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大众TSI发动机的结构特点与工作原理
作者: 蒋浩丰 来源: 汽车维护与修理 日期: 2012年10月刊

TSI的含义是带涡轮增压的缸内直喷发动机。缸内直喷的目的是尽可能地降低燃油消耗和废气排放。低油耗和低排放使得车辆的运行成本降低;由于减轻了发动机重量,在节省原材料的同时降低了制造成本。

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途观车TSI发动机的结构特点
型号为CEA和CGM的两款汽油直喷发动机是德国大众发动机技术的最新成果,在保证高可靠性的前提条件下,同时拥有非常好的性能指标,此两款发动机分别应用于途观1.8 TSI轿车2.0 TSI轿车上。途观车1.8 TSI发动机外形如图1所示,性能参数如表1所列。
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途观车1.8 TSI发动机采用4气门技术、灰铸铁气缸体、发动机气缸体内置双平衡轴、机油泵由链条驱动、具有进气可调的进气歧管、连续可调进气门正时系统、多点高压喷射单元和带有增压压力控制的涡轮增压器等先进技术。下面重点分析气缸体、曲柄连杆机构、内置双平衡轴和进气可调的进气歧管技术的特点。

1.1  发动机气缸体
发动机气缸体由灰铸铁制成,气缸缸径为82.5mm,活塞行程为84.1mm。气缸的工作镜面经过射流珩磨工艺处理。

1.2  曲柄连杆机构
曲柄连杆机构如图2所示,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
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曲轴由经过感应淬火的钢材制咸,为了达到内部的一个最佳平衡,它拥有5个轴承和8个配重。目前市场上传统发动机每个轴瓦上有2个螺栓,实现轴瓦在气缸体上垂直方向的固定,途观车此款新型发动机又多加了6个螺栓横向连接轴承盖与曲轴箱,增加了轴瓦在气缸体上水平方向的固定。这种结构设计不仅减小了轴瓦径向窜动,而且增加了发动机的刚性,从而减小其振动。
    
为了更好地进行力的分配,连杆头设计成梯形,活塞连杆瓦用黄铜合金制成,上面的轴承盖和下面的轴承盖用不同的材料制成。

活塞上端部分使用的是一个环形托架,另外还保留了活塞套的轻型结构,及石墨涂层,这样就能达到一种长久的耐用性。运行的高度平静性和极小的摩擦损失。活塞顶部新颖的凹面造型对于在气缸内部产生最佳的均匀混合气起到了重要的作用。

1.3  内置双平衡轴设计
四缸发动机在4000r/min以上时,振动通过车身传递变得明显起来,令人不快的嗡嗡声降低了车辆的舒适性,这种振动是由惯性力引起的,可以用带平衡重的轴以相反方向转动加以抵消。如图3所示,途观1.8 TSI发动机双平衡轴采用石墨铸铁并有3道轴承支撑,平衡轴安装于铸铝轴承座里,由平衡轴链条驱动,由于存在换向齿轮,因此2根轴的旋转方向相反,平衡轴的交互运动消除了发动机纵向惯性。
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1.4  可调进气的进气歧管
    
途观车TSI发动机进气有两种方式,第一种方式是吸入的空气通过关闭的进气歧管翻板从涡旋板上方被引入燃烧室内,这种空气进气方式用于分层充气模式(图4)。
第二种方式是发动机转速在3000r/min以上时,吸入的空气通过打开的进气歧管翻板从涡旋板上、下方被引入到燃烧室内。这种空气进气方式可实现均质模式(图5)。
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途观车TSI发动机的工作原理
    
缸内直喷技术中,喷油器设置在进、排气门之间,通过高压燃油泵提供所需的100bar(1bar=100kPa)以上的压力,将汽油提供给位于气缸内的喷油器,如图6所示。然后通过ECU控制喷油器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室,其控制精确度接近毫秒,关键是要考虑喷油器的安装,必须在气缸上部留给其一定的空间,由于气缸顶部已经布置了火花塞和多个气门,已经相当紧凑,所以将其布置在靠近进气门侧。缸内直喷发动机对燃油品质的要求比较高,途观车TSI发动机必须使用97号汽油且建议使用上海大众生产的
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(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:jack)

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