大众1.4TSI 发动机.doc

大众1.4TSI 发动机一、黄金分割 大众1.4TSI拆解之冷却/增压篇文章要点： 1.4TSI独立水循环系统可为增压空气进行冷却，可在熄火后继续为涡轮提供冷却 1.4TSI的涡轮增压器采用集成式设计，更加可靠；小尺寸叶片启动转速低，延迟小 网友疑问解答：1.4TSI无须怠速熄火/涡轮增压器不会产生额外保养费用 “1.4TSI+7速DSG”，一汽-大众这套被形容为“黄金”的动力总成，在国内车市一度掀起了消费者对小排量增压发动机和双离合变速器的热潮，众多厂商也纷纷效仿一汽-大众推出了自己的增压动力和双离合变速器。但作为这项技术在国内引领者的一汽-大众，似乎只是一直在被追赶，却从未被超越。继不久前拆解了日产世界著名发动机VQ35后，近日车168的编辑来到了一汽-大众长春的发动机制造厂，对一汽-大众的“黄金动力”1.4TSI发动机进行了彻底的拆解和研究。我们将按照拆解顺序，根据这台发动机的特点和大量网友们对它的疑问，分三篇为大家带来全面详尽且深入浅出的解读。下面，我们就先一起来看看这台“传说中”的小排量增压发动机，围绕着字母“T（涡轮增压）”究竟都有何过人之处吧。进气冷却系统拆解我们本次拆解的这台1.4TSI是一台刚刚从一汽-大众的生产线上下线的全新发动机，在对这台发动机进行上台架等固定工序后，我们的拆解也正式开始。首先将进行拆解的部分是这台发动机的独立循环冷却系统。刚刚走下生产线的EA111系列1.4TSI发动机冷却系统示意图：彩色为独立的进气和涡轮循环冷却系统，灰色为发动机内的循环冷却系统（蓝色为低温冷却液，红色为高温冷却液）这款1.4TSI发动机一大特色就是采用了两套独立的冷却系统：一套主要用于发动机自身冷却的发动机冷却系统，这套系统中的水泵通过皮带和曲轴相连接，直接靠发动机动力实现冷却液的循环，也可称为主循环；另一套冷却系统主要用于涡轮增压器和增压空气的冷却，是通过电动冷却液循环泵驱动冷却液实现的独立循环系统，也可称为副循环。副循环中冷却液循环泵位置示意图1.4TSI发动机上的双循环冷却系统也是大众首次采用的发动机冷却方式。其中独立的冷却液循环泵主要用于给增压系统冷却，包括两个循环通道：一个经过涡轮增压器，为涡轮系统冷却；另一个流经进气歧管内的气液热交换器（冷却器），为增压空气进行冷却。两套独立冷却系统实现了缸盖和缸体温度的不同，在不同工况下可以根据需要分别对不同的部分进行冷却。下面我们就先对外部的独立循环冷却系统进行拆解。独立的冷却液循环泵由电机带动的冷却液循环泵通过电机带动的冷却液循环泵是大众这款EA111系列1.4TSI发动机的一大特色，这个泵通过螺栓固定在缸体上，安装在进气歧管下面，是独立冷却系统的核心部分。它根据负荷来操作控制，将冷却液通过前端的泵口从附加散热器中吸出，泵入进气歧管内的冷却器和另一侧的涡轮增压器。拆卸下来的冷却液循环泵这套冷却液循环泵会在不同发动机工况下，由行车电脑控制进行智能的工作，它在下面几种情况下会被开启：1、每次发动机启动后的短时间内2、输出扭矩持续在100Nm以上的时候3、进气歧管内增压空气温度持续超过50C4、两个增压空气温度传感器（分别位于进气歧管的冷却器前后）之间的温差小于 8C5、发动机每工作120s，其工作10s，避免涡轮增压器产生热量积聚 6、关闭发动机后，根据迈普图*决定从0至480s之间的工作时间，避免涡轮增压器过热而产生故障（*迈普图存于电脑程序中，是根据发动机的进气温度、压力和其他工况来确定循环泵工作延时的一个三维函数）独立循环中循环水的两个回路：冷却器（左）和涡轮增压器（右）采用独立电机带动水泵的冷却系统优势显而易见，由于并不直接通过曲轴的动力进行工作，发动机在长时间高速行驶后，车主如果直接熄火，这套独立的冷却液循环泵仍会会自动继续工作一段时间，消除了涡轮增压器因过热产生的故障隐患。另外，在发动机没有大负荷运作时，这套系统也会根据情况停止工作，达到节能的目的。用于增压空气水冷的冷却器独立循环中，冷却液经循环泵流过位于进气歧管内的冷却器，这个冷却器的作用是为增压后的空气进行散热，这也是这台1.4TSI发动机的特别设计之一。冷却器和增压空气通道结构解剖图 我们知道，气体在被压缩的时候温度会上升，比如打气筒在打气的时候底部会发热。经过涡轮增压器的空气与之类似，气体受到压缩，再加上经过高温涡轮时的部分热传导作用，增压后的空气温度会很高。高温气体由于受热而膨胀，因此有必要对增压后的空气进行冷却，以提高单位体积空气中的氧气“浓度”，进而提高燃烧效率。拆卸下来的冷却器 虽然水冷是十分理想的散热的方式，但并没有在增压空气冷却中得到非常广泛采用，因为这种结构不但对密封性要求较高，还需要增加特别设计的循环水冷却系统，对成本和技术都有要求，因此很多厂商的发动机通过机舱前的中冷器进行风冷，其弊端是增加了更大的体积和重量。而EA111的1.4TSI发动机通过上面提到的独立电机冷却液循环泵和冷却器的精巧设计，较为理想的解决了这一问题。