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NF theta engine


NF Theta Engine

北京现代售后技术部
2005. 9

规格
项目 排量(cc) 压缩比 凸轮轴型式 Θ-ENG 2.4 2359 10.5 DOHC(4 Valve) 项目 燃油压力 (kg/?) 油箱容量 (L) 油轨 Θ-ENG 2.4 3.5 70 不锈钢

标定功率 (Ps

/rpm) 最大扭矩 (Kg.m/rpm)
怠速 (rpm) 缸径(mm) × 行程(mm) 气门间隙调整机构 BSM

165/5700 23/4000
650± 50 86 × 97 MLA(Shim-less) 安装

点火正时 节温器打开/全开
机油容量 (L) 冷却液容量 (L) 点火顺序 冷却系统

BTDC 10? ± 5 82 ?C / 95 ?C
4 2.35 1-3-4-2 入口控制方式

EMS

SIEMENS

氧传感器

氧化锆式

安装的系统
β发动机 Beta engine CVVT
CVVT CVVT

θ 发动机

* DV-E5 (Bosch) ETC

发动机室
点火线圈 MAF, ECM 接线盒

喷油器, 油轨

进气歧管 ( 塑料)

DLC

正视图
动力转向泵

传动皮带 ( 一条 ) 自动张紧轮 水泵皮带轮 发电机

曲轴皮带轮

空调压缩机

后视图
进气歧管 (塑料) ETC 传感器

排气歧管 ETC

节温器 起动机

机油滤清器

左视图
机油添加孔 进气歧管

动力转向泵 ETC

发电机

空调压缩机

机油滤清器

右视图

水泵 排气歧管 Ladder Frame

飞轮

油底壳

轴侧图
油轨 点火线圈

PCSV 喷油器

节温器

ETC

气缸体
■ 铝制缸体 – 轻量化与提高变速箱的连接刚性
■ 冷却系统 – 与缸盖独立, 水套—开路型式 ■ 节温器 – 入口控制
气缸体

阶梯支架

水套—开路型式

平衡轴模块BSM (Balance Shaft Module)
■ 位于油底壳内 – 吸收振动 ■ 机油泵内置在 BSM中 ■ 正时标记和正时链条
正时标记

正时标记

正时标记

缸盖
■ 铝制缸盖 – 轻量化要求 ■ 空心凸轮轴 – 提高凸轮轴刚性, 提供润滑机油 ■ CVVT 安装在进气凸轮轴上
进气凸轮轴

Exhaust

CVVT

排气凸轮轴

Intake CVVT

进气歧管
■ 塑料进气歧管 – 轻量化要求 ■ 减少进气阻力 – 提高充气效率

Clamp

进气歧管

Intake manifold

排气歧管
■ 不锈钢排气歧管 – 轻量化 / 提高抗热性
■ 最优化排气歧管长度和截面形状

排气歧管

UCC

正时链条
■ 无声链条
CVVT

■ 提高耐久性

TDC Mark Align key and ladder frame (No 1 cyl. TDC)

正时标记

Chain 导轨 Guide

Oil jet 机油喷嘴

Auto tentioner 自动张紧器 自动张紧器

?? ??? ??

BSM

润滑系统
■ 机油泵安装在 BSM内
■ 1st, 2nd 机油泵 – 提供机油, 调节机油压力

润滑系统

Pbf : 通过机油滤清器前的机油压力 Pst : 随动阀在开始转换位置时的机油压力 Pbt : 随动阀在旁通位置时的机油压力

润滑系统

润滑系统

冷却系统
■ 冷却风扇 : 1EA (PWM control)

■ 如果 ECT (冷却水温传感器) 超过 115℃, 压缩机关闭. (ECT hys.7℃) ■ ECT安全模式 : Duty 90% (Fan : 100%) ■ ECT : hys. 2℃, 车辆速度 : hys. 5Km/h
A/C

PWM
Coolant temperature水温 (℃)

