TSI和EA888发动机.doc

TSI是大众集团开发的一套双增压技术，其实从字面上就能理解其意思。前面的T和S分别代表Turbo和Supercharger的意思，也就是涡轮增压和机械增压的相结合。而国内媒体习惯叫它双增压。这个双增压跟大众奥迪集团的双涡轮增压有很大的区别，可以说是完全两个概念。那么为什么要同时采用机械增压和涡轮增压来向发动机提供高压进气呢？既然大众已经将这套技术向量产车推广，那么在性能上肯定有它的过人之处。 g+ Z1 G m9 P7 U3 K r2 y- c图为大众高尔夫GT上装配的1.4L TSI发动机 - I* O* ?; R& j* z2 V/ Y6 w+ Y0 F贴子相关图片: ) N/ P% E; I, A9 G# _30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (79.48 KB) $ n; j( G- T& K: v8 T: X, Q7 O* 7 u& l! L e: w 要了解双增压的优越性首先得了解涡轮增压和机械增压的优缺点。其实任何一种增压它的目的都是相同的，就是要把空气压缩以后再通入到气缸当中燃烧，这样做的好处很明显，压缩以后的空气密度更大，这就意味着单位体积内的氧气分子更多。在发动机排量不变的情况下，吸入的氧气分子越多，再配合燃油喷射系统提供的更多的汽油那么可以输出更高的动力。不管是涡轮增压还是机械增压都是为了达到这一目的而设计的，只不过两者的实现手段不相同。涡轮增压发动机由一个进气涡轮来压缩空气，进气涡轮的另一头连着一个废气涡轮。 : Y1 a. y2 K1 0 X贴子相关图片: v x4 |. d p# ?( C7 D( Q, v 30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (38.07 KB) 3 s) q/ y0 P# G2 5 P* X d) ( 3 _ 我们知道发动机的排气是高温高压的，这就意味着排气中仍然含有巨大的能量。将废气涡轮装在排气管之中则能利用排气能量来驱动涡轮高速旋转，从而能够带动进气涡轮随之高速旋转，以获得压缩进气的能量。所以涡轮增压器是不需要额外的消耗发动机能量的。而且发动机转速越高废气排放速度和能量也越大，使得涡轮的转速也越高，这样进气涡轮压缩空气的能力也越强。/ I- S, z / _5 N- c( g: E对于涡轮增压的发动机来说，转速越高，进气效率也越高，能够发挥出来的功率就越大。所以涡轮增压器对于发动机的高速运转是非常有好处的。但是我们知道，涡轮也是有质量的，有质量的物体就会存在惯性。我们知道发动机在怠速工况时转速往往只有几百转，而且在怠速工况时涡轮是不能介入工作的。除了因为发动机转速低，排气能量不足以驱动涡轮高速运转，还有一个更重要的原因就是怠速时发动机负荷低，如果此时涡轮也参与工作那么发动机会过热，并且耗费更多不必要消耗的汽油。所以怠速工况时，进气和排气旁通阀会自动打开，此时进气和排气都没有经过涡轮，新鲜空气是直接被吸入气缸，废气也是直接排入大气中的。 贴子相关图片: |: 4 d# K* |) |30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (34.82 KB) * y1 q1 n i+ k0 z( c8 K: y! E 由于增压发动机的压缩比都比较低（通常在8.0以下，压缩比低是因为空气被增压器压缩后会放热，如果压缩比过高会导致压缩行程时混合气继续放热，引起混合气自然），所以在涡轮介入之前发动机的动力性是非常差的。即便是低值增压，起码也要到将近1800转时涡轮才会起到作用（帕萨特1.8T的涡轮介入转速为1800转/分-2000转/分）。虽然2000转以后发动机能发挥出强大的功率，而且后劲十足，但起步时可以说毫无动力性可言，即使保时捷卡宴TURBO这样的V8涡轮增压发动机，起步同样拼不过自然吸气。