冷却器的工作原理（实线为增压空气，虚线为冷却液；红色代表较高温度，蓝色代表较低温度）为压缩空气进行冷却的冷却器由许多铝叶片组成，在里面有冷却液流过的管路。热空气流过铝制叶片，将热量传导给在内部循环的冷却液，然后冷却液再被泵入车辆进气口前端的散热器来冷却。经过冷却后的增压空气，压力值在最高可达1.8bar的条件下，气体温度仅比空气温度高20-25C，冷却效果非常好。虽然原理看似简单，但由于冷却器联通着进气歧管，是增压空气的必经之路，所以对密封性能要求较高。大众这款1.4TSI发动机的冷却器采用了波兰制造的进口件，在冷却器的后部有一个密封条，这个密封条保证冷却器和进气歧管之间的密封，同时为冷却器提供支撑；同样在冷却器和进气歧管的接合部分也有类似的密封条，再通过6个螺栓将冷却器固定镶嵌在进气歧管内，达到了很好的密封效果。这套水冷式压缩空气冷却器相对于其他散热方式的优点在于：1、占用的体积更小；2、水冷的效果要比空冷更好；3、相对独立的冷却液循环系统在温度传感器的监控下工作，冷却液循环泵可以通过需要进行合理的控制。你所不知道的TSI螺丝不同的拧紧值与拆装顺序排气歧管与缸体相连的每个螺栓上紧时需要的扭矩值都会不同，而这些扭矩值都是提前由设计师设定好的我们知道，精密设备在安装过程中的一大工艺就是螺栓的紧固。1.4TSI发动机上的几乎每一颗螺栓都有其固定的拧紧值，这些数据在每一个机械自动上紧的过程中，也会跟随相应的发动机以及车辆在数据库中保存多年时间，以备将来在可能出现问题或维修时调取生产资料。冷却器上螺栓的拆卸顺序是先两边，再中间，装配的顺序是先中间，再两边同时细心的读者也可以通过图片观察到，我们在拆装螺栓时都会遵循一定的顺序，这是为了能够使零件均匀受力，以保证更好的密封效果。具体的拆卸顺序常为先两边，再中间的方式；安装螺栓时，要先将每一个螺栓预拧紧（不拧死），再按先中间再两边的方式紧固。涡轮增压器冷却回路通常的涡轮增压发动机，会要求车主在长时间高速行驶后不要立即熄火，而是让发动机怠速运转一段时间。因为立即熄火，冷却液循环也随之停止，冷却液气化，腐蚀涡轮增压器；机油遇到高温也会变质，失去润滑作用，使得涡轮增压器损坏。1.4TSI冷却液回路前文我们曾做过介绍，EA111的1.4TSI涡轮增压发动机依靠独立的冷却液循环泵，可以在引擎关闭的情况下继续工作最多8分钟，虽然此时机油的循环停止，但通过涡轮增压器冷却回路依然可以为涡轮进行散热，省去了车主的麻烦，也在另一方面节省了怠速时无谓的燃油消耗，更加节能环保。组装后的各循环管路冷却液循环泵除了给增压空气散热外，还有一条冷却液循环回路提供给涡轮增压器辅助散热。说它是辅助散热，因为发动机在运转的时候，涡轮增压器主要是靠机油进行冷却的，冷却液只在必要的时候才被泵到涡轮增压器。网友提问：用1.4TSI发动机的车型，可以在长时间高速驾驶后立即熄火吗？通常我们长时间驾驶涡轮增压车型在，停车后都会怠速一段时间再熄火，这是为了让发动机涡轮处的机油再循环一会儿，等涡轮转速和温度都缓慢下降后再关闭发动机。因为连接涡轮和叶轮的转子是浸在机油中进行高速旋转工作的，需要循环的机油对其进行润滑并带走大部分热量。涡轮工作时的每分钟转速高达十几万转，如果此时立即熄火而切断了机油的循环，涡轮仍有可能因瞬时积累的高温和润滑不良而降低其寿命。而我们曾在前面介绍过，一汽大众的1.4TSI发动机采用了独立涡轮增压冷却液回路，在发动机熄火后，仍可对涡轮进行冷却。据一汽大众官方的说法，使用这台1.4TSI发动机的车型，车主可在任何驾驶情况下熄火，而不必担心因涡轮高温而产生的故障隐患。虽然一汽大众1.4TSI采用的独立冷却液循环并不是其专有的技术，但也并不是所有品牌的涡轮增压车型都采用了这一套系统。因此我们仍建议使用涡轮增压动力车型的车主，如果您的爱车没有采用这套系统，仍需在极端的驾驶后再怠速一小段时间，让涡轮能够得到更加好的散热和润滑效果。进气歧管（左）和节流阀体（右，即节气门）在对冷却系统进行拆解后，我们便将与之相连的进气歧管、节流阀体（节气门）等部件拆除。随后，我们开始了这台发动机最为重要的部件涡轮增压器的拆解。涡轮增压系统一汽-大众的EA111系列1.4TSI发动机的一大核心技术就是采用了涡轮增压系统，和大多数涡轮增压发动机类似，这套增压系统采用了废气涡轮的单增压方式，其原理就如同两个连接起来的风车，高温高速流出的废气吹动一侧的涡轮叶片转动，通过连接轴再将进气口一侧的叶轮叶片转动，以达到鼓入更多空气，提高燃烧效率的目的。1.4TSI上的涡轮增压系统这款1.4TSI的涡轮设计经过了多项优化改进，以达到轻量化和快速响应等目的，下面我们就其工作原理来进行详细说明。同排气管集成式设计的增压器涡轮增压器解剖图涡轮增压器结构示意图通过拆解图我们可以看到，这款发动机的涡轮增压器和排气管采用了集成式的设计，这样做的最大好处就是省去了多余零件的体积和重量，而更少的零件也使得这套系统故障率更低，更稳定可靠。