详细剖析大众新款90千瓦TSI 发动机

除了目前的双增压（涡轮增压器+机械增压器）170马力和140马力TSI发动机 之外，这款发动机成为了 TSI发动机系列的第三名新成员。这款发动机和上述大 马力TSI发动机一样，使用的都是同样的1.4升铁质曲柄轴箱，然而，这款发动 机不再是双增压设计了，机械增压器没有了，但保留了涡轮增压器。这款新的 122马力（90千瓦）TSI发动机意在取代当前的1.6升FSI发动机（85千瓦/115 马力），其扭矩峰值为200牛米，比1.6升FSI发动机多出了 30%，此外发动 机的油耗也降低了 6%。新款发动机的扭矩曲线令人印象深刻，在转速为1250转 /分时就可以达到扭矩峰值的80%，并能够在转速为1500转/分和3500转/分之 间保持输出100%的扭矩。新款大众90千瓦TSI发动机大众TSI发动机概述以最低的油耗输出最大的动力：在非常短的时间段内，这个新特点就使得TSI四缸发动机成为了新一代大众发动机的代名词：燃油经济性良好，同时又不 失运动特质。性能规格：125千瓦/170马力和103千瓦/140马力。高尔夫、高 尔夫Variant、高尔夫Plus、捷达和途安装配的都是这两款发动机。这两款发动 机在2006年获得了令人羡慕的“年度最佳发动机奖”，2007年又蝉联了这一桂 冠。如今，大众公司又推出了第三款TSI发动机；这款发动机的最大输出功率为 90千瓦/122马力，将被首先装配到今年的高尔夫车系上。新款TSI发动机将会取代85千瓦/115马力的中型1.6升FSI发动机。新款 涡轮增压发动机的决定性优势在于：除了该发动机的油耗降低了大约6%之外， 发动机的最大输出功率和扭矩峰值也都有了大幅度的提升。另外，由于该款发动 机的排量比较小，所以车辆的各种税款也比较低。与1.6升FSI发动机相比，这 款发动机的扭矩峰值增加了将近30%，达到了 200牛米。而且在转速达到1500 转/分时发动机就可以达到峰值扭矩了。此外，在1250转/分的低转速下，发动 机获得的扭矩就已经达到了峰值的80%。与其前一代发动机相比，TSI在低转速 时获得的扭矩提升了高达66%。发动机的燃油经济性则是它的另一个优势：由于发动机可以在转速从1500 转/分到3500转/分之间的范围内获得峰值扭矩，而这种状况是非常理想的，所 以它使得发动机可以达到比较大的齿轮传动比，并因此达到节约燃油的效果。这 也是为什么大众公司正计划将这款发动机与世界上第一款水平七速双离合器变 速箱（DSG）搭配的原因所在。这款变速箱也将会在2007年推出。大众新款90千瓦TSI发动机为了有效地降低油耗并提升驾驶动力，可以采取如下一些措施：采用汽油直 接喷射技术、改善发动机的进气系统和降低发动机排量。大众公司在其TSI发动 机系列时采用的刚好也是上述办法：降低发动机排量，因此减小了摩擦和节流阀 调整的损失，结果就带来了较低的油耗和更高水平的发动机效率。基于不同的性 能等级，这可以通过两种方式做到，一种是采用涡轮增压器和机械增压器的双增 压设计，一种是只使用特别开发的涡轮增压器，新款TSI发动机采取的就是后一 种方式。TSI发动机在从5000转/分到6400转/分的较大转速范围内都可以达到90千瓦的最大输出功率，而且还具有144牛米/升的较大比力矩，因此，虽然没有了机械增压器，该款发动机依然可以在较低的发动机转速下表现出异常敏捷的反馈性能。该款发动机并没有涡轮孔，对于充气混合物，大众公司使用了发动机充 气和直接喷射相结合的办法，这在其TDI发动机和TSI发动机上都是一样的。非 常明显，汽油直接喷射和发动机充气都是对彼此的理想补充，两者的高效组合成 就了前所未来的效率提升。发动机基本布局1.4升TSI发动机是新一代EA 111发动机系列中的一款直列16V四缸发动机，排量为1390立方厘米，汽缸间距为82毫米，缸径/行程比为76.5毫米比 75.6毫米，采用了电子汽油直接喷射技术、汽缸选择性防爆控制的电子绘图点 火装置、涡轮增压器和中冷装置。TSI发动机的压缩比为10:1，对于一款涡轮增 压发动机来说，这个比率相对比较高，此外，发动机的燃料是更为经济的95号 高级无铅汽油。新一代的压力泵确保了喷射系统能够获得最佳的高压喷射效 果。