大眾14TSI發(fā)動機(jī)全面解析

1、大眾1.4TSI發(fā)動機(jī)全面解析大眾目前已經(jīng)開始在國內(nèi)生產(chǎn)具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的1.4TSI發(fā)動機(jī)，目的是用來取代逐漸落伍的2.0L自然吸氣機(jī)型。1.4L排量取代2.0L？可能很多不太清楚細(xì)節(jié)的朋友會不相信這一表象，所以還是來用數(shù)據(jù)來說話吧。下面，我們列舉目前市場上主流的2.0L發(fā)動機(jī)性能，看過之后相信你就會明白了。 發(fā)動機(jī) 排氣量(ml) 最大功率(KW(PS)/rpm) 最大扭距(N.m/rpm) 大眾1.4TSI(國產(chǎn)) 139096(131)/5000220/(1750-3500)速騰 2.0L1984 85(116)/5200 170/4000 寶馬3系 2.0L1995115(156

2、)/6200 200/3600 標(biāo)志307 2.0L1997 108(147)/6000 200/4000 雅閣 2.0L1997 115(156)/6300 189/4300 福克斯 2.0L1999104(141)/6000180/4000馬自達(dá)3 2.0L1999110(150)/6500182/4500從表中參數(shù)不難看出，1.4TSI發(fā)動機(jī)的最大功率和最大扭矩都幾乎達(dá)到了目前市面上主流2.0L自然吸氣發(fā)動機(jī)的水平，扭矩超過了所列的所有發(fā)動機(jī)。細(xì)心的網(wǎng)友會注意到，1.4TSI發(fā)動機(jī)的最大扭矩在1750-3500rpm的區(qū)間都能爆發(fā)，這個轉(zhuǎn)速區(qū)間覆蓋了幾乎所有的行駛狀態(tài)，最大功率也在所列發(fā)

3、動機(jī)中最早爆發(fā)，這有什么意義呢？日常城市行駛中，為了達(dá)到最佳的省油目的，大多數(shù)用車人都會將轉(zhuǎn)速控制在4000轉(zhuǎn)以內(nèi)，所以其他2.0L發(fā)動機(jī)所列的最大扭矩和最大功率只有在高速時才能體會到。而國產(chǎn)的1.4TSI發(fā)動機(jī)扭矩輸出轉(zhuǎn)速更早的特性非常適合日常城市行駛。不過這里需要指出的，國產(chǎn)的1.4TSI（EA111）發(fā)動機(jī)并不是大眾最先進(jìn)的TSI發(fā)動機(jī)。國產(chǎn)1.4TSI和國外1.4TSI發(fā)動機(jī)對比1.4TSI(國產(chǎn)) 1.4TSI雙增壓 發(fā)動機(jī)形式 直列4缸渦輪增壓燃油直噴發(fā)動機(jī) 直列4缸雙增壓(渦輪+機(jī)械)燃油直噴發(fā)動機(jī) 排量(ml) 1390 1390 最大功率KW(PS)/rpm 96(131)/

4、5000 125(170)/5500 最大扭矩(N.m/rpm) 220/1750-3500 240/1750-4500 壓縮比 10.0:1 10.0:1 汽缸數(shù) 4 4 每缸氣門數(shù) 4 4此TSI非彼TSI大眾的TSI發(fā)動機(jī)的含義是：機(jī)械+渦輪雙增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)，然而國產(chǎn)的1.4TSI發(fā)動機(jī)并不是此類雙增壓直噴發(fā)動機(jī)。實(shí)際它就是1.4TFSI發(fā)動機(jī)，按照大眾在中國的宣傳策略將“F”省略了，只剩下了TSI即渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)。下面我們深入的了解一下要國產(chǎn)的1.4TSI發(fā)動機(jī)。提到缸內(nèi)直噴，我們先說說FSI（Fuel 燃油 Stratified 分層Injection直噴 燃油分層噴射）