同时据介绍，1.4TSI这款发动机的涡轮增压器是免维护的，不存在涡轮增压器的保养成本高的问题，而且这套系统和发动机的寿命相同，也不需要按照里程进行更换。更小的涡轮叶片和叶轮叶片直径设计我们知道，涡轮增压系统一直都会存在一个迟滞的现象，因为由废气带动的涡轮需要发动机在特定的排气量下才能被“吹”动旋转，达到最佳的工作状态，这个状态一般都需要发动机进入较高的转速才能实现。废气一端的涡轮（左）和进气一端的叶轮（右）EA111的1.4TSI发动机的涡轮叶片和叶轮叶片采用了小尺寸设计，其直径分别仅有37mm和41mm，这样涡轮的转动惯量很小，废气更容易带动涡轮做高速旋转，因此其在最佳工作状态时需要的发动机转速也就更低，有效的达到缓解涡轮迟滞的效果。国内1.4TSI发动机输出曲线当然，小涡轮提供的进气增压值相对大尺寸涡轮会比较小，这套系统的最大增压压力为1.8bar，不过作为家用车辆上的涡轮增压器，已经可以满足提高燃烧效率、增加动力的需要，更重要的是，在其较低的响应转速更加适合国内的路况。从实际表现看，这款发动机在1750转时起就可以输出220Nm的最大扭矩，在1250转时就能够达到180Nm的扭矩输出。据介绍，这款增压系统在1000转左右时就已启动并且介入工作，作为家用这套涡轮已经达到了比较好的效果。你所不知道的TSI峰值扭矩220Nm可在1750-3500rpm大范围转速区间恒定输出的原因在1750-3500rpm的灰色区间内，大众1.4T发动机都可以输出恒定的220Nm峰值扭矩在涡轮增压发动机上，我们经常会发现发动机的最大扭矩输出会在一个范围内保持恒定，例如在这台1.4TSI发动机上，峰值扭矩220Nm可在1750-3500rpm大范围转速区间恒定输出，这是因为由废气带动的涡轮处设置了旁通阀（即泄压阀），在废气压力超过压力单元设定的值后，阀会被打开，过多的废气就会绕过涡轮叶片被排出，保证涡轮在一个较为固定的转速下工作，这样涡轮增压器提供的进气压力值也会相对固定，因而才产生了特定转速下峰值扭矩输出的“平台效应”。网友提问：原厂的增压发动机一般都不会将性能发挥至极限，我可以对1.4TSI发动机进行一些改进，以增大他的输出吗？旁通阀（左，即泄压阀）和控制其开合的增压压力限制阀（右）通过上面对扭矩输出“平台效应”的原理介绍我们能想到，其实主要是因为泄压阀压力单元有一个固定的压力值限制，才会将原本山峰形状的输出曲线“削”出了一个平顶。要说其更大的潜力确实存在，因为大众在海外采用类似缸体结构的双增压发动机还有100kw以上功率的版本。不过这个压力值限制是厂家经过缜密的计算和平衡后给出的最佳值，它考虑到了涡轮、汽缸等零件的寿命，以及匹配车型的使用情况等因素，而用户私自改造动力可能将会破坏这个平衡，因此我们并不推荐用户对原厂发动机进行改造。国外同型号1.4TSI发动机输出曲线另外，在海外的这款发动机动输出是不一样的，海外版相同型号1.4TSI最大功率为90kw/5000-5500rpm，峰值扭矩输出为200Nm/1500-4000rpm。在引入国产后，由于国内对汽车排量的要求相对更宽泛（欧洲采用欧5标准，国内大致相当于欧4标准），大众也对这款发动机的动力输出做了调校，最大输出功率增加为96kw/5000rpm，峰值扭矩增加为220Nm/1750-3500rpm，可以说厂家已经在国产后释放了其部分“封印”，动力已经能完全满足用户的使用需求。独立的涡轮冷却系统我们在冷却系统的介绍中已经提到，发动机在熄火后，虽然机油循环停止，但独立的冷却系统仍可通过单独的冷却系统继续提供冷却，防止涡轮增压器过热而造成故障。用于精确监控压力的传感器和阀体进气系统的两套传感器在这款发动机上，空气在通过涡轮增压器的增压后，将会经过两套传感器的检测才能进入发动机气缸内，他们分别是位于冷却器前的增压压力传感器/进气温度传感器，和位于冷却器后的进气压力传感器/进气温度传感器。这两套传感器能够精确的感知增压空气在冷却前后的状态，进而通过行车电脑分析来调节位于涡轮增压器上的阀体开度，精确的控制所需要的进气量。增压压力限制阀和增压空气再循环电磁阀（右）这款1.4TSI发动机的涡轮增压器设计有两个执行压力控制的阀体，分别是废气涡轮一端的增压压力限制阀和空气叶轮一端的增压空气再循环电磁阀，他们都是由行车电脑控制进行打开和关闭的。旁通阀（左）和由增压空气再循环电磁阀控制的进气压力释放通道（右图左上部圆形接口内的开槽）除了控制进气压力外，这两个阀体还有保护涡轮和叶轮叶片的作用：当发动机转速过高时，大量的废气会带动涡轮叶片高速旋转，如果不加以控制将会损坏涡轮，而此时增压压力限制阀会控制位于涡轮叶片下的旁通阀打开，过多的废气直接从旁通阀排出，以保护涡轮；与之类似，空气叶轮一端的增压空气循环阀会在增压压力过大时开启，将高压气体释放到空气压力低的部分，进而保护节气门等发动机部件，并避免高压气体对叶轮叶片的反向冲击。拆解下来的的涡轮增压器网友提问：涡轮增压器是不是保养成本很高，并且更换增压器会很贵？这种车型保养周期是怎样的？