1、 汽车电子新技术在大众汽车中的应用学校： 芜湖职业技术学院 专业： 汽车检测与维修技术 姓名： 陈杰 学号： 120114404 指导老师： 贾慧利 日期： 2015.3 芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 1 -摘要本文介绍了汽车电子新技术在汽车中的应用，主要是以大众汽车为例，主要描述了汽车发动机上的 FSI 系统、传动系中的电控离合器及 LSD、行驶系中的悬架控制及 ESP 和转向系的电控发展及工作原理。关键词： 电子新技术，工作原理，创新芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 2 -目录引言第 1 章 发动机上的电子新技术FSI第 2 章 传动系2.1 电控离合器2.2 电控防滑差速器（LS
2、D）第 3 章 行驶系3.1 悬架控制3.2 操纵稳定性控制（ESP）第 4 章 转向系第 5 章 其他系统芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 3 -引言第 1 章 发动机上的电子新技术 FSI近年来，大众 FSI 发动机忽然成为发动机中的明星产品，世界各大媒体对其赞口不绝，随着新一代的奥迪 A4 进入中国，我们也开始接触到 FSI 引擎的魅力，这里我们来给大家讲解一下，为什么 FSI 如此受到欢迎。 1989 年，大众集团开始在柴油发动机制造领域发展 TDI，最先用在公交车的增压柴油机上，从 1993 年开始装配大众集团在欧洲最成功的车型高尔夫。他们利用电子控制系统把相似的原理用在汽油机上也
3、就造就了今天的 FSI 发动机。2000 年底大众第一次用 FSI 发动机配备路波（Lupo） ，1.4L 发动机可以输出 77kW，平均油耗只在五升以下。最近 FSI 发动机又被用在高尔夫、宝来上，所采用的 1.6L 81kW FSI 发动机，油耗仅为 6.2L/100Km，拥有了比以前更强劲的输出，与油耗 6.9L/100Km，输出 77kW 的普通发动机的差距显而易见。紧随其后有一款 63kW 的 1.4L FSI 用在波罗上，另外在奥迪的 A2、A3、A4 甚至在 TT 上也有应用。FSI 系统使发动机的污染更小、燃油经济性芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 4 -更好、而且使发动机输
4、出更加强劲。已经日趋成熟起来的 FSI 技术，首先在大众集团内普及已经是大势所趋。 FSI 是 Fuel Stratified Injection 的词头缩写，意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达 1：25 以上。大众 FSI 发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。如果稀燃技术的混合比达到 25：1 以上，按照常规是无法
5、点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到 12：1 左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。 FSI 发动机特点是：能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。下面分别详细阐述： FSI 发动机按照发动机负荷工况，基本上可以自动选择 2 种运行模式。在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧。在这两种运行模式中，燃料的喷射时间有所不同，真空作动的开关阀进行开启/关闭。在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油则是在进气冲程中喷射。