5、發(fā)動機(jī)。它是通過一個高壓泵，將油氣送至一個電磁控制的高壓噴射氣門，噴入汽缸的，以解決供油不足的問題。它的最大特點(diǎn)就是能讓噴入的油氣形成最佳渦流進(jìn)入汽缸，以分層填充的方式使火花塞周圍的油氣高于點(diǎn)燃極限1：12左右，向外則逐漸稀薄。具體過程為：一個做功循環(huán)內(nèi)，兩次供油：第一次噴油在吸氣沖程開始噴入部分的油，讓汽油跟空氣充分混合，第二次是在壓縮沖程的末尾活塞接近上止點(diǎn)時再噴入部份汽油，讓火花塞周圍形成較濃混合氣，利于點(diǎn)火。如此精確的燃油噴射，使得發(fā)動機(jī)具有相當(dāng)好的經(jīng)濟(jì)性和動力性。唯一條件就是需要高純度的燃油，不然很容易堵塞噴油嘴，并產(chǎn)生結(jié)焦和損毀催化裝置。僅保留渦輪增壓和缸內(nèi)直噴所謂TFSI就是在F

6、SI的基礎(chǔ)上增加一個渦輪增壓，這樣發(fā)動機(jī)的動力性又得到了提升，集合了TSI和FSI的優(yōu)點(diǎn)于一身。國產(chǎn)的奧迪A4就是采用的2.0TFSI發(fā)動機(jī)，在結(jié)構(gòu)上取消了二次噴油，但是依然保持了良好的性能。實(shí)際證明，國內(nèi)的油品是可以滿足缸內(nèi)直噴的條件，但是卻無法達(dá)到二次噴油的要求。國產(chǎn)的1.4TSI發(fā)動機(jī)（編號EA111）和國外的相同機(jī)型相比，取消了機(jī)械增壓這一能夠在低轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)提供出色扭矩的硬件基礎(chǔ)，僅僅保留了渦輪增壓和燃油直噴技術(shù)，從原理上講應(yīng)該算是TFSI。同時，其燃油直噴技術(shù)也取消了二次噴油,更加適合中國市場的燃油品質(zhì)?，F(xiàn)在大家明白了，國產(chǎn)的1.4TSI發(fā)動機(jī)實(shí)際上就是渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)，只有一個

7、增壓渦輪和一套缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，并不是先進(jìn)的雙增壓TSI發(fā)動機(jī)。即便如此，它還是一款高性能發(fā)動機(jī)，這一點(diǎn)從僅為1.4L排量卻能爆發(fā)出與2.0L相當(dāng)?shù)膭恿?shù)值就能看出，這也正是很多消費(fèi)者感到驚奇的地方。國產(chǎn)這款發(fā)動機(jī)對于大眾的中國戰(zhàn)略至關(guān)重要，而且新發(fā)動機(jī)確定在上海婁塘工廠投產(chǎn)，而非先前預(yù)測的大連工廠。與此同時，大眾還將要在國內(nèi)投產(chǎn)先進(jìn)的DSG雙離合變速箱，如此一來將進(jìn)一步提升大眾車型在市場上的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，而最大的受益者還是消費(fèi)者，他們能夠在獲得最佳動力的前提下盡可能的降低燃油消耗，這在油價飛漲的今天顯得尤為重要。當(dāng)然，在新發(fā)動機(jī)投產(chǎn)的早期，必將會帶來生產(chǎn)成本上升和保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用增加的不利因素，這是

8、不可避免的，但不論廠家還是消費(fèi)者都需要接受這一點(diǎn)。最后為大家從技術(shù)角度講解一下1.4L為什么能蘊(yùn)含如此大的能力，要說明這個問題先要從發(fā)動機(jī)的增壓技術(shù)說起。增壓的種類和特點(diǎn)在不改變發(fā)動機(jī)排量的情況下，增加進(jìn)氣的壓強(qiáng)是行之有效的辦法。目前廣泛應(yīng)用的增壓方式有兩種，機(jī)械增壓和渦輪增壓，增壓器都是安裝在進(jìn)氣通道上，將進(jìn)入的氣體增加壓強(qiáng)，壓入汽缸。機(jī)械增壓（Super-charging）的結(jié)構(gòu)是由發(fā)動機(jī)的動力輸出軸帶動一個齒輪掃氣泵，實(shí)現(xiàn)增壓，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是沒有時滯，表現(xiàn)出來就是線性較好，特別它的最佳工作轉(zhuǎn)速1000rpm-7500rpm，非常適于日常行車；缺點(diǎn)也很明顯，不能產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，由發(fā)動機(jī)帶