这就是涡轮增压发动机的通病涡轮迟滞。这种状况是非常不适合城市驾驶的。因为我们知道城市开车经常要走走停停，所以从怠速到2000转这个转速范围段是使用得很频繁的，涡轮增压低扭差劲的缺点暴露无疑。当然，大众奥迪集团曾经试图改进过涡轮迟滞问题。 , o5 H- p3 t. $ 贴子相关图片: * o8 d. w# R$ g: |9 y30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (59.04 KB) ) I7 d6 i b, R# b5 l( |* p5 r4 T w. x 奥迪TT的1.8T发动机曾经配备过双涡轮增压。所谓双涡轮增加就是给发动机装两个增压器。一个是小直径的涡轮，由于体积小重量轻，所以接入转速较低；另一个是大直径的涡轮，在中高转速才介入。即便如此，也不能从根本上解决涡轮迟滞，仅仅只能缓解涡轮迟滞。仁者见仁智者见智，奔驰对于它的小型增压发动机并没有像大众奥迪那样采用涡轮增压，而是采用了一种没有迟滞的机械增压装置。0 A6 E: m) i# f% L图为大众高尔夫GT发动机的涡轮增压器 , U: I. T5 z l + k) U# X! W贴子相关图片: G9 F2 B/ J E q30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (58.21 KB) 8 $ F+ g/ N4 S2 2 lC, Y. 所谓机械增压，就是利用发动机的动力带动一个罗兹压气机，通过发动机本身的动力来压缩空气，并且燃烧压缩空气的一种增压方式。它跟空调压缩机很相似。 5 n1 M3 apH8 a6 C% p* v图为福特GT40的机械增压器外观 $ G, a+ b. u9 A0 |) v9 v0 c4 T贴子相关图片: 1 f4 t/ d( _7 V. c3 30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (56.27 KB) 8 _; b W: M3 K. : a0 1 Z: y% O9 |! Q* E& R6 d1 B1 d, x 机械增压器的原理与发动机机油泵有些类似，也是与发动机动力相连，只不过压缩的是空气。它与涡轮增压器在性能上最大的区别就是对压气机的转速没有限制。也就是说只要罗兹压气机在转，就可以压缩空气。而涡轮增压器由于是靠高速旋转产生的空气离心力来压缩空气，所以需要非常高的转速（通常TURBO的转速能接近10万转/分钟）。所以即便发动机怠速或者处于1000转左右的低转速，也能连接机械增压器压缩进气。/ P; A8 x& b6 c3 K0 X$ p- x& i0 图为TSI发动机的机械增压器和发电机总成 0 Z- E! + N2 U& c1 T贴子相关图片: 2 bj3 2 I S/ Y2 M! , e9 q: a30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (49.03 KB) 1 qs7 ! H4 y2 L, t8 m* 6 d! C) Z3 k ! R* B, A; i* | 不过处于经济型考虑，怠速工况时电磁离合器是断开的，也就是说怠速时压缩比并没有与发动机动力相连，不过只要踩下油门电磁离合器可以迅速连接发动机动力。所以机械增压能够给汽车带来很好的低转扭矩，让起步时冲进十足。虽然克服了涡轮增压器迟滞的缺陷，单机械增压也并非完美。由于它需要消耗发动力动力，而且增压器中的两个转子相互摩擦会损耗大量的能量。在低转速时，由于转速低损耗也就小，但如果处于高转速工况，那么这样能量损耗是非常大的。不仅经济性差，高转动力性也要受到影响。