高性能小排量汽油發(fā)動機 大眾TSI全面拆解

1、此篇我們將為您揭開這款大眾核心動力“短發(fā)”部件的“上層”真相，為您詳述1.4TSI發(fā)動機正時系統(tǒng)及缸蓋部分那些不為人知的內部構造及背后的故事。注釋：發(fā)動機“短發(fā)”部分：組成基礎發(fā)動機的缸體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸等核心零部件；發(fā)動機“長發(fā)”部分：裝配在基礎發(fā)動機上最后形成完整引擎的外掛零部件11.4TSI發(fā)動機正時系統(tǒng)在1.4TSI發(fā)動機“短發(fā)”部分的拆解中，對于發(fā)動機“正時系統(tǒng)”相關執(zhí)行部件的“分體”則是首道必行工序，而此道工序為何具備“首要執(zhí)行”因素？“正時系統(tǒng)”又為何物？在本章進入正式拆解前，讓我們率先走進發(fā)動機“正時”的原理世界 何為發(fā)動機“正時系統(tǒng)”？“正時系統(tǒng)”是發(fā)動機配氣機構的

2、重要組成部分，是保障發(fā)動機呼吸順暢的重要因素之一。其主要通過控制氣門開閉的時刻，準確的實現定時開啟和關閉相應的進、排氣門，使新鮮充量的空氣得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出，保證發(fā)動機具有正常、良好的動力輸出表現。正時系統(tǒng)執(zhí)行元件示意而就目前大多數發(fā)動機的正時系統(tǒng)工作過程而言，其主要由曲軸通過鏈條或者皮帶帶動凸輪軸運轉，通過凸輪工作面的旋轉頂壓氣門挺桿，進而推動氣門向氣缸內運動，從而實現氣門被打開；在凸輪工作面旋轉之后，氣門會在氣門彈簧的作用下回位，從而氣門被關閉。而正是由于正時系統(tǒng)執(zhí)行部件的運轉，與上述發(fā)動機“短發(fā)”部分自上而下的諸多核心部件都有所關聯，因此，在針對核心部件進行拆解前，

3、卸除正時罩殼、正時皮帶/鏈條等“關聯”件，則成為首當其沖的必備工序。 1.4TSI發(fā)動機正時罩殼：多元集成者正時罩殼的主要功用，除卻承擔對于發(fā)動機側部正時系統(tǒng)傳動件的保護和密封作用外，集成發(fā)動機功能能部件也是其職責所在。1.4TSI的發(fā)動機正時罩殼，則將機油濾清器、油氣分離器、加油注口集于一身。你所不知道的1.4TSI：正時罩殼裝配一氣呵成正時罩殼與發(fā)動機短發(fā)部分的連接主要通過其上的21個螺栓來實現，雖然在實際的手動拆解和安裝過程中，需要嚴格按照螺栓結構分類先后及位置排序來執(zhí)行，并在裝配過程中具有“預緊按照不同螺栓力矩要求上緊復緊”的多重步驟進行裝配，但是，在實際依托生產線的制造過程中，上述負

4、責的多重步驟及裝配效果，則僅需一臺機器便可瞬間“一氣呵成”。一汽大眾發(fā)動機生產線上，正時罩殼的安裝“一氣呵成”已于正時罩殼各部位填放好相應規(guī)格螺栓的發(fā)動機，被準確的定位在工作臺上，擁有完整21個螺栓上緊裝置的操縱機器，在“工序”指令下達后，準確移動至發(fā)動機前，并同時針對21個螺栓實施不同力矩要求的上緊工作，而此舉不僅實現了裝配的簡易，更能夠有效消除人工操作較易具有的不當應力，保證發(fā)動機的良好裝配質量。1.4TSI發(fā)動機正時系統(tǒng)采用鏈條和鏈輪傳動：傳遞可靠、降噪的保證具有柱塞泵設計原理的正時鏈條張緊機構卸除發(fā)動機正時罩殼后，1.4TSI引擎正時系統(tǒng)的執(zhí)行硬件則完整的展現在我們眼前。雙凸輪軸頂置，

