图解汽车发动机技术20-大众EA211发动机两级调节式润滑系统

图解汽车发动机技术20-大众EA211发动机两级调节式润滑系
统
一、两级调节式机油泵概述
EA211 1.4L TSI 发动机中使用两级调节式外啮合齿轮泵，可以根据负荷和发动机转速在两种压力下（约 1.8 bar 和3.3 bar）运行。

运行效率非常高，而且有助于降低油耗和减少二氧化碳排放量。

机油泵通过螺栓固定到油底壳的上部，由曲轴通过免维护链条传动机构进行驱动，且不需要链条张紧器。

相应的机油压力根据泵送的机油量进行调节。

两级式机油压力和机油量调节的优点：
①由于机油泵仅泵送所需的机油量，因此机油泵的输出功率较低。

②由于循环流动的机油较少，因此机油损失较少。

二、两级式机油压力调节的组件
1.外啮合齿轮泵
壳体和壳盖由铝制成，并且还有几个用于调节机油压力的控制通道。

控制活塞和滑动装置会通过控制通道对来自机油回路的机油进行施压，根据这一情况，泵送的机油量和机油压力会发生变化。

2.控制活塞和滑动装置
机油被泵送至两个相互啮合的齿轮（泵轮）。

一个泵轮位于驱动轴上，由曲轴通过链条驱动。

可纵向移动泵轮位于另一根轴上。

泵轮和轴一起构成滑动装置。

滑动装置可允许对机油回路内的输送率和输送压力施加影响。

滑动装置的位置由作用在滑动装置两侧腔室的压力比确定。

相反地，压力比取决于控制活塞的运动情况。

3.机油压力控制阀
机油压力控制阀由发动机控制单元根据负荷和发动机转速接地信号激活。

该阀在两个压力级之间进行切换，交替向各个机油泵控制通道供油。

控制阀切换情况如下：
◆如果控制阀激活，通往机油泵的控制通道将打开，并且机油将以
1.8 bar 的低压进行泵送。

◆如果控制阀未激活，则控制通道会在弹簧和机油的作用下保持关闭，并且机油将以 3.3 bar 的高压进行泵送。

4.两个机油压力开关
两个机油压力开关允许发动机控制单元在各个压力级内监控机油压力。

如果机油压力超过一定限值，相应的机油压力开关会打开，发动机控制单元会收到一个信号。

发动机控制单元会在 CAN 总线上传输信息，组合仪表内的发动机机油压力警告灯 K3 亮起。

（1）用于降低油压的机油压力开关
此开关用螺栓固定在进气侧，以及气缸盖内的齿形皮带附近。

此开关用于确定是否已达到最低机油压力。

（2）机油压力开关
此开关通过螺栓固定到排气侧气缸体中央。

如果发动机控制单元切换到高压级，此开关用于监控机油高压。

三、机油压力控制
与未调节的机油泵相比，在 EA211 汽油发动机系列中经过调节的同心双转子机油泵内的驱动功率有显著下降。

它只会在整个发动机转速范围内泵送所需的机油，以将机油压力保持在恒定的 3.5 bar。

EA211 发动机系列中的新机油泵根据发动机转速和负荷进行两级式机油压力调节。

尤其是在低到中等发动机转速/ 负荷范围，当机油压力仅为 1.8 bar 时，驱动功率减弱。

机油泵泵送少量的机油。

机油压力的高低由泵送的机油量决定。

泵送的机油量取决于滑动装置的位置、两个泵轮相隔的距离以及发动机转速。

1.从发动机起动到约1.8bar所建立起的压力
一旦发动机起动，必须尽快建立起所需的机油压力。

两个泵轮完全处于相对的位置，在当前发动机转速下最大的机油量被泵送到机油回路中。

a) 机油压力控制阀由发动机控制单元通过接地激活，并打开腔室
2 的控制通道。

b) 压缩弹簧将控制活塞压向高压级的止动位置。

c) 腔室 3 和 4 内的机油压力总计低于 1.8 bar，这对滑动装置的位置没有影响。

压缩弹簧将滑动装置压向全流的止动位置。

当发动机转速增加时，机油泵泵送的机油量会增加，并且机油压力也会增加。

同时，控制活塞腔室 1 和 2 内的压力也将增加，并且控制活塞会顶着弹簧力被推向左侧。

由于滑动装置腔室 3 和 4 内的压力总计未超过1.8 bar，因此滑动装置仍处于全流的止动位置。

2.低压级-约1.8bar