大众这款1.4TSI发动机的涡轮增压系统采用和排气管集成式设计，据厂家给出的说法，涡轮增压器并不是易损件，在正常使用的情况下是和发动机同寿命的，同时也无需特别给予维护和保养，因此不会产生针对涡轮增压器的养护费用。对于大众1.4TSI车型的保养周期，根据一汽大众2010年7月15日起执行新的售后保养规定，搭载TSI发动机的车型（包括速腾、迈腾、新宝来、高尔夫A6 和CC）的保养间隔为：1、首次免费保养里程为：自购车之日起一年内（以购车发票为准），首次行驶里程达到5000km（最长不超过7500km）；2、第二次保养里程为：10000km或一年；3、第三次保养及以后，定期保养间隔里程为每10000km或一年。小结：在完成了对涡轮的拆解后，这台一汽大众1.4TSI发动机的外部零件也基本完成了拆解工作。接下来，我们还将把发动机转移至旋转台架上，对其进行“开膛破肚”式的内部拆解。在其内部，我们看到了这款发动机独特而精妙的正时系统、高压燃油泵，以及汽缸和活塞设计。下面我们就通过接下来的两篇拆解文章，来一起了解1.4TSI发动机的正时、缸盖以及缸体内部的独特构造吧。二、真相挖掘 大众1.4TSI拆解之正时缸盖篇文章要点： 网友关心热点：正时链条传动和皮带传动哪一种噪音更低？ 你所不知道的1.4TSI：“大众”也有可变气门正时技术 你所不知道的1.4TSI： 取消进气歧管翻板，进气道也“扰流” 在针对大众1.4TSI发动机进行了第一部分的“黄金分割”后（点击查看），涡轮增压器、双独立冷却系统及外部进排气管道等“长发”部件的拆解和技术剖析已为大家详细呈现，而在此篇我们将为您揭开这款大众核心动力“短发”部件的“上层”真相，为您详述1.4TSI发动机正时系统及缸盖部分那些不为人知的内部构造及背后的故事。注释：发动机“短发”部分：组成基础发动机的缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴等核心零部件；发动机“长发”部分：装配在基础发动机上最后形成完整引擎的外挂零部件；一、1.4TSI发动机正时系统在1.4TSI发动机“短发”部分的拆解中，对于发动机“正时系统”相关执行部件的“分体”则是首道必行工序，而此道工序为何具备“首要执行”因素？“正时系统”又为何物？在本章进入正式拆解前，让我们率先走进发动机“正时”的原理世界：何为发动机“正时系统”？“正时系统”是发动机配气机构的重要组成部分，是保障发动机呼吸顺畅的重要因素之一。其主要通过控制气门开闭的时刻，准确的实现定时开启和关闭相应的进、排气门，使新鲜充量的空气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出，保证发动机具有正常、良好的动力输出表现。正时系统执行元件示意而就目前大多数发动机的正时系统工作过程而言，其主要由曲轴通过链条或者皮带带动凸轮轴运转，通过凸轮工作面的旋转顶压气门挺杆，进而推动气门向气缸内运动，从而实现气门被打开；在凸轮工作面旋转之后，气门会在气门弹簧的作用下回位，从而气门被关闭。而正是由于正时系统执行部件的运转，与上述发动机“短发”部分自上而下的诸多核心部件都有所关联，因此，在针对核心部件进行拆解前，卸除正时罩壳、正时皮带/链条等“关联”件，则成为首当其冲的必备工序。（一）1.4TSI发动机正时罩壳：多元集成者正时罩壳的主要功用，除却承担对于发动机侧部正时系统传动件的保护和密封作用外，集成发动机功能能部件也是其职责所在。1.4TSI的发动机正时罩壳，则将机油滤清器、油气分离器、加油注口集于一身。你所不知道的1.4TSI：正时罩壳装配一气呵成正时罩壳与发动机短发部分的连接主要通过其上的21个螺栓来实现，虽然在实际的手动拆解和安装过程中，需要严格按照螺栓结构分类先后及位置排序来执行，并在装配过程中具有“预紧按照不同螺栓力矩要求上紧复紧”的多重步骤进行装配，但是，在实际依托生产线的制造过程中，上述负责的多重步骤及装配效果，则仅需一台机器便可瞬间“一气呵成”。一汽-大众发动机生产线上，正时罩壳的安装“一气呵成”已于正时罩壳各部位填放好相应规格螺栓的发动机，被准确的定位在工作台上，拥有完整21个螺栓上紧装置的操纵机器，在“工序”指令下达后，准确移动至发动机前，并同时针对21个螺栓实施不同力矩要求的上紧工作，而此举不仅实现了装配的简易，更能够有效消除人工操作较易具有的不当应力，保证发动机的良好装配质量。（二）1.4TSI发动机正时系统采用链条和链轮传动：传递可靠、降噪的保证卸除发动机正时罩壳后，1.4TSI引擎正时系统的执行硬件则完整的展现在我们眼前。双凸轮轴顶置，通过齿形链条和链轮与曲轴连接实现驱动，均延续了大众主流直列四缸引擎的结构方式。而正时链条具有的结构紧凑、传递功率高、可靠性与耐磨性高、终身免维护等显著优点，同样在1.4TSI机身上得以传承。