5、通過齒形鏈條和鏈輪與曲軸連接實現驅動，均延續(xù)了大眾主流直列四缸引擎的結構方式。而正時鏈條具有的結構緊湊、傳遞功率高、可靠性與耐磨性高、終身免維護等顯著優(yōu)點，同樣在1.4TSI機身上得以傳承。機油泵同樣采用鏈條/鏈輪驅動而就如圖所示的發(fā)動機正時側結構來看，1.4TSI的曲軸除卻具有驅動凸輪軸的功用外，通過鏈條/鏈輪連接，驅動機油泵的運轉，同樣是其功用之一。 網友關心熱點：正時鏈條傳動和皮帶傳動哪一種噪音更低？上述正文中我們提及，正時鏈條具有結構緊湊、傳遞功率高、可靠性與耐磨性高、終身免維護等顯著優(yōu)點。而結合傳統(tǒng)的正時皮帶對比而言，其二者在噪音水平上的表現究竟孰優(yōu)孰劣，則是網友較為關心的話題。而針

6、對這一疑問，在此次拆解過程中，一汽-大眾的專家及工程師們也給出了我們肯定的答案：1.4TSI采用了齒形靜音鏈條，在噪音水平上要優(yōu)于正時皮帶。但是，是否所有的正時鏈條的噪音水平都要優(yōu)于正時皮帶呢？結果并不盡然，因為正時鏈條類型的差異直接決定著結果的不同。1.4TSI采用了齒形靜音鏈條目前，常見的正時鏈條主要分為套筒滾子鏈條和齒形鏈條兩種類型。其中，滾子鏈條受到其先天結構的影響，轉動噪音相對正時皮帶會更為明顯，傳動阻力和慣性也會相應較大。而1.4TSI采用的則為后者，也就是我們通常俗稱的“靜音鏈條”，由于其采用了齒形結構設計，傳動時入齒更柔和，沖擊更小，運轉也更加平穩(wěn)，加之其并沒有會產生噪音的鏈條

7、滾子結構，因此，在噪音水平表現上要更優(yōu)于傳統(tǒng)正時皮帶。 1.4TSI發(fā)動機凸輪軸：可變氣門正時的核心執(zhí)行者1.4TSI采用了雙頂置凸輪軸結構 “可變氣門正時”的執(zhí)行者凸輪軸是發(fā)動機配氣機構的主要部件，其主要承載著控制氣門開啟和關閉的功用，而1.4TSI發(fā)動機具有的雙頂置凸輪軸的功用同樣如此。圖示中，下側為1.4TSI引擎的進氣凸輪軸，上側為排氣凸輪軸進氣凸輪軸利用四方凸輪設計驅動高壓燃油泵此外，凸輪軸同樣肩負的驅動燃油泵的任務，也在該款引擎上得以體現，位于1.4TSI引擎進氣凸輪軸上，鮮明的四方凸輪結構設計，便是用作驅動高壓燃油泵之用。（注：高壓燃油泵工作原理將在后續(xù)“1.4TSI發(fā)動機拆解之

8、活塞缸體篇”，針對1.4TSI供油系統(tǒng)的講解中為您做詳細解讀）。你所不知道的1.4TSI：“大眾”也有可變氣門正時技術豐田的VVT-i，本田的i-VTEC，通用的DVVT，無論是何種英文簡寫，上述代號中均包含了一項共通的技術，這便是“可變氣門正時”。而該項技術借由豐田車型上的早期宣傳及發(fā)揚光大，其也成為目前國內車型宣傳必備亮點，以及國人對于車輛是否具有燃油經濟性的重要考量指標。但是，對于具有“技術品質領先”口碑的大眾而言，我們卻很少能夠在其產品宣傳及介紹中，發(fā)現針對此項技術所做的專項說明。而帶著諸多網友心中“大眾究竟是否擁有可變氣門正時技術”的謎團，我們在本次拆解中也為您找到了答案。 技術知識

9、輔讀：何為“可變氣門正時”？其有何功用？     1.4TSI發(fā)動機具有“進氣系統(tǒng)”可變氣門正時技術： “大眾的TSI系列發(fā)動機都應用了VVT可變氣門正時技術。”一汽-大眾工程師在就正時系統(tǒng)進行講解之前給出了我們上述肯定的答案。而本次拆解的EA111系列1.4TSI發(fā)動機，同樣也不例外，不過有別于DVVT進排氣系統(tǒng)氣門正時雙可變，其僅在進氣系統(tǒng)上采用了該項技術。 1.4TSI“VVT系統(tǒng)”的核心元件：1.4TSI可變氣門正時系統(tǒng)主要由ECU（電子控制單元）、葉片槽式調節(jié)器、凸輪軸調整電磁閥以及傳感器等部分組成。 凸輪軸調整電磁閥：凸輪軸調整電磁閥的主要功