6、理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用，因此，由于进气阻力减少，开关阀打开。而在全负荷以外，进行废气再循环，限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到 12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。进一步说，在 FSI 发动机中，在低负荷与高负荷之间，作为第三运行模式而设定均质稀薄燃烧，在这种运行模式中，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，开关阀被关闭。这时，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。 如上所述，根据 FSI 发动机运转状态，在分层稀薄燃烧到均质理论空燃比燃烧过程中，空燃比连
7、续变化。因此，三效催化转化器不能够净化排放气体中的 NOx。这是因为三效催化转化器要利用排气中的 HC 或 CO 进行 NOx 还原反应的缘故。在稀薄燃烧中，在排放气体中残留很多氧气，不能进行 NOx 还原反应。为了使 NOx 吸储型催化剂获得高效功能，其温度必须保持在 250-500范围内。当超过这一温度范围发动机会自动转换到均质理论空燃比燃烧，并通过三效催化转化器进行废气处理。然而这又与燃油经济性下降相关，为此，必须增加废气冷却装置。利用这种冷却装置，排放气体通过 NOx 吸储型催化转化而被冷却，由于稀薄燃烧的范围宽，催化转化器的寿命也延长。然而，NOx吸储型催化转化器会受到硫侵蚀而中毒，
8、所以必须把汽油中的含硫量尽量降低到最少。但是，如前所述，含硫低的汽油不是到处能供应的。大众汽车公司采取的措施是，把催化剂反应温度提高到 650以上，从而把附着在催化剂上的硫通过燃烧而加以消除。在高速行驶时，能够保持这样高的催化剂温度，但是，在城市内行驶时则催化剂温度下降，就不能烧除附着在催化剂的硫。为此，通过 NOx 传感器监视硫附着在催化剂上的程度，根据监测情况提高排放气体的温度。作为其措施，一般采用点火正时延迟，尽管这样做会引起燃油经济性恶化，但是为了净化处理 NOx，这是不得已而为之。 另外，FSI 发动机由于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高，如果布置不合理、制造精度达不到
9、要求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失。另外 FSI发动机对燃油品质的要求也比较高，目前国内的油品状况可能很难达到 FSI 发动机的芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 5 -要求，所以部分装配了 FSI 的车型也会出现了水土不服的情况。 FSI 作为大众集团在发动机新技术上与 VTEC、VVT-i 等比拼的王牌，是近几年脱颖而出的新型汽油发动机，它的问世引起行内人士的高度重视。如果国内的燃油市场能尽快得到改善，燃油品质尽快得到提高，相信有越来越多的车型能用上这种与国际同步的发动机 关于 FSI 国产，出的可能性，有，为什么，因为斯柯达明年国产说要用 FSI，且奥迪 A4 A6 已经在使用 FSI
10、 的发动机了，但速腾未必，为什么，今年速腾上市出现了熄火门、刹车门事件，已经搞得一汽焦头烂额，它再出个 FSI 这么先进的东西，万一要是哪个不适应，速腾品牌必砸，在技术层面上，FSI 的维修技术较高，到时候找不到毛病，修不好，速腾品牌必亡。换了是你的买卖，你会这么干么。换了你是消费者，修不好你干么。 如果真出 FSI 也不会有网上说的那么多型号,大家恨不得1.6 FSI 1.8FSI 1.8T FSI 2.0FSI 2.0T FSI 全出了,希望是可以理解的，不过你们可太高估一汽了。 大家的观点可以理解。买了的：不希望出 FSI，省得后悔。没买的：希望出 FSI，买个先进。 那我们唯物的评论一