具有柱塞泵设计原理的正时链条张紧机构机油泵同样采用链条/链轮驱动而就如图所示的发动机正时侧结构来看，1.4TSI的曲轴除却具有驱动凸轮轴的功用外，通过链条/链轮连接，驱动机油泵的运转，同样是其功用之一。网友关心热点：正时链条传动和皮带传动哪一种噪音更低？上述正文中我们提及，正时链条具有结构紧凑、传递功率高、可靠性与耐磨性高、终身免维护等显著优点。而结合传统的正时皮带对比而言，其二者在噪音水平上的表现究竟孰优孰劣，则是网友较为关心的话题。而针对这一疑问，在此次拆解过程中，一汽-大众的专家及工程师们也给出了我们肯定的答案：1.4TSI采用了齿形静音链条，在噪音水平上要优于正时皮带。但是，是否所有的正时链条的噪音水平都要优于正时皮带呢？结果并不尽然，因为正时链条类型的差异直接决定着结果的不同。1.4TSI采用了齿形静音链条目前，常见的正时链条主要分为套筒滚子链条和齿形链条两种类型。其中，滚子链条受到其先天结构的影响，转动噪音相对正时皮带会更为明显，传动阻力和惯性也会相应较大。而1.4TSI采用的则为后者，也就是我们通常俗称的“静音链条”，由于其采用了齿形结构设计，传动时入齿更柔和，冲击更小，运转也更加平稳，加之其并没有会产生噪音的链条滚子结构，因此，在噪音水平表现上要更优于传统正时皮带。（三）1.4TSI发动机凸轮轴：可变气门正时的核心执行者1.4TSI采用了双顶置凸轮轴结构1、“可变气门正时”的执行者凸轮轴是发动机配气机构的主要部件，其主要承载着控制气门开启和关闭的功用，而1.4TSI发动机具有的双顶置凸轮轴的功用同样如此。图示中，下侧为1.4TSI引擎的进气凸轮轴，上侧为排气凸轮轴进气凸轮轴利用四方凸轮设计驱动高压燃油泵此外，凸轮轴同样肩负的驱动燃油泵的任务，也在该款引擎上得以体现，位于1.4TSI引擎进气凸轮轴上，鲜明的四方凸轮结构设计，便是用作驱动高压燃油泵之用。（注：高压燃油泵工作原理将在后续“1.4TSI发动机拆解之活塞缸体篇”，针对1.4TSI供油系统的讲解中为您做详细解读）。你所不知道的1.4TSI：“大众”也有可变气门正时技术丰田的VVT-i，本田的i-VTEC，通用的DVVT，无论是何种英文简写，上述代号中均包含了一项共通的技术，这便是“可变气门正时”。而该项技术借由丰田车型上的早期宣传及发扬光大，其也成为目前国内车型宣传必备亮点，以及国人对于车辆是否具有燃油经济性的重要考量指标。但是，对于具有“技术品质领先”口碑的大众而言，我们却很少能够在其产品宣传及介绍中，发现针对此项技术所做的专项说明。而带着诸多网友心中“大众究竟是否拥有可变气门正时技术”的谜团，我们在本次拆解中也为您找到了答案。技术知识辅读：何为“可变气门正时”？其有何功用？点击查看：呼吸之道 解析可变气门正时/升程技术 1.4TSI发动机具有“进气系统”可变气门正时技术：“大众的TSI系列发动机都应用了VVT可变气门正时技术。”一汽-大众工程师在就正时系统进行讲解之前给出了我们上述肯定的答案。而本次拆解的EA111系列1.4TSI发动机，同样也不例外，不过有别于DVVT进排气系统气门正时双可变，其仅在进气系统上采用了该项技术。1.4TSI“VVT系统”的核心元件：1.4TSI可变气门正时系统主要由ECU（电子控制单元）、叶片槽式调节器、凸轮轴调整电磁阀以及传感器等部分组成。凸轮轴调整电磁阀：凸轮轴调整电磁阀的主要功用为调节内容机油通道的压力值；凸轮轴位置传感器：凸轮轴位置传感器负责传输凸轮轴相位信号；叶片槽式调节器：可变正时系统的核心元件“叶片槽式调节器”位于左侧进气凸轮轴外端叶片槽式调节器内部机械结构叶片槽式调节器工作原理示意图14TSI具有的VVT叶片槽式调节器由外壳体、内部叶片转子以及位于叶片转子内部的锁销组成。其中，外壳体与外部的正时齿轮固定，实现曲轴通过链条传动驱动进气凸轮轴的功用；而位于壳体内部的叶片则直接与进气门凸轮轴固定，并与之一同旋转，通过带动凸轮轴与壳体产生相对的转动位移，来实现凸轮轴的进气相位改变；而锁销的主要功用，则用于外壳与叶片的连接，实现进气相位的固定，防止凸轮轴复位。1.4TSI“VVT系统”如何实现“可变”：1.4TSI的气门正时可变则由上述核心元件来共同协调执行，其中，ECU储存了最佳气门正时参数值，在发动机运转过程中，ECU通过收集凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等相关元件反馈的信息，并与存储的最佳参数值进行对比，在计算出修正参数后，发出指令到凸轮轴调整电磁阀：通过双油道机油压力差值驱动叶片，带动凸轮轴旋转改变进气相位，是1.4TSI正时可变核心所在电磁阀则根据ECU的指令，通过改变机油液压实现对于内部机油槽阀位置的控制，把提前、滞后、保持不变等压力信号指令，转化为输送至叶片槽式调节器中不同油道上的机油压力，通过双油道机油压力差值驱动调节器中的叶片，带动凸轮轴旋转改变进气相位实现气门正时的“提前”或者“滞后”，从而实现气门正时的连续可变。