10、用為調節(jié)內容機油通道的壓力值 凸輪軸位置傳感器：凸輪軸位置傳感器負責傳輸凸輪軸相位信號 葉片槽式調節(jié)器：可變正時系統(tǒng)的核心元件“葉片槽式調節(jié)器”位于左側進氣凸輪軸外端葉片槽式調節(jié)器內部機械結構葉片槽式調節(jié)器工作原理示意圖14TSI具有的VVT葉片槽式調節(jié)器由外殼體、內部葉片轉子以及位于葉片轉子內部的鎖銷組成。其中，外殼體與外部的正時齒輪固定，實現曲軸通過鏈條傳動驅動進氣凸輪軸的功用；而位于殼體內部的葉片則直接與進氣門凸輪軸固定，并與之一同旋轉，通過帶動凸輪軸與殼體產生相對的轉動位移，來實現凸輪軸的進氣相位改變；而鎖銷的主要功用，則用于外殼與葉片的連接，實現進氣相位的固定，防止凸輪軸復位。 1.

11、4TSI“VVT系統(tǒng)”如何實現“可變”：1.4TSI的氣門正時可變則由上述核心元件來共同協(xié)調執(zhí)行，其中，ECU儲存了最佳氣門正時參數值，在發(fā)動機運轉過程中，ECU通過收集凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器等相關元件反饋的信息，并與存儲的最佳參數值進行對比，在計算出修正參數后，發(fā)出指令到凸輪軸調整電磁閥：通過雙油道機油壓力差值驅動葉片，帶動凸輪軸旋轉改變進氣相位，是1.4TSI正時可變核心所在電磁閥則根據ECU的指令，通過改變機油液壓實現對于內部機油槽閥位置的控制，把提前、滯后、保持不變等壓力信號指令，轉化為輸送至葉片槽式調節(jié)器中不同油道上的機油壓力，通過雙油道機油壓力差值驅動調

12、節(jié)器中的葉片，帶動凸輪軸旋轉改變進氣相位實現氣門正時的“提前”或者“滯后”，從而實現氣門正時的連續(xù)可變。而1.4TSI的正時相位調節(jié)范圍可達20°凸輪軸角或40°曲軸角，為大眾該款核心動力在減少排放和燃油消耗，以及改善動力性能表現上提供了積極的“可變”保障。 發(fā)動機輕量化的貢獻者1.4TSI引擎采用了一體式凸輪軸室的設計結構緊湊、安裝簡便，是輕量化設計的重要一環(huán) 而除卻在工作原理上具有的顯著功用外，在1.4TSI引擎的輕量化設計中，凸輪軸及凸輪軸室的貢獻同樣突出。前文提及的凸輪軸四方臺的設計結構，使得1.4TSI的凸輪軸升程更小，從而減小了凸輪軸和凸輪軸室的直徑。加之在凸輪

13、軸室的設計上，相較此前凸輪軸蓋與凸輪軸的上下分體式結構，這款EA111系列引擎采用了結構更為緊湊、安裝更為簡便的一體式凸輪軸室的設計，僅憑結構上的改進便為該款引擎減輕了大約450克的重量，是1.4TSI引擎在輕量化設計中的重要一環(huán)。 你所不知道的1.4TSI：裝配式凸輪軸制造工藝不同于EA113機型的凸輪軸采用了整體式鑄造方式以及鑄鐵材質，1.4TSI引擎無論在凸輪軸的制造工藝以及材料選用上，都具有了顯著的改進。1.4TSI采用了裝配式凸輪軸特點鮮明的裝配式制造工藝，將1.4TSI凸輪軸的凸輪與主軸頸實現了分離加工，其中，加工完成的凸輪內壁具有攻絲后的螺紋，而鋼管外壁則具有花鍵預裝，裝配時，采

