动D 驱动。链条驱动装置直接由曲轴驱动，并通过一个中间齿轮转变方向后带动齿轮模块上的链轮。,空调压缩机,传动链D,齿轮模组,油泵,转向助力泵,水泵,发动机机械结构 汽缸盖,高压燃油泵,锻造凸轮轴,曲轴箱排气管,气门罩,霍尔式传感器,主要技术数据 铝制气缸盖；FSI 横置设计的涡流进气道；火花塞中央排置的四气门技术；进气门：镀铬实心气门；排气门：充钠镀铬中空气门；气门冲程11 MM；轻质及小
6、摩擦气门机构，通过液压间隙调整机构的辊轮拉杆操纵气门，气门弹簧简单；气缸盖各带两个铸件凸轮轴，驱动通过液压式回转电机；气门开启度进气200 KW；气门开启度排气210 KW；凸轮调节范围为 42 KW；在发动机静止时，采用止动销锁定调节器；进气位在前，排气位在后；排气调节器回位弹簧；“内部废气再循环”采用相应的气门重叠进行。,技术上，该气缸盖在著名的Audi 四气门FSI 缸盖的基础上进行了扩展。,高转速发动机上的区别,为保证大功率和高转速，气缸盖在以下部件上作了改动：对进气通道进行气体充填优化处理(截面增大)；进气门为镀铬中空气门(重量减轻)；气门弹簧采用抗拉强度高的材料制成并具备高弹性；为
7、保证大容量燃油需求，喷油阀为大流量设计；辊轮拉杆的轮子冲压设计更为坚固耐用；凸轮轴的配气相位不同，开口长度较大；气门开启角度进气230；气门开启度排气220；VR6 发动机沿用了气门间隙补偿元件。该元件具有较大的球型冲程，在试验过程中被证实更适用于高速发动机（关键在于：液压气门间隙补偿元件的完全填充）；气缸盖有一个改良过的水套，该水套向进气通道和喷；油阀之间部分供应冷却液，以降低气缸盖燃烧室板的温度；鉴于凸轮轴传动比的变化，在基本型发动机上用于链传动的的凸轮轴调节器由30 齿改为25 齿。,汽缸盖链条驱动机构,带回位弹簧的排气凸轮轴调节器,进气凸轮轴调节器,凸轮轴机构,凸轮轴调节器按众所周知的
8、液压摇臂发动机工作原理工作。进、排气凸轮轴调整角度均可达42度。转子和定子均由铝制造。四个压力腔均由弹簧加载的密封元件进行径向密封。调节器需被锁止于确定位置直到发动机起动并且建立起所规定的油压。锁止位置在“滞后位置”。进气凸轮轴调节器锁止无间隙。排气凸轮轴调节器有一有限的间隙以便于可能使其可以安全地离开锁止位置。一个回位弹簧使调节器回到“提前位置”。当发动机关闭后，调节器进入滞后位置，回位弹簧处于受力状态。,机油循环系统,机油泵的说明 对于8缸发动机而言，50L/分钟（7000转/分钟）的供油能力，是保持发动机润滑的基本条件。,链条涨紧器,虑清器,机油调压阀,机油冷却器,恒温器,机油冷却器,机
9、油泵,机油泵 虑清器单元,机油回流,高压机油,底部过滤器,密封盖,虑芯,高压机油,输出,ENGINE油底壳,AUDI RS4技术在Q7上的运用对于运动型车辆来说，最重要的是在任何行驶状况下都能保证机油供应。为参加赛事，曾为高转速发动机的机油供给设计过最大为1.4 g 的横向加速。为了确保这一点，RS4 的油底壳上装备了一个附加的阀门系统。,ENGINE油底壳,向弯道外侧作用的离心力,阀门关闭（机油被截留）,阀门开启（机油涌向间隔腔）,在一个壳体内安置了4 个阀门，它们的旋转轴与车辆的纵轴平行。阀门都朝油泵吸入部分的内侧开启。,机油循环系统示意图,启动压力的快速建立基础条件1、止回阀门系统2、凸
10、轮调整机构的独立供油通道3、流量测试基础信息4、对凸轮轴调整机构的油压间接测量,机油润滑系统关断阀,当有不规律的阀门噪音【主要集中在气门调整机构上】，且此噪音在长途行驶后消失而在短途行驶时总是重复出现，则必须更新机油关断阀。,图示说明1机油关断阀2喷嘴阀,机油关断阀,喷嘴阀,机油压力及压力开关,标准机油压力值：怠速运转时的机油压力：至少1.2 bar。2000 rpm 时的机油压力：至少3.0 bar。,AUDI Q7的冷却循环系统,新款V8 发动机冷却循环的设计思想为纵向交流冷却。冷却液从排气侧注入并经由气缸盖密封流入气缸盖，在那里纵向通过链轮顶盖流出。通过改进横截面，冷却水通道钻入凸棱，从