而1.4TSI的正时相位调节范围可达20凸轮轴角或40曲轴角，为大众该款核心动力在减少排放和燃油消耗，以及改善动力性能表现上提供了积极的“可变”保障。点击查看：可变气门正时技术有何功用？2、发动机轻量化的贡献者1.4TSI引擎采用了一体式凸轮轴室的设计结构紧凑、安装简便，是轻量化设计的重要一环 而除却在工作原理上具有的显著功用外，在1.4TSI引擎的轻量化设计中，凸轮轴及凸轮轴室的贡献同样突出。前文提及的凸轮轴四方台的设计结构，使得1.4TSI的凸轮轴升程更小，从而减小了凸轮轴和凸轮轴室的直径。加之在凸轮轴室的设计上，相较此前凸轮轴盖与凸轮轴的上下分体式结构，这款EA111系列引擎采用了结构更为紧凑、安装更为简便的一体式凸轮轴室的设计，仅凭结构上的改进便为该款引擎减轻了大约450克的重量，是1.4TSI引擎在轻量化设计中的重要一环。你所不知道的1.4TSI：装配式凸轮轴制造工艺不同于EA113机型的凸轮轴采用了整体式铸造方式以及铸铁材质，1.4TSI引擎无论在凸轮轴的制造工艺以及材料选用上，都具有了显著的改进。1.4TSI采用了装配式凸轮轴特点鲜明的装配式制造工艺，将1.4TSI凸轮轴的凸轮与主轴颈实现了分离加工，其中，加工完成的凸轮内壁具有攻丝后的螺纹，而钢管外壁则具有花键预装，装配时，采用“外凸轮加热，内主轴颈冷却”的热套法完成，恢复常温后，依靠匹配的螺纹和花键实现紧固，而工艺方法不仅可以消除装配的过盈应力，同时能够在短暂时间内完成联接，并在轴向尺寸和角度位置方面保持很高的精度。“空心轴”设计大幅度减轻了凸轮轴的重量而正是得益于装配式凸轮轴更为简易的制造工艺，在凸轮轴的材质上，1.4TSI也实现了质量更轻的“钢材”选用。而针对1.4TSI采用了强度更高的钢制凸轮轴，大众还做出了“空心轴”的相应改进，大幅度减轻了凸轮轴的重量，减小了其运动惯性，为提升进排气效率奠定了良好的基础。二、1.4TSI发动机缸盖：进排气系统的终端优化1.4TSI引擎采用了全铝缸盖设计位于凸轮轴室下方，并与其通过密封胶紧密相连的，则为1.4TSI引擎采用了全铝材质的缸盖部分。而用以密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室，则是其的主要功用。此外，1.4TSI引擎的进、排气通道，进、排气门，以及火花塞的安装座孔也均在缸盖结构上设定完毕。你所不知道的1.4TSI：特殊的进排气门驱动装置“滚子摇臂”1.4TSI引擎配气机构中的滚子摇臂相信熟悉捷达的朋友，对于其1.6 RSH发动机一定不会陌生，其中，RSH实为德语Rollen Schlepphebel的缩写，代表的含义正是“滚子摇臂”技术，而这项隶属于气门总成，并用于实现凸轮轴间接驱动进排气门的装置，则同样应用于我们此次拆解的1.4TSI引擎之上，而除却大众以外，该项技术也被其他汽车厂商广泛运用，凭借的便是其颇为先进的技术特点。1.4TSI发动机气门总成结构图滚子摇臂由一个具有杠杆作用的钢板型材和一个带有滚珠轴承的凸轮滚柱组成，其一端被固定在液压挺柱之上，一端则定位于气门之上，当凸轮轴通过“滚子”对摇臂施加作用力后，由摇臂完成对进、排气门的驱动。而由于凸轮轴不再直接顶压气门杆顶端，加之其采用的液压技术，既可消除凸轮与摇臂之间的间隙，又能通过飞溅油液对凸轮与摇臂接触的部位加以润滑，因此一定程度上减少了配气机构的摩擦损失，并使发动机噪声降低，同时减小了运动惯量，使驱动凸轮轴消耗的发动机功率减少，运行更加平稳、经济。你所不知道的1.4TSI： 取消进气歧管翻板，进气道也“扰流”TSI进气歧管翻板背景解读：针对发动机工况的差异，进气系统的相应变化，对于燃烧室混合气体的形成有着至关重要的作用。而早期的TSI引擎由于均具有分层燃烧技术，因此，根据发动机工况，为了满足“分层充气模式均质稀混合气模式均质混合气模式”多种不同燃烧室充气模式，“进气歧管翻板”的加入则应运而生。辅助阅读：什么是“分层燃烧”？进气歧管翻板工作示意图在发动机处于低速工况，采用分层充气模式下，进气歧管翻板通过“关闭下进气通道，形成较窄的横截面积”，增加气流流速，有效形成强烈的进气涡流，利于“分层”模式下混合气的形成与雾化，可提高燃烧效率，进而增大发动机扭矩输出；而当发动机进入高速工况，采用均质混合气模式时，进气歧管翻板通过“开启下进气通道，形成较宽的横截面积”，增大进气量，使更多的空气参与燃烧，从而提升发动机的输出功率。1.4TSI取消“进气歧管翻板”，进气道实现“扰流”不过，随着“分层燃烧”技术逐渐在TSI引擎上的淡出，“均质充气”成为了目前该系列引擎的主流充气模式，而1.4TSI同样由于均质燃烧控制的改进，取消了进气歧管翻板的设计，不过，为了同样能够实现油气的充分混合，保证汽缸内形成很好的涡流，1.4TSI则在进气道上作出了相应的改进。1.4TSI进气道的角度被调整至更接近水平，同时，在进气道外缘的气门座上，设计了一个倾斜的凸峰，从而保证进气吹过气门顶时，在汽缸内形成特殊的涡流，无论在发动机的任何工况下，都能够实现燃气充分混合的作用。