11、下吧！其实大家不必过分争吵，各有优略。 现在的 2.0，技术成熟不说了，主要是维修成本低，油质要求低，但动力相对也较低。您要想彪个车戏不大（当然菜鸟欺负起来还是小菜一碟） ，自动档的也别老想着加塞了。油耗费点只能用 93便宜填谷一下自己，不过您也有优势，发动机不会有什么故障，真坏了维修费您也能承受，去外地或郊游还不用带有箱。 而 2.0 FSI，技术先进不说了，动力强劲，燃油经济，但制造成本、维修成本、油质要求也高。您要想回了老家去各野地就别想了（除非带辅助油箱） ，FSI 的本土化故障报告只能祈求一汽能给点信息费以填补过保后再出小毛病的发动机了。但是加速凌厉，燃油也省倒是可以在环线上好好感受
12、一把先进。 大家看出，其实各有优势，看你的取向了。大众 TSI 的简介芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 6 -大众的 TSI 技术（Twincharger Stratified Injection）指双增压（涡轮和机械增压）分层喷射技术。 涡轮增压的原理是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，发动机的输出功率就得到了较大的提升。增压带来的好处是“既让马儿跑得快，又让马儿吃得少” ，通常情况下加装涡轮增压器以后的发动机功率和扭矩要提高 20%-40%，但废气涡轮在结构
13、简单，性能突出的背后也有它的弊端，由于叶轮的惯性作用对油门的突然变化反应迟缓，在急加速的情况下，会有短暂的发动机“不出力”的现象。此外，废气涡轮依靠发动机油散热，工作时过高的温度和超过每分钟 30000 次的转速都会让涡轮增压器在保养或使用不当时成为易损部件。涡轮增压发动机在较低和较高转速时都有一个动力的空挡，为了进一步提高发动机的效率，增加一个机械增压装置，并让它在低转速时加大进气压力。而涡轮增压器的尺寸可以再大一些，去弥补高转速时的动力空挡，从而达到一个从低到高转速的全段优异动力表现。 【注】： 在国内，TSI 的 T 代表涡轮增压，Si 代表燃油直喷，而不是 T 与 FSI的简称，并没有
14、燃油分层喷射技术，因为国内燃油质量一般，达不到分层喷射的要求。一般国产的大众系列车型会这么称呼。 在国外 TSI 就是上面的解释，在这里 T 就代表 Twincharger 的意思，就是双增压（涡轮和机械增压）的意思，Si 就是 Stratified Injection，燃油分层喷射的意思。 配置“S”是 Super-charging 机械增压器的简称机械增压器采用皮带与引擎曲轴皮带盘连接，利用引擎转速来带动机械增压器内部叶片，以产生增压空气送入引擎进气歧管内，整体结构相当简单，工作温度于 70-100，这是普通轿车的正常温度，不同于涡轮增压器靠引擎排放的废气驱动，必须接触 400-900的高
15、温废气，因此机械增压系统对于冷却系统、润滑油脂的要求与自然进气引擎相同，无需特殊保养，较低的转速也令其使用寿命大大加长。机械增压引擎的出力表现与自然吸气引擎极为相似，既没有了涡轮增压介入时的鲁莽，又赚取了更大的马力和扭力，所以机械增压引擎在加速时的表现更加顺滑和线性。 “I”是 Injection（燃油直喷）的简称缸内燃油直喷技术，顾名思义。供油系统采用缸内直喷设计的最大优势，就在于燃油是以极高压力直接注入于燃烧室中，因此除了喷油嘴的构造和位置都异于传统供油系统，在油气的雾化和混合效率上也更为优异。加上近来车上各项电子系统的控制技术大幅进步，计算机对于进气量与喷油时机的判读与控制也愈加精准，因
16、此在搭配上缸内直喷技术以使得发动机的燃烧效率大幅提升下，除了发动机得以产生更大动力，芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 7 -对于环保和节能也都有正面的帮助。 既有劲又环保的机器机械增压填补了涡轮增压产生迟滞时的动力输出，燃油直喷技术令发动机对燃料的使用效率提高到新的高度，更全面的是，大众集团此次采用了博格华纳提供的水冷涡轮增压器，新匹配的冷却系统解决了涡轮增压器的冷却问题，也更延长了使用寿命和耐用性。在欧洲，搭载双增压发动机的高尔夫 GTI1.4TSI 在获得远超 2.0L 自然吸气时发动机功率的同时获得了更低的燃油消耗，我只能说这真是一台有劲儿的机器，还很环保。 国内南北大众引进时省略了机
