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详解大众奥迪EA888系列1.8L增压燃油分层直喷式汽油机(三)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-10-07 07:43:21

4.汽缸盖
    这种最新一代汽油机系列首次为增压直喷式汽油机采用了集成在汽缸盖中的整体式废气冷却和按点火次序各缸分开配置的排气歧管(图28)。采用这种整体水冷式排气歧管几乎能完全放弃为降低零部件温度的全负荷加浓,这样就能在正常的用户使用范围内,特别是在运动型行驶模式下,明显地降低燃油消耗。此外,这种整体式废气冷却还有助于加速冷却液加温,因而是热管理的重要组成部分。另一个优点源于各缸排气歧管仍在汽缸盖中汇聚,这样就能得到相对较紧凑和简单的涡轮增压器模块,因此若将汽缸盖和涡轮增压器合起来计算的话,总的质量能减轻1.5kg。

    在这种汽缸盖的开发中,废气通道和整体式废气冷却通道在热力学和热机械负荷方面的最佳组合是一个特别重大的挑战,特别是还面临着工业化生产的要求和大量生产的可铸造性。这种汽缸盖对铸造方法提出了极高的要求,在具有j2个砂芯的金属模中采用底部浇注法铸造。为了达到高的热力学要求,这种最新一代汽油机在排气侧使用了奥迪气门可变升程系统和排气凸轮轴相位调节器,并且进气道经过加工。为了优化控制发动机预热性能和较好地监测汽缸盖中的温度,发动机出口的冷却液温度测量点改为设置在汽缸盖冷却液的进口范围内。试验和实际使用均证实,无论是在稳态还是动态负荷交变运行状态,这种整体式废气冷却的汽缸盖的冷却效果及其热机械负荷都达到了与第二代机型相当的水平,说明其开发设计是非常成功的。

5.热管理系统
    无论是从发动机内部还是汽车方面来考虑,这种最新一代机型在开发中将整个冷却液循环回路设计成创新的热管理系统,以便使发动机能迅速地预热,以及需要时使汽车车厢内部空间能快速地加温。前面已介绍过的整体式废气冷却以及用于全电动冷却液调节的旋转滑阀模块是热管理系统中的两个重要部件,此外整个冷却液循环回路还设置了几只转换阀,以便能够有针对性地接通或者关闭暖风设备和变速器油热交换器的流量(图29)。

(1)全电动冷却液调节
    用于全电动冷却液调节和热管理的核心执行机构是用塑料制成的旋转滑阀模块(图30),在其内部有两个机械联结的旋转滑阀用来调节冷却液流量。电动机通过具有大减速比的蜗轮蜗杆传动机构转动旋转滑阀1,它再通过一套滚柱齿啮合机构与旋转滑阀2联结。旋转滑阀1替代传统的石蜡节温器,能够根据要求非常快速而全可变地将冷却液温度调节在85~107℃之间。此外,旋转滑阀1还接通发动机机油冷却器的冷却液回流。

(2)预热策略
    在暖机运转时,首先关闭旋转滑阀2,冷却液进口完全禁止冷却液流入发动机,并且所有外部阀门完全关闭,整个发动机中的冷却液停止流动。若此时用户需要暖风的话,静止的冷却液不得不局部流动,由专门配备的辅助水泵形成自给自足的暖风水循环回路,用来自整体式废气冷却汽缸盖的余热为车厢内部供暖,而流入汽缸体曲轴箱的冷却液因旋转滑阀2关闭着而仍然保持不流动,使得汽缸套的快速加温继续正常进行,从而降低了摩擦。因此,通过这种局部加温能够顾及用户对舒适性的高要求,同时优化的预热策略又能使摩擦降低到最小程度。

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