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大众EA211发动机

 昵称9893420 2019-07-11

EA211发动机的几点目标:

·油耗及CO2排放降低10%到20%

·发动机重量降低至多30%

·通过紧凑性结构,缩短整车前悬架长度

·满足未来更加严格的排放标准

·通过模块化结构,以实现全球范围内的生产,并统一大众汽车集团范围内其他发动机的安装位置

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EA211 1.4TSI 与 EA111 1.4TSI 发动机对比

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结构紧凑,前部尺寸缩短7%:缸盖集成排气歧管,缸体集成机油尺插管和曲轴箱通风通道,附件支架与缸体集成,正时中段罩盖集成发动机悬置。

EA211 1.4TSI 特征参数

功率:96/110 kW

扭矩:200/250 Nm

排量:1395 cm³

冲程/缸径:80/74.5 mm

缸心距:82 mm

压缩比:10.5:1

混合气:燃油直喷

增压形式:废气涡轮增压

发动机重量:ca.106 kg

·铝合金缸体

·两段式缸盖,凸轮轴在罩盖中

·模块化结构

·双循环冷却系统

·节温器控制横流冷却系统

·增压空气水冷技术

·长寿命齿形皮带传动

·可调式机油泵

·集成式排气歧管

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缸盖

Ø集成排气歧管

Ø冷却液进水口在缸盖,燃烧室冷却充分,减少爆震可能性

Ø取消带有歧管的催化转换器,安装一个紧挨着发动机的主催化转换器

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排气歧管是完全集成在缸盖上的,并充当了废弃热量交换器的角色。利用废气能量,发动机在热运转中可迅速被加热,此外,也有充足的热量用于汽车供暖,这对于小型发动机在冬季的有效运转来说意义尤其重大。相反,在全负荷状态下,废气可冷却降温100K,因此,在高速公路行驶状态下的燃油消耗可降低2 l/100km。与传统的外部歧管相比,废气在集成歧管内的流动路径得到了明显的缩短,短时的管壁热量损失因此能保持在可接受范围内。

集成排气歧管的优势:

1、通过排出的气体使冷却液加热更快,预热发动机,使发动机可更快地达到其工作温度。可降低耗油量,并且能更迅速地对车厢内进行加热。

2.由于排气侧壁表面扩展至催化转换器的面积减小,因此排气在预热阶段不能释放出足够的热量,催化转换器可更快速地升温至其工作温度。

3.冷却水进水口布置在缸盖上,燃烧室冷却充分,减小爆震风险,提高了发动机的压缩比从而提升了燃油使用效率。

4.若系统在全负载状态进行工作,冷却液温度将继续降低,从而扩大了发动机在氧传感器空气系数λ= 1 时的工作温度范围,降低了耗油量和废气排放量。

可变配气相位调节

在110Kw的发动机上装备进/排气相位调整机构

进气相位调整角度:50°曲轴转角

排气相位调整角度:40°曲轴转角

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三段式正时齿带罩盖:上下塑料护罩,中段铝合金材质(因其与发动机支撑元件集成)齿形皮带使用了一种耐磨的聚四氟乙烯(特富龙)的涂层,齿形皮带的寿命很高。

正时链条改为正时皮带,具有特氟龙涂层,使用寿命可达30万公里,噪音低。(首次检查90000公里,之后每30000公里检查,必要时更换;德国标准为首次检查240000公里,之后每30000公里检查)

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润滑系统

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可调节机油泵

机油压力调节阀N428负责将机油压力加载到可调式机油泵的调节活塞上。该阀位于缸体的背面(发动机热的一侧),由发动机控制单元来操控。在较低转速时,已经加载上电压(15好接线柱)了的机油压力调节阀N428,由发动机控制单元给接地了。于是机油泵就切换到较低压力级来工作了。较低压力级是根据发动机负荷、发动机转速、机油温度和其它工作参数来切换的。这样的话,驱动该机油泵所耗费的功率就降低了,也就节省了燃油。在较高转速或者较高负荷时(全负荷加速),发动机控制单元J623会使机油压力调节阀N428断开接地。于是机油泵就切换到较高压力级来工作了。在较高压力级和较低压力级,通过让移动单元移动来适配因发动机转速改变而变动了的机油需求量。机油泵壳体内的压力调节阀负责将机油压力调节到约3,5bar,这就可保证不管机油滤清器的负荷如何,发动机内的机油压力都能保持足够大。这可防止比如在发动机起动时,机油压力猛升而损坏密封件。

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冷却系统

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在横流式冷却的缸盖上,冷却液从进气侧经燃烧室流向排气侧。在排气侧,冷却液又分成两部分:排气歧管的上部和下部。冷却液流经多个通道并吸收热量。冷却液从缸盖流入冷却液调节器壳体并与剩余的冷却液混合。

这种结构的优点如下:

· 在发动机预热运行过程中,冷却液可由废气来加热,于是发动机就可很快达到正常的工作温度了。这样也就节省了燃油,且能使车内快速升温。

·由于排气侧的壁面小(直至催化净化器),所以在预热阶段时废气散出去的热量很少,那么尽管有冷却液在进行冷却着,催化净化器也会很快到达正常工作温度。

· 在全负荷工况时,冷却液会被强冷,发动机就可在一个很大范围内以λ=1来工作(这样油耗和废气排放均最佳)。这样的话,在全负荷工况时,油耗最多可降低20%(指与外置排气歧管的涡轮增压发动机相比)。在混合气过浓时,通过冷却效果可以实现部件保护。