: S& w9 B3 u# W2 M7 K+ F% u图为大众TSI发动机上使用的机械增压器 * W9 l l- h Ee. a3 Z贴子相关图片: 0 O/ L& K0 8 x3 u30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (51.04 KB) $ F2 Y( 0 Q8 X1 cY& P. u) j1 m: o! r! e* b+ L j 所以涡轮增压和机械增压都有着各自的先天缺陷，而这两种增压方式的优缺点又是相互互补的。大众就是利用了这两种增压性能优缺点的互补性开发出了TSI双增压系统。那么现在再看TSI就很好理解了。他是涡轮增压与机械增压的相结合。也就是说，TSI发动机拥有两套增压系统，一套靠涡轮压缩进气，另一套靠罗兹压气机压缩进气。当然，它们什么时候起作用是由电脑说了算的。电脑即能够控制进排气旁通阀的开闭，也能控制机械增压器与发动机相连接的电磁离合器的开闭。5 |: J% C. I0 n- d Q图为大众TSI双增压系统 5 y% n: g8 r D Y0 * M3 |% P0 b6 P贴子相关图片: % A: 9 I# e( c, G. 0 u30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (50.79 KB) ! V! K* b0 u# L& P2 k& C) H l t6 n/ J如图，机械增压器和涡轮增压器在进气道中是被串联在一起的。空气从空气过滤器进入到进气管以后，首先要经过机械增压器，然后通过进气管的引导再经过涡轮增压器，最后进入到进气歧管当中去。虽然机械增压器和涡轮增压器是相互串联在一起的，但两者并不都是同时工作。d) _ ?& V: 7 q图为大众1.4升TSI发动机进气增压结构 $ b. u; m, - 1 I* R8 l贴子相关图片: $ F2 v- m8 YD30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (50.95 KB) ! X. j0 C$ 4 o l9 B1 W( X* E) x! W: n$ $ Z当发动机处于怠速工况时（通过节气阀开度传感器可以测得），机械增压器的电磁离合器是分离的，此时发动机与机械增压器之间动力是断开的（这就意味着增压器没有消耗发动机功率），而且机械增压器附近的进气旁通阀打开，空气并没有流经机械增压器，而是从旁通阀直接吸入；到了涡轮增压器的位置，涡轮增压的进气旁通阀也是打开的，这就相当于进气绕过了涡轮，直接被吸入气缸。也就是说在怠速工况时，涡轮增压器和机械增压器都是不工作的，这相当于一台自然吸气发动机。 4 4 Q- G: E2 T! r贴子相关图片: J; g9 f- U! l 30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (55.79 KB) # L# i- g9 j& P % t4 l# K: t; G; f+ F当发动机在部分负荷工况下低转速运转时（通过节气阀传感器检测到又少许油门开度，而且通过发动机转速传感器检测到转速处于低速运转），电脑会接通机械增压器的电磁离分离，并且关闭机械增压旁通阀，让机械增压器开始工作，此时的增压值为1.2bar.我们知道机械增压器有增强低速扭矩的特点，而且在低转速时对发动机功率的消耗并不大。所以既能够获得良好的油门相应，又能够增大发动机扭矩输出。当发动机超过1500转时，涡轮开始介入，此时的增压值提高到2.5bar。当发动机转速达到3500转/分以上的高转速时，机械增压器开始停止增压，此时完全依靠涡轮增压来进行增压，增压值从2.5bar降到1.3bar。因为我们知道一旦转速上升，机械增压器会消耗大量发动机能量，而中高转速是涡轮增压的强项，这样不仅避免了涡轮迟滞，让涡轮有足够的加速时间，还在很大程度上增加了低转扭矩，降低高转速时机械增压器产生的噪音。