17、械增压等部分而如此同时，国内南北大众引进国产的 TSI 发动机省略了机械增压和分层燃烧部分（Fuel Stratified Injection） ，我们只能感受到单涡轮和缸内直喷技术的搭配。省略的部分也不是完全没有道理，除了高成本的价格门槛外，双增压会大副提高发动机的压缩比，相对应的使用的燃油的标准也大大提高，相对于燃油质量普遍一般的国内市场，有时候高科技的减配也是无奈而必须的。 类似进口 1.4TSI 发动机是双涡轮增压、机械增压、缸内直喷、分层燃烧技术相结合的整体，即改善了起步加速,又具有充足的后劲,可谓是动力澎湃，提高了燃油效率，降低了油耗，约可以节省 20-30%燃油，效率却提高了 3
18、0-50%。 TSI 发动机的综合优点TSI 发动机的综合优点是：动力损耗小，输出功率相对来说也增大了，可以在小排量的情况下获得较大的扭矩和马力,从而获取更大动力。 汽轮机安全监视系统TSI(Turbine Supervisory Instrumentation) 该系统的监视参数有： (1)机组的转速监视。 (2)触发自动盘车的机组零转速监视。 (3)转子的轴向位移监视：用于监视转子推力盘相对于推力轴承的轴向位移。 (4)轴系偏心(弯曲)监视：用于监视转子偏心度的峰-峰值和瞬时值。 (5)机组的膨胀监视：用于监视汽缸的绝对膨胀和转子与汽缸间的轴向膨胀差(胀差)。 (6)机组的轴系振动监视，由
19、于大型机组的轴系比较复杂，该监视系统又可细分为：1)转子绝对振动峰一峰值； 2)轴承座振动峰一峰值； 3)转子相对于轴承座的相对振动峰一峰值 TDI 是英文 Turbo Direct Injection的缩写，意为涡轮增压直接喷射（柴油发动机） 。 为了解决 SDI 的先天不足，人们在柴油机上加装了涡轮增压装置，使得进气压力大大增加，压缩比一般都到 10 以上，这样就可以在转速很低的情况下达到很大的扭矩，而且由于燃烧更加充分，排放物中的有害颗粒含量也大大降低 芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 8 -tdiTDI 技术使燃油经由一个高压喷射器直接喷射入气缸，因为活塞顶地造型是一个凹陷式的碗状设
20、计，燃油会在气缸内形成一股螺旋状的混合气。 tdi宝来 TDI 装备的大众集团首创的直喷式涡轮增压柴油发动机（TDI）技术十分先进，而且采用了多项先进技术，例如泵喷射系统、可调叶片式涡轮增压器等等都是首次在国产轿车上应用。宝来 TDI 采用了最新的高压燃油喷射技术泵喷射系统。此系统使柴油与空气混合更充分，燃烧更彻底；同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC、颗粒的排放，其中 CO2 排放与同排量汽油车比可降低 30%。另外，采用 EGR 系统，大大降低了 NOx 产生，其排放指标满足欧 3 标准。 TDI 标志 Volkswagen 柴油引擎的“TDI 标志” ，正是目前世界公认最成功的
21、柴油引擎。 拜欧洲日渐严苛的环保法规所赐，柴油引擎的科技已一日千里，现今的技术不但能将污染减至最低，柴油引擎更已悄悄地利用其傲人的优势，成为人类移动科技的新主流；因此，不但在欧洲已有高达 43.7%的新车车主会选购柴油车款，而且甚至每两部Volkswagen 出厂制造的车辆中，就有一部是 TDI 柴油车，而这也正说明了 Volkswagen柴油引擎除了具有极高的市场接受度，也已俨然成为未来购车的趋势。 tdi高效能、低污染双效合一 自 1930 年首具柴油引擎问世以来，至今已经历 70 馀年汽车工业的洗礼。而Volkswagen 集团在这场柴油动力的科技竞赛中，一直处于领先的地位，因为Volk