11、而使得气缸凸棱的冷却得到改善。由于进气门始终处在高功率密度的强负载下，因此高转速发动机在两个进气门之间还具备V 形强制流通孔。,补偿罐,暖风热交换器,冷却液泵,发电机,机油冷却器,恒温器,冷凝器,ECT传感器,冷却风扇控制,冷却液泵和恒温器,图示说明1壳体2水泵,冷却液泵和恒温器,F265受特性线控制的发动机冷却装置的节温器,Audi Q7 4.2FSI发动机进气系统,热膜式空气流量计,热膜式空气流量计,进气转换阀,节气门,进气管风门,进气管风门工作原理,Q7和RS4的发动机的进气管风门与进气转换管一样受特性曲线控制，两种发动机的进气管风门同样在低负载和低转速范围时被激活。它们相对气缸盖中的气
12、道分离板运行，并由此关闭进气道的下半部分，被吸入的气流因而涌入气道的上半部分并在气缸中形成一种翻滚状的充气运动。进气管风门未被激活时呈开启状，整个气道截面畅通。一个气缸床的所有风门都被固定在一根共同的轴上。在Q7 的基本型发动机中，进气管风门受一个电子促动器的控制。每个气缸床中所有进气管风门的位置都由一个霍尔传感器监控。在高转速发动机中，进气管风门的开关各通过气缸床的真空执行元件进行。这里风门位置的反馈信息也由霍尔传感器提供。,发动机进气系统可变长度进气,【本图示例为3.2L发动机，原理相同】,进气道可在无噪音的情况下进行转换，它有两种工作状态-短进气道和长进气道-分别用于功率和扭矩输出。进气
13、道的转换由电磁阀控制。管路可由弹簧控制使其返回原始位置。真空蓄能器集成在该系统中并可提供相应的真空。压力和温度双功能传感器及通风系统的压力调节阀均安装在进气管上。为实现纵向调节进气管，使用了两个选档杆。两个选档杆通过一套齿轮相连。塑料翻板配有导流部分，可以改善空气流动。翻板上有弹性挤压层以防止泄露/发动机通过霍尔传感器持续地监测进气翻板的位置,发动机进气系统可变长度进气,发动机进气系统可变长度进气,气缸盖内的进气道被一个优质钢片水平分成两部分。通过位于前部的进气管翻板可以关闭下部的进气道，于是就可以提高气流密度并会在燃烧室内使空气柱产生滚动（波动）,从而可使得燃油-空气混合气产生最佳的涡流运动
14、。为了减少气流损失，进气管翻板是偏心安装的，这样就可保证翻板在打开位置可与气道壁合为一体。进气管翻板的双级调节是用真空来实现的，回位是通过弹簧力实现的。,在静止位置，进气管翻板通过弹簧力关闭,进气管风门工作原理RS4,Audi RS4 的真空软管连接,二次空气组合阀,空滤,空滤自动球阀,组合阀真空罐,N80,碳罐,N335,MAF,引流泵/阀,进气管N316,执行器,二次空气阀N112,止回阀,制动真空泵V192,真空罐,G294,J569,二次空气泵继电器J299,燃油箱,排气风门,N321,Audi Q7 的真空软管连接,制动真空泵V192,蒸发箱排气阀,二次空气泵,带止回阀的引流泵,组合
15、阀,空滤,制动助力器,G294,J569,二次空气喷射继电器J299,燃油蒸汽系统,Audi Q7/RS4的燃油系统,Q7燃油系统与C6相同，唯一区别就是具有两个高压油泵。,高压油泵2,高压油泵1,低压燃油传感器G410,泄油管,燃油滤清器,溢流阀,高压油轨2,高压传感器G247,5-8缸,燃油滤清器,低压油泵,发动机燃油喷射系统示意图,燃料供给系统可分为部分，即高压和低压系统。燃油被输送在高压下从高压泵到喷嘴。在油箱中的电动油泵和高压泵之间及回油管间的是低压油。,发动机燃油喷射系统低压部分,低压系统是一个按需调整的系统。电动泵的电量消耗是由执行电子元件通过脉宽调制的。从发动机到执行电子元件的
16、信号也是脉宽调制的。没有燃油回油管。低压传感器N410使内部燃油压力保持在4bar。预压力在下面几种情况下必须增至2baar：当发动机停止工作（电动泵后工作）；在发动机起动前（电动泵前工作）；当点火打开或驾驶员车门开关接合；当起动发动机且发动机起动时间达到5秒；当发动机热机起动以防止汽泡产生。,发动机燃油喷射系统低压部分,发动机燃油喷射系统高压部分,高压系统由下列元件组成：高压燃油分配板，集成在进气管法兰上，带有压力传感器和压力控制阀 高压喷射泵 高压油路 高压喷嘴。,发动机燃油喷射系统高压泵,单活塞高压泵由日立公司制造。在右侧气缸进气凸轮轴后端通过一个三角凸轮轴驱动，可产生20-120bar