这样彻底解决了两种增压方式的缺陷，达到了一种完美增压的效果。 ( . u3 w; N8 M9 J4 z贴子相关图片: + g- b) y, y2 h* / P5 t2 L30-3-2008 21:16:03 上传下载附件 (43.31 KB) O9 a6 s& , U- ) H( + ( g2 J8 z1 w- E& N2 W目前大众已经在旗下的高尔夫G和新途安上配备了改发动机，排量虽然只有1.4L但是在双增压的作用下能释放出200匹的动力，这样的动力用在高尔夫V这么大的A级车上动力性是非常惊人的。这也使得高尔夫GT成为了十足的小钢炮。由于双增压能极大的提高发动机的工作效率，所以一台4气缸尽1.4L排量的发动机能释放出6缸3.0L发动机的动力，但体积却比6缸发动机要小得多。大众一汽发动机（大连）有限公司生产的EA888系列1.8l TFSI涡轮增压汽油直喷发动机是德国大众汽车集团旗下的奥迪公司开发的新一代发动机。该发动机项目在中国大连是与奥迪公司在欧洲的项目同步进行的。这种发动机在大众一汽发动机（大连）有限公司的生产标志着拥有德国奥迪最新技术的TFSI发动机国产化的圆满成功。 4 m A5 a4 T) e1 q. Z: C* c, m8 P. D% BEA888系列1.8l TFSI涡轮增压燃油直喷发动机为直列4缸4阀汽油发动机。它实现了高性能、高技术、节能及环保的完美结合。& T1 w( N* s( n! Q; Q) 2 a S2 I* n3 t! h/ UEA888系列1.8l TFSI涡轮增压汽油直喷发动机( p! C8 Y: g7 b( : Z. v) X用户能够从EA888 1.8l TFSI涡轮增压汽油直喷发动机得到的益处归纳如下：, T# C8 J1 E8 i 输出更高的扭矩和功率，输出扭矩比目前的1.8l TMPI提高20%8 d* R% D- p9 E$ O$ Q# L8 k1 6 A缸内容积：1.798cm3 g0 U3 Y/ O! 0 v 功率：118KW转速：5000-6200转/每分& k- r6 i, E% i7 PL4 w. D 扭矩：250牛顿米 转速：1500-4200转/每分5 % y+ e2 ?7 r I+ p, 8 qt* 1 U, J/ I E $ G4 h* g7 B- W* F% t$ c2 C! K/ G- r. M0 W4 g$ |) N9 l! e1.8TFSI涡轮增压汽油直喷发动机功率扭矩图 E, n5 T5 U: V4 q% X% h; O此款发动机配备了按需控制的燃油供给系统，可变进气歧管帆板以及进气凸轮轴连续可调装置。与传统发动机相比，它能够根据需要适时、精确地将燃油直接喷入发动机气缸内并实现燃烧，从而获得低转速时大扭矩的性能（转速：1500转/分钟；扭矩：250牛顿米）。 M( Q7 H/ i * v6 r7 O+ J: K- V 而且在转速1500-4200转/分钟范围内保持大扭矩特性，这就提高了速度和加速度与档位的弹性，尤其适用中国用户低速挂高档的习惯。: a2 U x, ?; M e* 节省燃油2 7 Q8 f2 i$ p / D, o) 2 Z与目前的1.8l TMPI发动机相比，1.8l TFSI发动机燃油消耗量要降低6左右。这是因为TFSI发动机拥有两大节省燃油关键要素：涡轮增压技术和燃油精确控制技术。首先，介绍一下TFSI涡轮增压燃油直喷发动机的涡轮增压技术。涡轮增压器相当于一个空气压缩机，它利用发动机排出的废气作为推动涡轮的动力，涡轮带动叶轮，将空气压缩进入汽缸，随着发动机转速的加快，空气被压缩的程度就越大，发动机的进气量也就相应得到增加，空气增多，燃烧自然更彻底，排放更干净。- e: j* Pf, 因此，涡轮增压器不仅可以在提供更好的燃油经济性的基础上增加发动机的输出功率，保证驾驶乐趣，还可以满足环保的要求，这是其省油的技术秘诀之一。 