9、動，經(jīng)濟(jì)性并不好，不能給發(fā)動機(jī)帶來大的動力提升。渦輪增壓（Turbo-charging）簡稱T，很熟悉的字眼吧，它的原理是由燃燒產(chǎn)生的廢氣推動渦輪，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)氣增壓，因?yàn)槊撾x了和發(fā)動機(jī)的機(jī)械鏈接，驅(qū)動渦輪幾乎不耗費(fèi)發(fā)動機(jī)動力，也正因?yàn)槿绱?，時滯就不可避免，所在駕駛渦輪增壓發(fā)動機(jī)汽車時，能夠體會到動力會在踩下油門后的一會爆發(fā)出來，它除了時滯最大的缺點(diǎn)外，工作的轉(zhuǎn)速區(qū)間較高，一般高于3500rpm才能啟動，實(shí)際駕駛中，不是經(jīng)常的用到。它的優(yōu)點(diǎn)還是很明顯的，能提供大的增壓值，大幅度的提升發(fā)動機(jī)動力，特別是在中高轉(zhuǎn)速，燃油經(jīng)濟(jì)性好。機(jī)械增壓+渦輪增壓 機(jī)械加渦輪增壓就是在發(fā)動機(jī)上同時加上兩套增壓設(shè)備，在

10、低轉(zhuǎn)速的時候開啟機(jī)械增壓，當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到高轉(zhuǎn)速時渦輪增壓介入，同時通過電磁離合器分離機(jī)械增壓，避免消耗發(fā)動機(jī)的動力。這樣就將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在了一起。TSI就是Turbo-charging（渦輪增壓）、Super-charging（機(jī)械增壓）和Injection（燃油直噴）三個關(guān)鍵特色的首字母縮寫。這種發(fā)動機(jī)結(jié)合兩種增壓方式的優(yōu)點(diǎn)，并且加入了缸內(nèi)直噴的技術(shù)，性能更佳的出眾，也是大眾最先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)。所以1.4TSI發(fā)動機(jī)才能達(dá)到如此優(yōu)秀的性能（如表中所寫），當(dāng)然它所蘊(yùn)含的技術(shù)含量還是相當(dāng)高的。多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 一款1.4L排量小型化的發(fā)動機(jī)是如何與“渦輪增壓+機(jī)械增壓+缸內(nèi)直噴“技

11、術(shù)協(xié)調(diào)運(yùn)用的？下面我們以多圖來解讀一下這款大眾1.4TSI發(fā)動機(jī)的工作原理。大眾1.4TSI發(fā)動機(jī)的數(shù)據(jù)非常簡單，它是大眾的一款1.4升汽油發(fā)動機(jī)，最大功率125kw，最大扭矩240Nm/1750rpm4500rpm，搭載這款發(fā)動機(jī)的大眾高爾夫GT百公里綜合油耗僅為7.2升，在優(yōu)良路況中油耗甚至可降至5.9升。1.4L的排量油耗低而輸出功率超過許多2.3L發(fā)動機(jī)。在國外，這類強(qiáng)力發(fā)動機(jī)通常是用在性能版車型上的，在提升性能的同時價格也不菲。在大眾，1.4TSI就被用在了強(qiáng)調(diào)操控性的高爾夫GT上。 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:04 回復(fù)此發(fā)言 2回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi

12、發(fā)動機(jī) 把它“掏出來”看清楚點(diǎn)（下圖）的確，它比普通發(fā)動機(jī)要復(fù)雜多了。 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:05 回復(fù)此發(fā)言 3回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:05 回復(fù)此發(fā)言 4回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 為什么這款發(fā)動機(jī)會有這么復(fù)雜？因?yàn)檫@同它的功能有關(guān)。首先來看TSI的組成，T代表Turbo-charging（廢氣渦輪增壓），S代表Super-charging（機(jī)械增壓），I代表FuelStratifiedInjection（燃油分層直噴）?！耙宰畹偷挠秃墨@得最大的功率”是對TSI發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)的準(zhǔn)確概括，TSI

13、發(fā)動機(jī)將小型化技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械增壓技術(shù)和渦輪增壓技術(shù)巧妙組合，兼顧了低速時的扭矩輸出和高速時的功率輸出，解決了兩種技術(shù)各自的不足。 也就是說，TSI比普通發(fā)動機(jī)多了廢氣渦輪增壓和機(jī)械增壓這兩項配置，還包括燃油直噴的功能，所需的機(jī)件自然要多。其次，為了讓這些附加的裝置能夠正常地工作，還會有其他附屬零件的配置。這樣才能做到“1+12”，也難怪1.4TSI會比較復(fù)雜了。那么它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何呢？它又是怎么工作的呢？ 1.4TSI發(fā)動機(jī)幾大部件分解圖 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:06 回復(fù)此發(fā)言 5回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 增壓，顧名思義就是增加壓力。那么，它是增加哪里