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冷却液调节器与冷却液调节器壳体是一体的,直接安装在缸盖上。冷却液调节器壳体内有两个节温器,负责双回路冷却系统的工作。

节温器1:在水温超过87°C时打开,这就敞开了从散热器到水泵的通路了。

节温器2:在水温超过103°C时打开,这就敞开了从缸体到散热器的已热起来的冷却液的通路了。整个冷却循环管路都打开了。

水泵与冷却液调节器壳体是一体的,整个这个模块用螺栓拧在缸盖上。使用橡胶密封件(EPDM,即三元乙丙橡胶)来密封冷却液通道。一个密封件在水泵壳体和缸盖之间,另一个密封件在水泵和节温器壳体之间,水泵通过一个单独的齿形皮带机构由排气凸轮轴来驱动的,这个齿形皮带机构 安装在发动机的动力输出侧,是免保养的。但是要是更换了水泵的话,那么也必须更换这个齿形皮带机构。在拆卸和张紧齿形皮带前,一定要注意维修手册中的相关说明。只有正确张紧的齿形皮带,才能保证水泵正常工作。

增压空气冷却

增压空气冷却系统的冷却循环,是由冷却液续动泵V51来驱动的。废气涡轮增压器也是接在了这个所谓的低温冷却循环中了。这个循环应该看成是独立的,它只与膨胀罐相联,通

过节流阀和止回阀来分隔的。通过这个分隔,与主散热系统的温差可高达100°C。冷却液续动泵V51由发动机控制单元借助于PWM-信号来操控。冷却液续动泵V51一直以100%占空比在工作着,其接通和关闭时通过特性曲线计算来的。为此,在发动机工作时,会用到发动机负荷、增压空气冷却器前、后的增压空气温度来作为最重要的计算量。

关闭发动机后,在某些情况下(最高车速或者山路、外界温度高),会因积热效应而导致冷却系统开锅。因此在关闭发动机后,该泵会根据发动机控制单元内存储的特性曲线再继续工作一段时间。特性曲线计算要用到一个模型,这个模型是计算废气温度的。该温度就是废气涡轮增压器壳体温度值。在冷却液续动泵V51工作时,电动散热器风扇也同时激活

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曲轴箱通风系统-油气分离装置

连接管(接进气歧管模块)直径经过校准,这个校准是限制流量的。这样就可省去压力调节阀了。

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曲轴箱通风系统-压力补偿

发动机内的真空(负压)足够大时,新鲜空气就从空气滤清器的净化侧被输送到发动机内,这些空气经曲轴箱通风装置与燃烧的窜气一同被送走

为此,在发动机内的真空非常小时,止回阀应该打开,反之亦然,以防止空气过滤元件被机油雾所污染

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发动机控制系统

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发动机转速传感器 G28

根据这个信号,来确定计算出的喷油时刻点、喷油持续时间长度和点火时刻点。另外,该信号还用于凸轮轴调节

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冷却液循环继动泵 V188

将冷却液从散热器送到增压空气冷却器和涡轮增压器,冷却增压空气和增压器

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机油压力开关 F378

在达到较低机油压力时此开关闭合。若开关失效,则会存储故障码并且仪表中机油压力警报灯亮起

机油压力开关 F22

在机油压力较高时开关闭合。若此开关失效,则发动机转速被限制为4000转/分,仪表EPC警示灯亮起

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燃油供应

系统内控制在高油压状态,怠速:140巴;加速时达到200BAR;泄压压力230BAR。

若N276、G247出现故障,则系统内燃油压力下降到7BAR,发动机最高转速受到限制,发动机怠速运转声音变化不大。

燃烧室内的最大喷油压力提升至200bar,该喷油压力是使用日本日立公司最新型高压燃油泵来产生的。工作压力在最低100bar(发动机怠速时)和200bar(转速约为6000转/分钟时)之间。压力限制阀是这样设计:当压力峰值超过230bar时,该阀会打开,将燃油泄放到油泵的供油侧。这种新开发的泵的调节策略,与其它新开发的发动机(比如第3代EA888-发动机系列)上的调节策略是一样的。这种调节策略是这样的:如果中断了燃油压力调节阀N276的供电,那么就不会有燃油被送往高压区了,发动机就熄火了。

最新式的五孔喷油嘴是通过优质钢制油轨来获得供油的。这样的话,在一个工作循环内,最多可实现三次单独的极其精确的喷油。

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涡轮增压器

EA211 1.4 TSI 110kw发动机的扭矩优化了25%,当负载增加到1500rpm/min时,2.5秒就能达到目标扭矩

·N75电磁阀进行增压压力调控,电磁阀安装在增压器上

·取消了N249空气循环阀

·优化设计,重量减轻2Kg

·V型夹连接,更加紧凑

·更短的叶轮直径,更小的惯性矩

·可承受950摄氏度最高排气温度

为减小进气波动造成的噪音,在进气管部分进行了更改,添加了降低噪音的结构

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