在约 1400 rpm 的转速下，机油压力达到约 1.8 bar 的低压级。

直到 4000 rpm 或 150 Nm，此压力都将保持恒定不变。

当发动机转速增加时，机油量和机油压力都会增加；当发动机转速下降时，机油量和机油压力都会减少。

（1）当机油压力超过 1.8 bar 时的机油压力调节
a) 机油压力控制阀由发动机控制单元通过接地激活，并打开腔室
2 的控制通道。

b) 随着发动机转速增加，腔室 1 和 2 内的压力提高至1.8 bar 以上，并且控制活塞顶着弹簧力被推向左侧。

从而打开了腔室4 到油底壳回流的通道。

c) 腔室 3 内的压力超过 1.8 bar 后，滑动装置顶着弹簧力被略微推向右侧。

腔室4 的机油被压回油底壳。

两个泵轮不再互相啮合，泵送的机油量减少，机油压力也随之降低。

（2）当机油压力低于 1.8 bar 时的机油压力调节
a) 机油压力控制阀保持开启。

b) 随着发动机转速降低，腔室 1 和 2 内的压力下降至 1.8 bar 以下，并且控制活塞在弹簧力的作用下被推向右侧。

从而打开了机油回路至滑动装置腔室 4 的通道。

c) 此时腔室 3 和 4 内的压力再次相等。

在弹簧力的作用下，滑动装置被轻微地推向左侧。

两个泵轮继续互相啮合，泵送的机油量增加，机油压力也随之提升。

3.切换到高压级 - 约 3.3 bar
在 4000 rpm 的发动机转速或 150 Nm 的发动机负荷下，机油压力会切换至高压级，约 3.3 bar。

为达到更高的压力，泵送的机油量增加。

（1）高压级切换位置
a) 发动机控制单元不再激活机油压力控制阀，并且腔室2 的控制通道也关闭。

b) 腔室 2 内的机油压力小，压缩弹簧将控制活塞推向右侧，从而打开了通往腔室 4 的通道。

c) 滑动装置腔室4 内的机油压力上升，并和压缩弹簧一起将滑动装置推向左侧。

现在两个泵轮的啮合程度较大，可以泵送更多的机油，机油压力也随之提高。

（2）切换回低压级
如需切换回低压级，机油压力控制阀通过接地再次激活，并打开腔室 2 的控制通道。

腔室 1 和 2 内的机油压力顶着弹簧力将控制活塞推向左侧，关闭腔室4 的控制通道，同时打开油底壳回流管路。

在这种情况下，腔室4内的机油压力下降，滑动装置在腔室3 中高压的作用下被推向右侧。

两个泵轮的啮合程度变小，泵送的机油量减小，机油压力也随之下降。

4.高压级（约 3.3 bar）
与低压级的情况一样，在高压级的 3.3 bar 恒定压力下也可以调节机油压力。

当发动机转速升高时，泵送的机油量增多，机油压力也随之提高。

为将机油压力保持在恒定的 3.3 bar，需调节泵送的机油量。

调节至恒定的机油压力的方法与在低压级的调节方法相同。

（1）当机油压力超过 3.3 bar 时的机油压力调节
a) 发动机控制单元不激活机油压力控制阀，并且腔室2 的控制通道关闭。

b) 腔室 1 内的机油压力现在已足够高，该压力顶着弹簧力将控制活塞推向左侧，并打开从腔室 4 到油底壳的回流通道。

c) 腔室 4 内的压力下降，腔室 3 内的高压与压缩弹簧一起将滑动
装置推向右侧。

两个泵轮的啮合程度降低，导致泵送的机油量也减少，机油压力随之下降至约 3.3 bar。

（2）当机油压力低于 3.3 bar 时的机油压力调节
如果机油压力降至 3.3 bar 以下，例如因发动机转速下降，将进行在低压级内相同的机油压力调节。

在两个压力级中，恒定压力下的调节都是一个持续的过程：
◆如果机油压力过低，滑动装置处从机油回路到腔室4的控制通道打开。

流入的机油推动滑动装置，使得泵轮进一步互相啮合，以泵送更多的机油量，机油压力也随之提高。

◆如果机油压力过高，从腔室4到油底壳的回流管路打开。

回流的机油使滑动装置发生移动，两个泵轮互相啮合的程度降低，泵送的机油量减少，机油压力也随之降低。

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