17、的燃油压力。根据标定值燃油压力由流量控制阀N290控制。由燃油压力传感器G247来监测此处的燃油压力。该泵无泄荷管路，但在内部将受控燃油输入回供油端。泵内集成了一个低压燃油传感器G410。这是一个按需要调整的高压泵。这意味着只将发动机脉谱图中规定的燃油量输送给高压轨道。与连续高压供油系统相比，该系统可减少所需驱动动力。只是实际需要的油会补输入给系统。,发动机燃油喷射系统高压泵进油,进油冲程出口 在进油冲程，在活塞弹簧力的作用下，活塞向下移动。内部空间增大使燃油进入油泵内部。流量控制阀使低压阀保持在打开状态。流量控制阀处于断电状态。,发动机燃油喷射系统高压泵有效冲程,有效冲程 在有效冲程，凸轮使
18、泵活塞向上移动。但因油控制阀处于断电状态而导致低压进油阀无法关闭。因此，压力依然无法建立。,发动机燃油喷射系统高压泵压缩行程,建压冲程 在建压冲程，发动机控制单元为流量控制阀提供电流。衔铁被磁场吸引，泵内的油压使低压阀回至其阀座。如果泵内压力超过轨道压力，则回油阀打开，燃料被送至油轨。,发动机燃油喷射系统燃油喷射器,高压喷射阀由日立公司制造。其任务是及时将所需的燃油直接喷入燃烧室。发动机控制单元施加大约66V电压来驱动喷油阀。燃油量取决于打开时间和燃油压力。燃烧室由Teflon密封圈密封。在解体后必须更换,奥迪Q7排气装置,各气缸都有自己的排气管路，在气缸盖上采用无空隙法兰连接排气弯管。前尾气
19、催化净化器是陶瓷设计，与氧传感器连接。在尾气催化净化器前的氧传感器为宽带探测器，在尾气催化净化器后有一个间歇传感器。安装在车下底层附近的主尾气催化净化器同样为陶瓷构造。,各气缸床的排气管都汇集到一个前消声器上。前消声器是一种吸音式消声器，消声器中的串音功能能够提高发动机的功率和扭矩。前消声器与后消声器之间的连接各自通过分开的管道。,二次空气喷射系统,原理由于在冷起动和预热阶段混合气较浓，废气中的未燃烧碳氢化合物比例较高。通过喷入二次空气，在弯管和前管内发生再氧化。由此产生的热量可使尾气催化净化器在发动机启动大约30 秒后进入运行准备状态。,二次空气组合阀的功能和密封性检查,把一根合适的辅助软管
20、（如-箭头-所示）连接到二次空气组合阀上。两种状态轻微用力，结果密封，不允许泄露；用力，结果必须打开。并且两种状态必须能够明显区分。,奥迪Q7发动机管理系统(BOSCH MED 9.1.1),奥迪Q7BAR发动机管理系统概述,新款V8 FSI 发动机使用两种型号为Bosch MED 9.1.1 的发动机控制系统。在Q7 发动机上采用了一个发动机控制单元。在RS4 发动机上则是两个发动机控制单元。RS4的两个控制单元有主从之分。,发动机转速传感器G28,在Q7 型发动机上使用的是感应式传感器，在带主控副控结构的RS4 发动机上使用的则是霍尔传感器。,节气门控制单元,在Q7 上使用的Bosch 节
21、气门控制单元直径为82 mm，是本类产品中最大的型号。由于在RS4 上的进气通道直径达90 mm，所以在这里决定采用Pierburg 系统。两种系统的工作原理相同。,Q7 VS RS4 区别对比,FSI发动机燃油喷射系统维修指导,维修指导关于高压燃油系统,喷射装置由一个高压部件（最大约 120 bar）和一个低压部件（约 6 bar）组成。,维修指导关于高压燃油系统卸压,打开高压部件前，例如为了拆卸高压燃油泵、燃油分配器、喷油阀、空气控制进气管风门马达、位于喷射装置高压区内的任何一个其它部件或者一个燃油管路，必须按规定使高压区内的燃油压力降低到剩余压力（约 8 bar）。操作步骤连接诊断设备，
22、选择发动机01选择数据流功能选择通道140确认。【注意】进行此项操作必须启动发动机，怠速运转。否则无效。,FSI发动机燃油喷射系统维修指导,维修指导关于高压燃油系统卸压,FSI发动机燃油喷射系统维修指导,拔下燃油计量阀 2 N402，如-箭头-所示的电气插头连接。,分离高压泵上的燃油计量阀N290，如-箭头-所示的电气插头连接。,直至系统压力降低到6bar。,FSI发动机燃油喷射系统维修指导,维修指导高压燃油系统标准压力,10 分钟后必须还存在至少 3.75 bar 残压，否则检查供油系统。,维修指导更换油门位置传感器的操作,更换油门踏板位置传感器或发动机控制单元后需要学习强制降档功能。操作步骤连接诊断设备，选择发动机01选择基本设定通道63，在显示操纵强制降档之后，全力踩下油门踏板超过强制降档点，并踩住不放。诊断设备提示信息如下,维修指导正时记号,Q7发动机系统课程结束感谢大家的参与,