22、swagen 在柴油引擎科技发展上，不仅已大幅改善了过去柴油车特有的吵杂噪音与废气，更在环境保育的表现上有了长足的进步，成功扮演革新推手的角色。 芜湖职业技术学院毕业设计（论文）- 9 -柴油引擎之所以会成为目前能源危机中最佳的替代品，便是因为其具有低油耗的优势，因为柴油引擎在进行燃烧、喷射与供油的动作时，汽缸体内将会处于高压缩比的情况，所以喷射的油量会藉由高度压力产生雾化的效果，并完美地与空气接合、燃烧；同时，也正因为高压的关系，同样的爆发动作，柴油引擎所消耗的油量不但明显低于汽油引擎，所产生的扭力，也明显地优于汽油引擎。 举例来说，Volkswagen 的 TDI 柴油引擎精准地燃油量计算
23、与增压技术，便能更有助于燃油效率的提升，同时降低环境污染，以 Passat 2.0 TDI 为例，这具 2.0 升 TDI柴油引擎的燃油消耗及燃烧所产生的二氧化碳量，就比汽油引擎少了 22%，甚至如果再加上燃油开采与运送过程中所产生的二氧化碳量，这具 TDI 柴油引擎比起汽油引擎对于温室效应的影响，更减少了高达 33%！ 而在维修与养方面，不同于汽油引擎需要藉由火星塞来点火燃烧，由于柴油引擎是以高压方式让空气产生自燃，长久下来，还将可省下不少更换火星塞的费用；但有一点必须格外注意的是，柴油引擎对于机油的清洁性有着更严格的标准，所以务必使用专为柴油引擎设计的机油，才能延长柴油引擎的使命寿命。 不
24、可思议的超低油耗 至于 Volkswagen 柴油引擎的“TDI 标志” ，不但已成为世界公认最成功的柴油引擎，所生产的三、四、五、六及十汽缸柴油引擎，更均能以优异的动力与超低油耗表现，颠覆世人的既有印象，并成为替代能源出现前的最佳选择。而这个杰出的成就，得要归功于 TDI 引擎里新配置的“整合帮浦式喷油嘴” （pump-injector） ，这项设计的特点，就是藉用高压将油料喷射进入引擎的燃烧室，使得油料与空气的混合更完全，精准的高压喷射压力甚至高达 2,050bar，相当于两辆 Lupo（约 1,906 公斤）的重量集中在指尖单点的压力，比传统柴油引擎高出 50%，喷油嘴并精密配置有 5
25、孔喷口，可以确保油料喷射时极佳的雾化效果，已达成更完全的燃烧。 Volkswagen 总代理太古标达汽车首款引进国内的柴油车Lupo 3L TDI，车名中的“3L”，代表它每 100 公里仅需消耗 3 公升柴油，无疑地成为了 VolkswagenTDI 柴油科技高经济性的最佳诠释；同时，Lupo 3L TDI 也因此刷新了金氏世界的省油纪录，成为英国皇家汽车协会（RAC）的年度最省油汽车，并荣获【Autoexpress】杂志评选为年度最具经济效益的好车，以及德国伍柏塔“TheOKO-TREND”环境保护局所颁发的年度环保汽车冠军殊荣。 全世界的一致肯定 Volkswagen 的引擎之所以能在世
26、界各地都深受各方肯定，不单只是因为其极低的油耗及优异的废气排放，更因为它能提供优异的扭力及加速表现，而 Volkswagen 在柴油动力科技方面的杰出表现，就连 MercedesBenz 所属的 DaimlerChrysler 集团也佩服不已，甚至日前该集团还已经与 Volkswagen 集团签定了一项合约，计划自今年开始至2013 年为止，每年向 Volkswagen 采购 120,000 具 2.0 升 TDI 四汽门柴油引擎，而这也就是全球车坛对 Volkswagen 在柴油动力领域的至高评价与赞赏！ 而 Volkswagen 目前除了已率先在台引进打破金氏世界纪录的省油车Lupo 3L TDI、Golf 1.9 TDI、Golf Plus 1.9 TDI、Passat 2.0 TDI，以及搭载史上最强柴油引擎 V10 TDI 的 Touareg V10 TDI 外，未来，Volkswagen 也仍将继续扮演替环境保育把关的领航者角色，并继续结合不同领域的科技，开创出令人惊艳、更具有驾驶乐趣、污染更低、油耗也更低的 TDI 柴油引擎！