而在1.4TSI发动机中，实现“小截面，流速增”、“大截面，流量增”的进气效果元件，则成为了节流阀体（节气门）的主要角色，通过“源头”的进气效果控制，辅以上述特殊的进气道“扰流”效果，从而完成1.4TSI充分提升燃烧效率的职责。总结：如果说第一篇针对涡轮增压及双冷却系统展开的“黄金分割”，让我们深入而透彻的了解了1.4TSI引擎优势彰显的核心技术，那么，本篇针对其正时系统及缸盖部分所进行的“真相挖掘”，则让我们认识到，在1.4TSI看似平凡的两大系统背后，同样有着深厚的技术底蕴以及孜孜进取的品质追求。而在最后一部分的“缸体”探索中，我们又将找到1.4TSI哪些不为人知的背后故事，请您点击拆解最终回：流言终结 大众1.4TSI拆解之缸体活塞篇特别鸣谢：一汽-大众技术指导陈斌：1.4TSI拆解现场执行及技术指导，一汽-大众汽车有限公司发动机传动器厂现场工程师；洪治平：高级工程师，一汽-大众销售有限责任公司技术公关经理；三、流言终结 大众1.4TSI拆解之缸体活塞篇文章要点： TSI发动机的核心：高压共轨供油系统 取消分层燃烧并不是所谓的减配 1.4TSI发动机不烧机油 前面我们已经对1.4TSI发动机的涡轮增压器，进排气和缸盖部分进行了拆解，下面我们将为大家介绍1.4TSI的缸体和活塞部分。和涡轮增压技术一样，缸内直喷技术是1.4TSI发动机另外一个关键点，因为与直喷技术最相关就是发动机的供油系统，缸体和活塞结构了。那么，最后就让我们来了解下1.4TSI发动机最内部最核心的缸体及活塞结构。 首先，我们先来了解一下缸内直喷到底有何优势。1.4TSI发动机和普通的涡轮增压发动机最大的不同就是其采用了缸内直喷技术。目前市面上一般的电喷发动机都是将喷油嘴安置在进气歧管内，气门之前的位置。因此油气混合的过程是在进气歧管内进行的，在气门打开吸入油气的短暂时间里，进气歧管内的混合气的空然比难以得到十分精确的控制，因此也影响到了最终的燃烧效果。而缸内直喷技术顾名思义就是将喷油嘴直接置于汽缸之内，燃油的喷射和油气的混合均在气缸内进行，使燃油喷射时间和油量与油气混合的控制更为精准。这样，汽缸内的混合气浓度可以得到精确控制，而高压燃油和在缸内湍流的作用下也能够得到更充分的混合，因此，燃烧效率大大提高，同时可以进一步减少尾气中的有害物质。一、高压共轨供油系统：按需供给，合理分配 1.4TSI的高压供油系统可以分为发动机控制模块（ECM）、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分。缸内直喷首先需要解决的是如何将燃油直接喷入压力很高的气缸内，并且喷油系统还需要对喷射的燃油进行精确的控制，这样才能保证缸内直喷的燃烧效率。 首先，将燃油直接注入高压的气缸内，就气缸内就必需具备足够的喷射压力。另一方面，要想精确控制每一滴燃油，喷油孔就必须设计得很细小，细小的喷口对于制造精度要求更高。因此要从技术上实现缸内直喷，对高压供油系统设计水平和制造工艺都提出了更高的要求。所以，直喷发动机的燃油供给系统成本和技术含量相比传统发动机有了明显的提高，它也是直喷发动机中最核心最关键的部分。高压油泵通过四方凸轮驱动的高压油泵 高压燃油泵是燃油加压的关键环节，1.4TSI同时配备高压燃油系统和低压燃油系统，低压为4bar，在低压油泵将燃油送到高压油泵之后，高压油泵可以将汽油加压到100bar的压力（这是普通汽油泵压力的数十倍），并将其送入油轨。TSI的高压燃油泵是一个结构简单的单柱塞泵，用螺栓倾斜的安装在凸轮轴盖上，靠进气凸轮轴上的四方凸轮来驱动。高压油泵里集成了燃油压力限制阀，为系统提供过压保护。高压油泵按照控制单元中的脉冲，只泵入喷射所需燃油量进入燃油分配管，以此减少了高压燃油泵的驱动功率，有助于节省燃油。进气凸轮轴利用四方凸轮设计驱动高压燃油泵由于高压油泵内可能残留有较高的油压，因此拆卸时必须严格遵守操作规程 高压油泵的另一个特点是，供油系统可以在很短的时间（0.5S）内建立起60bar的压力，因此就可以实现在低温条件下的高压分层启动。此外，由于高压油泵在工作之后，内部仍会有较大的压力，因此在拆装过程中都要倍加小心。注释： 高压分层启动：在低温条件下，1.4TSI发动机的ECU会调整喷油模式，在点火前提前喷油，利用分层燃烧技术启动发动机。高压分层启动技术不仅能提高低温天气下冷启动的成功率，还有利于降低油耗和排放。控制模块 控制模块等于是发动机的大脑，它通过采集发动机数据，按照预定程序控制喷油时机和喷油量，从而实现最高燃烧效率。而大众1.4TSI发动机的控制模块则是来自于博世，型号为Motronic MED 17.5.20，为适应国内的油品，这套程序经过了针对性的升级。控制模块拥有一个庞大的数据库，可以通过传感器识别出车辆使用的燃油标号，环境温度和大气含氧量，从而根据这些数据合理调整喷油程序，使发动机达到最佳的工作效果。