空调压力

车速
V < 45 45 ≤ V < 80 80 ≤ V V < 45

-30 10

82

94

96 35

98 40

10 1 50

10 3

10 5

10 9

11 5

Off

-

10 10 10 10 10 70 10 10 40 30 35

70 60

80

90

空调压力<中压1
On

45 ≤ V < 80 80 ≤ V V < 45

40

50

80
50 60

90

中压1 ≤空调压力 <中压 2

45 ≤ V < 80 80 ≤ V

中压 2 ≤空调压力

All V

90

PWM(Pulse Width Modulation) 功能
功能 描述

冷却风扇

根据 ECM的控制信号按占空比形式控制冷却风扇 (10, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90)
当冷却扇电机因被卡住而发生电流过载,PWM切断电流供应 当 PWM内部温度超过105℃时,冷却风扇以最大转速运转 无信号输入时以最大转速运转 输入电压超过 18V,系统切断电源 在初始条件下缓慢提高电机转速

过电流保护

过热保护 失效保护 过电压保护 平稳启动

PWM(Pulse Width Modulation)
输入/输出占空比 平稳启动

输出占空比 100%
输入占空比 输入占空比 10% ?90%

100%

20% 20%

输出占空比

输入占空比 90% 100%

0% 10~14sec

PWM(Pulse Width Modulation)
电压补偿
输出占空比 100%

异常信号

内容 输入信号 断路 输入信号与 电源正极短路

NF

100% 占空比输出

20% 20% 90% 100%

输入信号与接地短路

输入占空比 8V

13.5 V

16 V

PWM(Pulse Width Modulation)
发现电机锁死
防止起火和电机损坏
? 电机锁死探测范围:duty 超过 30%

PWM通信错误
当PWM失效是,向PCM发送信号
? 当检测到电机锁死3次后,向PCM发出 低电平信号 ? 使用信号线

?持续对电机是否锁死进行检查

输出信号
1 15s 2 3 1 2 3 1

诊断线
10s 10s

燃油系统
■ RLFS(无回油系统) – 3.5kg/cm2
■ 油箱容积 : 70 L
油箱

燃油泵 调压阀

碳罐

燃油滤清器

输入/输出

输入 – 空气流量传感器
■ 热膜式
■ 燃油质量,点火正时 ■ 失效保护—用TPS信号代替

Power AFS

ECU

Rt

Rs

Rh M1

Signal
4.7K? R2 R1 M17 ground

输入 – 进气温度传感器
■ IAT 集成在 MAF上安装在进气管路中
■ 燃油质量,补偿点火正时 ■ 失效保护模式 : 用ECT信号代替
ATS ECU

Temp 5V

RV

接地
V

波形 – 空气流量传感器
电压 波形

⑤ ④ ③ ② ①
Ground MAF IAT Power Ground Key ON
(Disconnect)

Idle
2.7 V 0V 1.1 V 12 V 0V

① ② ③ ④

5V 0V 0V 12 V 0V



输入 – 水温传感器
■ 检测发动机水温 – NTC

■ 燃油质量,点火正时, 冷却风扇
■ 失效保护模式 :用 IAT代替

WTS

ECU

Temp 5V

RV

Ground Resistance

波形 – 水温传感器
端子 波形


Ground





Gauge ECT sensor

Key ON
(Disconnect)

Idle



0V

0V




11 V

1.5 V

5V

0.9 V ( 90?C )

输入 – 爆震传感器
■ 判断发动机爆震 - 压电式 ■ 通过 MBT进行点火时刻控制
(Minimum spark advance for Best Torque)

■ 失效 : 不能进行爆震控制
KCS ECU

Advance Knocking

Disappeared knocking

5V R Retard Ground

输入– 氧传感器
■ 测量排气中氧的浓度 - 空燃比反馈控制
■ 氧化锆式 – 浓 : 1V, 稀 : 0V

■ 失效 : 不能进行反馈控制
O2 ECU

Signal

Heater control Catalyst ( UCC )

波形 – 氧传感器

输入 – 凸轮轴位置传感器
■ 判断 #1和 #4气缸压缩上止点
■ 霍尔型式

■ 失效 : 发动机可以运转,但是不能 进行爆震控制
CMP Power ECM

Signal

Ground

输入 – 曲轴位置传感器
■ 判断发动机转速和活塞位置
■ 霍尔型式

■ 失效 : 发动机加速不良,可以启动
CKP Power ECU

Signal

Ground

波形 – CKP & CMP
端子 波形


Signal


Ground


Power

????
CMP

Key ON ?
(Disconnect)