14、用“外凸輪加熱，內主軸頸冷卻”的熱套法完成，恢復常溫后，依靠匹配的螺紋和花鍵實現緊固，而工藝方法不僅可以消除裝配的過盈應力，同時能夠在短暫時間內完成聯接，并在軸向尺寸和角度位置方面保持很高的精度?！翱招妮S”設計大幅度減輕了凸輪軸的重量而正是得益于裝配式凸輪軸更為簡易的制造工藝，在凸輪軸的材質上，1.4TSI也實現了質量更輕的“鋼材”選用。而針對1.4TSI采用了強度更高的鋼制凸輪軸，大眾還做出了“空心軸”的相應改進，大幅度減輕了凸輪軸的重量，減小了其運動慣性，為提升進排氣效率奠定了良好的基礎 1.4TSI發(fā)動機缸蓋：進排氣系統(tǒng)的終端優(yōu)化1.4TSI引擎采用了全鋁缸蓋設計位于凸輪軸室下方，并與其

15、通過密封膠緊密相連的，則為1.4TSI引擎采用了全鋁材質的缸蓋部分。而用以密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室，則是其的主要功用。此外，1.4TSI引擎的進、排氣通道，進、排氣門，以及火花塞的安裝座孔也均在缸蓋結構上設定完畢。 你所不知道的1.4TSI：特殊的進排氣門驅動裝置“滾子搖臂”1.4TSI引擎配氣機構中的滾子搖臂相信熟悉捷達的朋友，對于其1.6 RSH發(fā)動機一定不會陌生，其中，RSH實為德語Rollen Schlepphebel的縮寫，代表的含義正是“滾子搖臂”技術，而這項隸屬于氣門總成，并用于實現凸輪軸間接驅動進排氣門的裝置，則同樣應用于我們此次拆解的1.4TSI引擎之

16、上，而除卻大眾以外，該項技術也被其他汽車廠商廣泛運用，憑借的便是其頗為先進的技術特點。1.4TSI發(fā)動機氣門總成結構圖滾子搖臂由一個具有杠桿作用的鋼板型材和一個帶有滾珠軸承的凸輪滾柱組成，其一端被固定在液壓挺柱之上，一端則定位于氣門之上，當凸輪軸通過“滾子”對搖臂施加作用力后，由搖臂完成對進、排氣門的驅動。而由于凸輪軸不再直接頂壓氣門桿頂端，加之其采用的液壓技術，既可消除凸輪與搖臂之間的間隙，又能通過飛濺油液對凸輪與搖臂接觸的部位加以潤滑，因此一定程度上減少了配氣機構的摩擦損失，并使發(fā)動機噪聲降低，同時減小了運動慣量，使驅動凸輪軸消耗的發(fā)動機功率減少，運行更加平穩(wěn)、經濟。你所不知道的1.4TS

17、I： 取消進氣歧管翻板，進氣道也“擾流”    TSI進氣歧管翻板背景解讀：針對發(fā)動機工況的差異，進氣系統(tǒng)的相應變化，對于燃燒室混合氣體的形成有著至關重要的作用。而早期的TSI引擎由于均具有分層燃燒技術，因此，根據發(fā)動機工況，為了滿足“分層充氣模式均質稀混合氣模式均質混合氣模式”多種不同燃燒室充氣模式，“進氣歧管翻板”的加入則應運而生。進氣歧管翻板工作示意圖在發(fā)動機處于低速工況，采用分層充氣模式下，進氣歧管翻板通過“關閉下進氣通道，形成較窄的橫截面積”，增加氣流流速，有效形成強烈的進氣渦流，利于“分層”模式下混合氣的形成與霧化，可提高燃燒效率，進而增大發(fā)動機扭矩輸

18、出；而當發(fā)動機進入高速工況，采用均質混合氣模式時，進氣歧管翻板通過“開啟下進氣通道，形成較寬的橫截面積”，增大進氣量，使更多的空氣參與燃燒，從而提升發(fā)動機的輸出功率 1.4TSI取消“進氣歧管翻板”，進氣道實現“擾流”不過，隨著“分層燃燒”技術逐漸在TSI引擎上的淡出，“均質充氣”成為了目前該系列引擎的主流充氣模式，而1.4TSI同樣由于均質燃燒控制的改進，取消了進氣歧管翻板的設計，不過，為了同樣能夠實現油氣的充分混合，保證汽缸內形成很好的渦流，1.4TSI則在進氣道上作出了相應的改進。1.4TSI進氣道的角度被調整至更接近水平，同時，在進氣道外緣的氣門座上，設計了一個傾斜的凸峰，從而保證進氣吹過氣門頂時，在汽缸內形成特殊的