14、的壓力，有什么作用，又是怎么增壓的呢？ 1.4TSI上大名鼎鼎的廢氣渦輪增壓套件 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:07 回復(fù)此發(fā)言 6回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 渦輪增壓。渦輪增壓是目前全世界汽車廠商運(yùn)用最為廣泛的發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)，它可以利用發(fā)動機(jī)排出廢氣產(chǎn)生的能量，來大幅度提高發(fā)動機(jī)的動力輸出。其工作原理是，發(fā)動機(jī)排出的廢氣驅(qū)動廢氣渦輪高速旋轉(zhuǎn)，廢氣渦輪再帶動進(jìn)氣渦輪以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大氣的壓力將空氣壓縮到氣缸內(nèi)助燃。由于空氣的易壓縮性，因此在渦輪增壓下的進(jìn)氣量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自然吸氣的進(jìn)氣量，這樣就提高了引擎的功率輸出。換句話說就是，發(fā)動機(jī)排出的熱廢氣是帶有能

15、量的，渦輪增壓就相當(dāng)于廢物利用，重新收集了一部分廢熱，增加輸出功率。因此，要得到同樣的功率，有增壓的發(fā)動機(jī)就能做得更小，也就更輕，從而提高了操控降低了油耗。 但是，渦輪增壓有個先天的缺陷，就是渦輪遲滯，即發(fā)動機(jī)必須達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速才能啟動渦輪，現(xiàn)在換用小渦輪后解決了一部分時滯問題。除此之外，渦輪增壓發(fā)動機(jī)的壓縮比通常還得降低，比如到6.5:1以下，來避免氣缸過熱。這樣做的結(jié)果就是在低速渦輪沒有介入的情況下，發(fā)動機(jī)輸出甚至還不如自然吸氣機(jī)型。另一個問題是達(dá)到渦輪介入的轉(zhuǎn)速后，增壓導(dǎo)致動力輸出陡增，破壞了動力的平穩(wěn)輸出和操控的準(zhǔn)確性。為了解決這些缺陷，汽車工業(yè)發(fā)展出了不少方法：使用帶旁通的渦輪增壓套

16、件減小遲滯，采用中冷器提高壓縮比改善低轉(zhuǎn)速的動力輸出，采用新材料渦輪降低運(yùn)動慣性，雙渦輪增壓以及機(jī)械增壓等。 中冷器結(jié)構(gòu)圖及中冷器散熱片的組成示意圖 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:08 回復(fù)此發(fā)言 7回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 1.4TSI發(fā)動機(jī)是有中冷器的，即在渦輪增壓器和發(fā)動機(jī)之間引入了一個中冷器。這是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)直接排出的廢氣溫度通常高達(dá)8、9百度，會造成渦輪本體、進(jìn)氣溫度升高，加之壓縮空氣時做功，增壓壓縮進(jìn)氣缸的氣體就有可能過熱而造成汽油預(yù)燃而發(fā)生爆震，影響動力輸出；同時，高溫也是引擎的隱形殺手。所以，增壓發(fā)動機(jī)通常會引入中冷器來降低進(jìn)氣溫度。一般來說，使用

17、中冷后能減小5060度的進(jìn)氣溫度（離開臨界值），可以適當(dāng)?shù)奶岣甙l(fā)動機(jī)壓縮比，改善低轉(zhuǎn)速時的動力輸出；同時由于冷空氣的密度大，所以在相同條件下，這種設(shè)計可以提高發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣密度，因此發(fā)動機(jī)工作效率更高。 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:08 回復(fù)此發(fā)言 8回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 機(jī)械增壓技術(shù)。機(jī)械增壓的歷史比較悠久，在上世紀(jì)60年代渦輪增壓技術(shù)出現(xiàn)以前，機(jī)械增壓是當(dāng)時發(fā)動機(jī)的主流增壓技術(shù)。機(jī)械增壓的壓縮機(jī)直接被發(fā)動機(jī)的曲軸帶動，它的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)性好（完全沒有遲滯）。但是它本身需要消耗一部分能量，因此機(jī)械增壓不能產(chǎn)生特別強(qiáng)大的動力，尤其是在高轉(zhuǎn)速時，因?yàn)樗鼤a(chǎn)生大量的