H& 2 l( y |2 % J0 y/ o# d! X4 R8 n% 1 # s涡轮增压器! Z$ d0 u5 j5 OJ其次，再介绍一下燃油精确控制概念，这是其省油的另一秘诀。在此款TFSI直喷燃油发动机中，进气凸轮轴端部四边形结构的一周旋转在滚动挺杆的作用下实现了高压泵的四次往复运动，并且在油压阀和行车电脑的精确配合下，实现了不同工况不等量燃油的缸内喷射过程。燃油精确控制概念是指在高压泵进行一次往复运动的过程中，行车电脑会根据当前工况条件控制燃油控制阀适时打开和关闭燃油高压泵的进口阀。+ 7 Q) H8 n$ 9 V9 J# l; M: 在高负载工况下，燃油控制阀会在高压泵的吸油过程结束后进行压缩过程时及早关闭高压泵的进口阀并打开出口阀，将较多的燃油通过电磁喷射阀喷射到缸内。而在低负载工况下，燃油控制阀会在高压泵的吸油过程结束后进行压缩过程时，在行车电脑的控制下保持高压泵的进口阀的开启状态和出口阀的闭合状态，将过多的燃油通过高压泵进口阀排回到从油箱来的储油管中。) a4 O( O9 P3 S3 T% 而在随后的进口阀闭合和出口阀开启状态下，保证缸内做功所必须的燃油还会喷射到缸内。这种受精确控制的缸内直喷必然节省大量燃油的消耗。+ : p. M I: Q1 VU& 5 U6 O# a- h& O5 a燃油供给系统( M5 i& R3 Z% e5 d$ T再次，此款发动机的电磁喷射阀所喷射的燃油是夹角为50度的6股喷射流。与普通电喷阀所产生的喷射流相比，喷射流形式更可控，更能减少燃油在火花塞周围的稀释。从而提高燃油的利用率。6 f: g: ?( y t+ n5 # / y% k% q* I+ q$ p1 D. _5 t/ f, a2 K燃油的缸内喷射* 4 N6 j! N, W9 z/ V 环保 v: G* K5 ?! K- ; B$ aEA888系列1.8l TFSI涡轮增压燃油直喷发动机排放已经达到欧4尾气排放标准。此款发动机在提供更大的输出功率和扭矩的同时，进一步提高了发动机的燃油经济性并降低排放。0 y* 1 P- p, 1 v1 P% 3 p 在2008年绿色奥运的号召下，此种高性能环保型汽油发动机必将在竞争曰益激烈的国内发动机市场占有一席之地。+ b7 Y8 & 6 nH3 c! D2 d n: y, M) ps, T1 ?( O6 f) f0 q/ L$ G. H* z6 A# A欧盟汽车尾气排放标准- ) D2 G! 0 c8 C- V从以上表格中可以看出对汽油发动机欧3排放标准是在2001年1月1曰在欧盟国家开始实施，其标准为一氧化碳每公里排放2.3克。而欧4排放标准是在2006年1月1曰在欧盟国家开始实施，其标准为一氧化碳每公里排放1克。8 j: O1 v C9 * A) o8 hEA888系列1.8TFSI涡轮增压燃油直喷发动机拥有以下特殊部件和结构，从而增加发动机结构的刚度和稳定性，减少了发动机的振动，从而达到了降低噪声的目的。; m# u# l# J; v+ p/ y( b 运转噪音低 % G) m- I( Z! V/ Q* k; |! p Sa.两根平衡轴3 Rw9 ?* n7 B. Y在发动机缸体内安放两个平衡轴，利用两根平衡轴自身的旋转抵消发动机的震动，增强发动机动平衡状态特性，从而降低噪音和减小油底壳内出来的机油泡沫。# f- 9 q) : q* b2 w! J3 r7 ?. 8 k* ) S8 T1 x0 K带有双平衡轴的缸体4 J1 N0 ; K6 t! E; M( 1 F3 h) d3 B! + V. C平衡轴的驱动6 n+ h2 r; A0 _b.轴瓦和瓦盖在曲轴箱中的固定, s- Y3 g3 y, 0 _, H! X( P. A目前市场上传统发动机每个轴瓦上有两个螺栓，实现轴瓦在缸体上垂直方向的固定；此款新型发动机在此基础上又多加了六个螺栓，增加了轴瓦在缸体上水平方向的固定。