Idle



12 V

12 V CKP




0V

0V

5V

0~5 V

输出 – 点火线圈
■ 大功率三极管内置ECM中
■ 独立式点火线圈 ■ 失效 : 发动机抖动 / 加速不良

输出 – 喷油器
■ 根据发动机运转条件喷射适量燃油
■ 发动机转速超过 6800rpm时,燃油切断 ■ 失效: 发动机抖动 /加速不良
钢质油轨 稳压阀(减少燃油压力波动)

喷油器

CVVT System
< Continuously Variable Valve System >

安装CVVT的目的
■ 降低排放
? 最优化气门重叠角降低NOx的排放量,可以达到EGR阀降低NOx的效果

■ 降低燃油消耗量
? ? 增加气门重叠角,提高进气效率,减少进气损失。 最小的气门重叠角可使怠速状态下燃烧稳定,从而降低怠速。

■ 改善性能,提高低速状态时的输出扭矩
? 通过可变气门正时系统,提高容积效率和进气效率

CVVT 系统图式
提前
增大扭矩

延迟
提高功率

低速/ 大负荷

高速/ 大负荷

负 荷
低速/ 小负荷
延迟
稳定燃烧

部分负荷

延迟

发动机转速

燃油消耗/ 排放

Theta engine CVVT 部件
Exhaust

CVVT
Intake

OCV

OTS

θ 发动机 CVVT 正时系统
β 2.0 CVVT
CVVT
排气凸轮轴 正时皮带 进气凸轮轴 正时链 进气凸轮轴 正时链

θ CVVT
CVVT

导轨

自动张紧器

BSM

Theta发动机CVVT油路
I/camshaft

CVVT

Advande

Retard
OCV

DRAIN

DRAIN

OCV FILTER From block

< CVVT 系统油路>

CVVT 内部结构
■ 转子叶片总成安装在进气凸轮轴末端

■ 盒盖总成与链轮相连
■ OCV控制油路,油路改变转动转子叶片

Retard chamber

Advance chamber
HOUSING

BUSHING-VANE

ROTOR-VANE

SPROCKET

Oil控制

Advance chamber

Retard chamber

Oil supplying

OCV 工作过程
Retard chamber
Rotation direction of rotor vane

○ : Open × : Close

Fully retarded status
○× ○ TDC ○× ○

Oil supplying ※ 0 % DUTY All oil supplies to the retard chamber. Fully retarded status 67? BDC

OCV 操作
Advance chamber

○ : Open × : Close ○ × ○ ○ × ○

Fully advanced status
34? TDC

Oil supplying ※ 100 % DUTY All oil supplies to the advance chamber. Fully advanced status 22? BDC

OCV操作

Hold status at middle position
× × × × TDC

34?

TDC

Oil supplying ※ 50 % DUTY Blocked oil passage. No oil flow to the advance chamber and to the retard chamber Hold status 67? BDC

22?
BDC

ETC System
< Electronic Throttle Control System >

ETC – 功能
Item
节流阀控制


线缆型
通过线缆机械式控制 通过 ISC旁通空气控制 由安装的辅助节气门 进行TCS控制 由ABS(BTCS) 进行TCS控制 由安装的辅助节气门 进行TCS控制 由巡航控制 进行TCS控制

ETC 型

怠速控制





TCS 控制

通过节流阀电机进行 全部控制





巡航控制



框图
Throttle body assembly
Throttle valve

Engine
ECM
APS 1 2

TPS1 TPS2

Throttle motor

Drive gear

CAN Communication

ABS ECU (TCS Control)

ETC 节流阀体
回位弹簧

节流阀

节流阀体

齿轮

轴 TPS1,2

驱动电机

ETC – throttle motor
■ 由发动机 ECM 通过电流控制 ■ 控制方式 : 电流控制 ■ 安全保护模式: 节流阀固定在 5?

ETC

ECM

Control 1

M
Control 2

ETC – Throttle position sensor 1, 2
■ 检测节流阀的打开 ■ 安全保护模式 : 节流阀固定在 5?

TPS

ECM

TPS2

TPS1

TPS1

TPS2 Power

ETC – Acceleration pedal position sensor 1, 2
■ 根据驾驶员的意图判断加速踏板的位置

■ 失效保护模式 : 节流阀固定在 5?

APS

ECM

Power

Signal 1

Power Signal 2

ETC – 初始化
■ 目的 : 使节流阀电机处于全开和全闭位置

■ 初始化的条件: - ECM 更换 - 节流阀体更换

■ 初始化方式 : 通过反复开关点火开关可以自动进行初始化


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