18、摩擦，損失能量，從而影響到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。不過，機(jī)械增壓器在中低轉(zhuǎn)速時，對發(fā)動機(jī)的動力輸出有明顯改善，但峰值功率出現(xiàn)較早，發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速較低。另外，配置機(jī)械增壓的發(fā)動機(jī)可以在任何時候，都能輸出源源不斷的扭力，大大減小換檔頻率。 機(jī)械增壓在發(fā)動機(jī)中低轉(zhuǎn)速時效果好，而渦輪增壓則能在高速時起到很大的提升作用；因此，如果能夠把它們結(jié)合起來就能避免各自的不足，很自然地在寬范圍內(nèi)提供所需的動力了： 1.4TSI發(fā)動機(jī)工作示意圖 注：其中紅色是廢氣通道，藍(lán)色是進(jìn)氣系統(tǒng)，機(jī)械增壓和渦輪增壓串聯(lián) 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:10 回復(fù)此發(fā)言 9回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 1.在

19、低轉(zhuǎn)速時，由機(jī)械增壓提供大部分的增壓壓力，這些壓力也用來驅(qū)動渦輪增壓器，因此渦輪增壓器的啟動更平順，響應(yīng)速度更快。 2.在1500rpm時，兩個增壓器同時提供增壓壓力，其總增壓值達(dá)到2.5bar（如果渦輪增壓器單獨(dú)工作，只能產(chǎn)生1.3bar的增壓壓力）。隨著轉(zhuǎn)速的提高，渦輪增壓器能使發(fā)動機(jī)獲得更大的功率，與此同時，機(jī)械增壓器的增壓壓力逐漸降低。 3.在轉(zhuǎn)速超過3500rpm時，由渦輪增壓器提供所有的增壓壓力，此時機(jī)械增壓器在電磁離合器的作用下完全與發(fā)動機(jī)分離，防止消耗發(fā)動機(jī)功率。 機(jī)械增壓及渦輪增壓的不同階段工作情況示意圖 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:11 回復(fù)此發(fā)言 1

20、0回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 為了讓駕駛者更為明白地掌握發(fā)動機(jī)所處工況，廠家還比較人性化地在儀表臺提供了一個Boost表，描述的是渦輪機(jī)即時增壓狀況。這樣，有沒有增壓，表針動沒動一目了然；表針越向右擺，表示此刻增壓比越高，非常直觀。 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:12 回復(fù)此發(fā)言 11回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:13 回復(fù)此發(fā)言 12回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) FSI燃油直噴技術(shù)。FSI直噴的噴油嘴共有6個噴油孔，其噴油壓力高達(dá)150bar！FSI即發(fā)動機(jī)利用一個高壓泵，使汽油通過一個分流軌道（

21、共軌）到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門。它共有兩種運(yùn)行方式，發(fā)動機(jī)按照負(fù)荷工況，自動進(jìn)行選擇，以保證足夠的燃油經(jīng)濟(jì)性： 汽油直噴示意圖 作者：改裝與四驅(qū)3162006-12-27 21:15 回復(fù)此發(fā)言 13回復(fù)：多圖詳解大眾1.4tsi發(fā)動機(jī) 低負(fù)荷時的特點(diǎn)是在進(jìn)氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流，此時節(jié)氣門為半開狀態(tài)，空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸撞在活塞頂部，由于活塞頂部制作成特殊的形狀從而在火花塞附近形成期望中的渦流。然后，進(jìn)氣流形成最佳的渦流形態(tài)進(jìn)入燃燒室內(nèi)，以由濃至稀的分層填充的方式推動，使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。因?yàn)橄∪技夹g(shù)的混合比達(dá)到25：1以上，按照常規(guī)是無法點(diǎn)燃的，所以最內(nèi)層要易于點(diǎn)火，混合比大概在12：1左右，然后一層一層地向外燃燒。這樣能夠節(jié)約燃料。而在高負(fù)荷中所進(jìn)行的均質(zhì)理論空燃比（）燃燒中，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流，燃油則是在進(jìn)氣沖程中噴射。 應(yīng)用FSI技術(shù)要求提高壓縮比，而使用渦輪則要求降低壓縮比，這二者在配置了我們上面談到的中冷器后達(dá)到了平衡，即10:1。另外，F(xiàn)SI發(fā)動機(jī)由于噴射器的加入導(dǎo)致了對設(shè)計和制造的要求都相當(dāng)?shù)母撸绻贾貌缓侠?、制造精度達(dá)不到要求導(dǎo)致剛度不足甚至漏氣只能得不償失。另外FSI發(fā)動機(jī)對燃油品質(zhì)的要求也比較高。