喷油嘴 1.4TSI发动机的喷油嘴被安装在燃烧室的上方，将燃料直接喷入燃烧室，喷嘴工作控制精度为0.01毫秒，喷油压力最高达100 bar，而进气歧管喷射方式的喷射压力一般只有3bar。六孔燃油喷嘴进过优化之后具有更合理的三维喷雾分布，有效改善喷油效果，提高燃烧效率。你所不知道的1.4TSI：取消分层燃烧并不是所谓的减配 在欧洲，最早推出的TSI发动机是拥有分层燃烧和缸内直喷两项技术的，而引进国内版本的TSI发动机只保留了缸内直喷技术，在正常工况下取消了分层燃烧技术,这也被很多网友质疑为减配。不过在事实上，除了欧洲市场，大众TSI发动机在全球范围内都没有使用分层燃烧技术，那么这一项 “减配”到底原因何在？什么是分层燃烧？ 首先，我们必须先了解一下到底什么是分层燃烧。我们都知道，气缸内混合气必须达到一定的空燃比后，才有可能被点燃，而能够让缸内混合气在浓度在低于空燃比时依旧被点燃的技术则被称为稀薄燃烧。我们文中提及的分层燃烧便是实现稀薄燃烧目的的手段之一，它能够使发动机在低负荷时的燃烧效率得到大大提高，从而拥有更低的油耗。分层燃烧的工作原理： 第一次喷射先充分混合 第二次喷射形成混合气较浓的区域 我们再来了解一下TSI发动机的分层燃烧技术具体工作原理。首先，发动机在吸气行程活塞到达下止点时，ECU控制喷油嘴先进行一次小量的喷油，使气缸内形成稀薄混合气，而在活塞压缩到上止点时再进行第二次喷油，利用活塞顶的特殊结构让火花塞附近出现混合气相对浓度较高的区域，然后利用这部分较浓的混合气引燃汽缸内的稀薄混合气，从而实现气缸内的稀薄燃烧，这就可以用更少的燃油达到同样的燃烧效果，使得发动机的油耗更低。为什么要取消正常工况下的分层燃烧？ 分层燃烧的确可以更好的提高低负荷工况下的燃烧效率，但是它也有一个较难克服的问题。在分层燃烧的过程中，由于气缸内混合气的空燃比很低，使气缸内的空气大大超过了维持汽缸内燃油燃烧所需要的量。在气缸内高温高压的环境下，在未参与反应空气中，氧气和氮气就很容易发生化学反应，产生大量的氮氧化物。而为了对付这些氮氧化物，则必须对现行的三元催化器装置进行全面升级，才能达到尾气排放的标准。升级尾气处理系统不仅需要较昂贵的成本，而且使用分层燃烧技术之后对燃油质量要求也更高，会导致消费者使用成本增加。 另外，实际应用中，分层燃烧只是在低转速、低负荷工况下使用，节油作用有限，相对于升级三元催化和使用高标号燃油所产生的成本，分层燃烧技术所节省的燃油并不划算。大众在对制造成本和消费者的使用成本进行一番权衡之后，决定在全球范围内取消分层燃烧技术，只保留了缸内直喷均质燃烧技术。所以，没有使用分层燃烧技术的中国市场其实并没有受到不公平待遇，因为大众在在全球范围都已不再使用分层燃烧技术。欧洲市场也只有少部分发动机保留了分层燃烧技术。取消正常工况下的分层燃烧技术并不等于减配 虽然国内的TSI发动机正常工况下取消了分层燃烧技术，但是对于发动机本身的结构来说，取消了分层燃烧只是在喷油程序做了一些调整，别的地方并没有发生变化。而且，所谓的取消了分层燃烧是指在绝大部分情况下，发动机只使用均质燃烧，但不表示它不能进行分层燃烧。比如在东北地区，天气气温降到零下30度以下时，点火启动就会变得比较困难，此时TSI发动机通过调整喷油程序，使用分层燃烧（高压分层启动）从而保证点火的一次成功。二、活塞顶结构：均质燃烧的关键 我们看到，1.4TSI发动机的活塞顶结构比较与众不同，它并不是一个完整的平面，而是有一个凹坑，另一侧还有一小段凸起。这样的结构又有什么特殊之处呢？首先，我们需要了解一下什么是均质燃烧。所谓均质燃烧即为普通燃烧方式，燃料和空气混合形成一定浓度的可燃混合气，整个燃烧室内混合气的空燃比是相同的，经火花塞点燃燃烧。这种燃烧方式由于混合气形成时间长，可以使燃料和空气充分混合，燃烧更均匀，从而获得较大的输出功率。均质燃烧的目的是在高速行驶、加速时获得大功率；分层燃烧是为了在低转速、低负荷时节省燃油。 1.4TSI发动机活塞顶的特殊结构就是直喷发动机均质燃烧的关键所在。为了将混合气直接导向火花塞，活塞凹坑开口被设计在对向进气门侧，喷油器通过把燃油喷入活塞凹坑中，然后依靠进气流的惯性将油气混合送往火花塞。而喷油嘴则被安置在温度较低的进气门侧，从而避免了喷油器的温度过高。在1.4TSI发动机的分层燃烧技术中，正是因为有了活塞的凹坑结构，第二次喷油时，才可以在火花塞附近形成较浓的混合气。由此可见，活塞顶的凹坑是实现分层燃烧的关键所在，那么取消了分层燃烧的国内TSI发动机是不是就不需要这个设计了呢？活塞顶的凹坑更利于空气在气缸内形成涡流 其实不然，这个活塞凹坑的设计的另一个作用就是形成气缸内的气旋涡流，在均质燃烧过程中，气旋涡流的可以更好地让气缸内的燃油和空气混合，达到更好的燃烧效果。而且在低温状态下，如果没有气缸顶的凹坑，分层启动就无法实现。三、缸体结构薄壁铸铁实现轻量化薄壁铸铁技术制造的缸体 轻量化和小型化也是1.4TSI发动机的一大优势，首先，1.4TSI发动机采用了薄壁铸铁技术制造缸体，这就在保证发动机强度与性能