新款TSI发动机的一个开发焦点就是进一步减小摩擦损失。在进气口没有 移动充气瓣阀的情况下，燃烧过程的最新发展和进气口的重新设计使得做到这一 点成为了可能。规格说明中还列出了一个明确的要求，那就是要让轿车必须达到 和涡轮增压TSI发动机类似的灵活性水平。而且这还不是全部的要求：TSI还必 须是可以大规模量产的发动机，并能用于从入门级车型到帕萨特的一系列大众汽 车。90千瓦发动机和其两位功率更为强劲的兄弟一样，都装配有如下组件：开敞式结构的灰色铸铁汽缸曲柄轴箱（确保汽缸的上部区域能够获得最佳 的冷却效果）。集成有加油器、曲柄轴箱通风和滤油器模块的定时箱。水压拉紧齿链驱动的阀组，齿链动力强劲而且非常实用。钢质曲轴连接杆新款TSI发动机特点更轻的发动机重量140马力和170马力的TSI发动机已经属于轻量级选手了。不过，如果就此 停步不前，那就意味着退步。所以，大众公司继续寻求能够进一步减轻新款TSI 发动机重量的办法。活塞和安全阀都采用轻质铸件设计，非对称气门杆和气缸壁 的厚度都进行了几何学优化，以便能够更佳地承载相应的负荷。发动机的重量就 是这样一克一克地减轻的。气缸盖的基本理念也是基于更为强劲的TSI发动机设 定的，通过对结构进行优化，其重量可以减轻600克左右。大众公司的工程师们还重新改装了进气口。基于大型TSI发动机，新的开发 目标就是在没有移动充气瓣阀的情况下，形成漩涡和进行翻滚的动作也能达到一个较高的水平，这一点在前面已经提到过了。此外，新的进气口还进行了大幅度 的改装。其优点在于：在发动机宽泛的操作范围内，可能实现更迅速和更有效的 燃烧过程，并因此使得发动机的油耗更低，运行更为顺滑。TSI发动机的阀组通过两个凸轮轴进行驱动，也通过调整入口端进一步优化 了。各种不同的调整在此处也实现了减轻重量的目的：每个凸轮轴的重量都减轻 了 304克。要知道，每一克重量都是非常重要的。这也是为什么气缸盖罩的重量 也减轻了 150克的原因所在。总体来说，与125千瓦的TSI发动机相比，90千 瓦TSI发动机的重量减轻了 14000克，也就是14公斤。重新设计的涡轮增压器涡轮增压器采用了紧凑型设计，所以在重量上也实现了优化。为了符合整体 的设计理念，最佳的动力性能和最低的油耗永远都是第一位的考虑。涡轮增压器 的反应非常迅速，进气凸轮和排气凸轮都比较窄，进气凸轮轴还有一个调节器， 这一切共同作用确保了发动机能够在较低的1250转/分的转速下获得200牛米 扭矩峰值的 80%。即便是在高转速的情况下，发动机的进气操作也能完成的非常 漂亮，而且损耗很低，这得益于整体排气歧管和排气涡轮的精心优化。涡轮增压 器的最高转速可达 22 万转/分。电子控制的空气转换阀被直接集成到了增压器的压缩机壳体内。该转换阀相 对于气动阀的优势在于：其结构更为紧凑，也没有后者那么复杂。此外，其转换 反应时间非常短，因此涡轮增压器总可以在最佳状态下工作，即便是在节流阀调 整非常突然的情况下也是如此。电子控制的空气转换阀第一次应用是在当前的高 尔夫GTI的涡轮增压发动机上。新款 TSI 发动机的一个创新之处在于其水流式中间冷却器，该冷却器被安装 在了进气口的位置。它是独立于发动机冷却系统的一个低温循环回路的一部分。 该冷却器的优点：与使用前置中间冷却器的传统做法相比，进气系统的容积更小 了。从数字上来说，将容积从 11.0 升减小到 4.8 升是有可能的。这将大幅度缩 短将进气口进气压力提高到 1700 毫巴所需的时间。结果就是：由于将燃烧室充 满所需的延迟时间实现了最小化，所以发动机的动力得到了显著的提升。驾驶装 配有122 马力 TSI 发动机的大众汽车的人可以体验到这种澎湃的动力。改良的喷射技术电子直接喷射技术使用了最新研发的高压喷射阀，该喷射阀有六个燃料喷射 孔。相关背景：这种类型的多孔高压喷射阀第一次使用是在“大型”的TSI发动 机上。然而，在“小型”的TSI发动机上，喷射方式有了极大的调整。由于有了 新设计的六个喷射管，所以燃料混合物可以更有效地分布在燃烧室内，这也迎合 了这款发动机的特定需要。这种喷射方式让调整点火时间成为可能，其结果之一 就是碳氢化合物的排量大大降低了。喷射器本身被安装在了进气口和汽缸盖垫圈 之间的位置；最大喷射压力可达 110bar。