AUDI 40L-V8-TFSI-发动机配有奥迪高端车型和S系列车型中著名的双涡轮增压机。

本文将以系列文章形式和大家分享该款发动机机械结构特点,技术数据,润滑系统,冷却系统,空气供给和增压系统,排气系统,汽缸关闭等相关技术内容,限于篇幅,将以连载形式和大家分享。

第五篇:Audi 4,0l-V8-TFSI-发动机的汽缸关闭技术-按需断缸

汽缸关闭

气缸关闭 按需停缸

概述

大排量的汽油发动机,大多数情况下都是工作在较低负荷区。因此节流损失就很大了,因为节气门的开度较小。这就导致发动机效率很低且单位燃油消耗很是不理想。

在高负荷时,一台无节流损失的4缸发动机的单位燃油消耗比一台有节流损失的的8缸发动机要低。这就是要采用气缸关闭(也叫按需停缸)的根本原因。

因此,气缸关闭的基本要求是:被关闭气缸的气体交换阀必须保持关闭状态。否则,过多的空气就会进入排气装置内,发动机快速冷却下来。关闭四个气缸,那么由于减少了点火频率,八缸发动机的运行平稳性就下降了。此外,气缸的关闭和接通,应尽可能让人感觉舒适(避免出现负荷波动)。

(点击小图看高清大图)

开发目标:

降低MVEG-循环的油耗且显著降低用户驾车的油耗;在NEFZ-循环

中降低约5%的油耗:

每km的CO2排放为10 - 12g;

配备起停装置的车,CO2排放每km最高为 24g;

在4缸模式时要有尽可能大的负荷范围;

在4缸模式等速行驶时(超过140km/h),车速要尽可能高;

在4缸模式时,不能让乘员感觉不舒服。


工作原理

气缸关闭是使用奥迪公司开发的可变气门升程系统(AVS)来实现的。根据点火顺序,总是将2、3、5和8缸关闭。在汽缸关闭时,换气阀保持关闭状态。

在此期间,喷射系统和点火系统也一直是关闭着的。在汽缸关闭期间,点火和燃烧后,排气阀是关闭着的,废气就被“包围在里面了”。

被关闭的气缸起着空气弹簧作用,已被关闭的气缸内的温度保持在一个较高水平。

发动机可能出现振动,但是这个振动会被新开发的“主动式发动机悬置”给基本吸收了。为了能在激活气缸关闭功能时不让乘员感觉到有不适的噪音,就采用了新开发的主动噪音控制(ANC)系统。


组合仪表上的显示

4-Zylinder-Modus含义:气缸关闭功能已激活的提示


4缸模式的使用条件:

发动机转速不能处于怠速水平(运行平稳的要求);

发动机转速约在 960–3500转/分钟之间;

机油温度不低于50°C;

冷却液温度不低于30°C;

变速器最低在3挡位置;

对于自动变速器来说,在S-模式也可以使用4缸模式;在奥迪驾驶模式选择系统的“dynamic”状态时也可以使用4缸模式。


驾驶风格的识别

气缸关闭系统有自己的控制逻辑,该逻辑会监控油门位置、制动踏板位置和司机的转向动作。如果从这些数据中判断出是一个不规则模式,那么在某些情形时就会阻止出现气缸关闭,因为只关闭几秒钟的话,那么燃油消耗是会增大而不是降低的。


功能

基本功能

借助于可变气门升程系统AVS(比如2,8l-V6-FSI-发动机上就使用了该系统),就可以实现气缸关闭了。但是2,8l-V6-FSI-发动机上的可变气门升程系统AVS只是用于完全展开或者关闭气门升程,而4,0l-V8-TFSI发动机上的变气门升程系统AVS不是用来调节气门升程的。

如果已经激活了气缸关闭功能,那么2、3、5和8缸就会被关闭了,但所有其它气缸是无法关闭的。只要激活了气缸关闭功能,就会有四个气缸被关闭,绝不会只关闭一个或两个或三个气缸。


8缸模式

在这种工作模式时,气缸关闭功能是不工作的(没有激活的)。可变气门升程系统AVS的可移动凸轮块就位于气门工作着的位置上。

8缸模式时的点火顺序是:

1-5-4-8-6-3-7-2

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4缸模式

通过相应的凸轮调节元件的切换,其金属销就进入到可移动凸轮块的槽内了。于是凸轮块就被移动了,这就使得滚子摇臂在一个“平凸轮”上运动了。

这个所谓的平凸轮是没有凸起部位的,那么相应的气门也就不会有升起和下降的那种往复运动了。于是被关闭了的气缸上的所有气门就都静止不动了。

点火系统和燃油喷射系统也都被关闭了。废气就被“包围在里面了”。

被关闭的气缸起着空气弹簧作用。

4缸模式时的点火顺序是:

1-4-6-7

凸轮调节元件的布置

系统故障检测

系统诊断

在出现故障时,其策略是:最重要的是要防止损坏发动机,第二是保持最大的可用性。因此,当某个气缸出现最严重故障时(气门无法操纵),要隔开喷射系统,让发动机以7缸模式来工作。

在应急工况,有一个发动机指示灯会亮起以提示用户。如果无法关闭气门,那么气缸关闭功能就失灵了,用户就可以知道现在是应急工况了。

每个气缸关闭-气门升程-切换故障,都由一个亮起的发动机故障指示灯来指示。


发动机控制单元的内部诊断

1. 发动机控制单元通过“回应信号”来获知某个切换过程是否成功完成了。

2. 如果气门没有按照发动机控制单元的指令保持关闭或者打开,那么发动机的运转状况就会发生改变,由此造成的振动就由发动机转速传感器G28的信号反馈给发动机控制单元。当然也会一直监控着进气歧管的压力,如果有异常,发动机控制单元也会了解到此情况的。


补充说明:

气缸正常工作的话(就是说:进气门和排气门都能按规定的时间点打开和关闭),那么吸入的空气和排掉的空气就呈现平衡状态。如果某个气缸的气门未按规定来工作,那么这种平衡就被打破了,那就可以怀疑是有故障了。


售后服务方面的系统诊断

读取故障存储器;

读取测量值;

气缸关闭状态 (是以8缸模式还是以4缸模式在工作));

上次刷新以来,4缸所占的百分比;

上次刷新以来,4缸工作的次数;

当前4缸工作的持续时间/(8缸模式时)上次4缸工作持续时间;

4缸使能状态栏,取决于关闭的是部件;


下线检测/短途行驶

与可变气门升程系统AVS类似,售后服务中对于下线检测/短途行驶,也可以进行4 -> 8 -> 4缸工作模式的循环触发。通过这种方法,可以在低转速和高转速情况下检测切换是否可靠。有一个状态测量值,该值表示的是:系统正常还是不正常,是否满足所需要的使能条件,或者系统是否有故障。


自适应通道:

通过一个秘密适配通道,可以在精确的一个行驶循环内(下次的端子切换为止)关闭4缸或8缸工作模式。

通过这个方式,服务站就可以有针对性地启动4缸模式或者8缸模式来工作,这样就可以准确地去查寻所出现的抱怨了。


必须持续以4缸模式运行来排查的项目举例:

检查主动式发动机悬置;

检查4缸模式时的“主动噪音控制”。

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