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尽燃每滴油 大众TSI涡轮增压直喷发动机

2009年09月29日 19:05爱卡汽车网【大 中 小】 【打印】 共有评论0条

只有实现“尽燃每滴油”——也就是我们常说的“使燃油充分燃烧”，才能将每一滴燃油所储存的能量全部转化成动力，产生更强的动力输出，消耗更少的燃料，产生更低的排放。大众汽车TSI发动机采用先进的缸内直喷和涡轮增压技术，显著提高了发动机效率，以低油耗、低排放产生更为强劲的动力。

缸内直喷技术

在发动机技术进步的历程中，油气混合技术一直是最为重要的技术课题之一。只有实现燃油与进气按照精确的比例均匀混合，才能实现“尽燃每滴油”。

发动机油气混合技术的发展经历了从化油器，单点喷射到多点喷射和缸内直喷等几个重要阶段。

化油器：应用真空原理将燃油在化油器中被进入的空气打散成雾，伴随空气被“吸入汽缸。由于是利用简单的机械结构控制供油量，所以，无法实现准确的按需供油。

单点喷射：以喷油嘴取代了化油器，燃油供应进入了燃油“喷射”时代，并且实现了电子控制，供油量精确度有所提高。但是，化油器和单点喷射存在一个共性的缺陷，燃油雾化与进气混合的位置处于进气管距离气缸的最远端，油气混合后，要分配给各个气缸，无法实现精确的按比例并且均匀的油气混合，所以，油耗高，动力低。

多点喷射：每个气缸都由单独的喷油嘴喷射燃油。燃油喷嘴安装于进气管最靠近气缸的位置，燃油喷射与进气混合在进气门之前。多点喷射能够按照每个气缸的需求实现精确的按需供油，因此，显著降低了油耗和排放。但是，这种“缸外喷射混合”的缺点在于，进入气缸的混合气只能够通过气门的开闭来被动控制，不能完全适应发动机不同工况的需求。并且，油气混合受进气气流的影响较大，还会吸附在进气管壁和气门上形成积碳，造成浪费，并影响发动机性能。

缸内直喷：燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混合。喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，真正实现了“尽燃每滴油”。

从燃油喷射技术发展的轨迹可以看出，燃油喷射与进气混合的位置离气缸越来越近，最终发展到在气缸内进行。由于燃油喷射雾化的形成与油气的混合就在汽缸内进行，对供油量与油气均匀混合的控制精度得以提高，并且可实现精确点火，因而，燃烧更加迅速、充分，动力的爆发当然就会更为猛烈，动态响应更佳，功率与扭矩同时增加，燃油消耗明显降低，排放也更低。

缸内直喷技术无疑是汽车发动机技术发展过程中的最新成就。

均质燃烧

TSI发动机的缸内直喷技术使雾化喷入的燃油与进气得到精确、充分、均匀的混合，并充满整个气缸，全工况实现均质燃烧。燃油充分燃烧，也就充分发挥了每一滴燃油所储存的能量，使发动机产生高动力输出，并且发动机动态响应好，同时，燃油消耗也保持在较低水平。

关于分层燃烧：分层燃烧属于“稀薄燃烧”，也就是燃油少，空气多，为降低油耗带来一定好处。数年前，大众汽车在欧洲市场销售的车型上曾经用过这一技术。而如今，大众汽车的TSI发动机已经不再使用分层燃烧了。其原因是：“稀燃”会导致排放中氮氧化物的增加。另外，TSI发动机采用了增压、提高压缩比等有助于提高动力的技术，使缸内燃烧温度有所升高，同样也会导致氮氧化物排放的增加。为此，就要增加废气后处理系统来降低排放。而这样的后处理系统对燃油质量又提出了更高的需求，会导致消费者使用成本增加。所以，相对于后处理系统增加的成本，分层燃烧技术所节省的燃油就显得不划算了，因此，“分层燃烧”技术已经不再应用了。大众汽车的分层燃烧技术仅在欧洲境内销售的车型上使用过（因为欧洲市场上销售的燃油的硫含量低），而出口到其他国家的车型都没有采用过“分层燃烧”。

涡轮增压技术

增压技术的最大好处是它在不增加发动机排量的情况下，大幅提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机，利用发动机排出的废气推动涡轮高速旋转，将空气压缩进入气缸。随着发动机转速加快，废气排出速度加快，使涡轮转速也加快，空气压缩程度就加大，发动机的进气量就相应增加，从而提高发动机动力。所以说，涡轮增压器通过增加发动机进气量，在不增加排量的情况下却得到了增大发动机排量的效果。由于涡轮增压器的驱动是来自发动机排气，不需要额外的动力，与其他增压方式相比，涡轮增压的效率更高，能耗更低。

也是由于涡轮增压器是由废气驱动增压，所以，要在发动机达到一定转速时才能启动，因此，涡轮增压器存在一定的“滞后”，这是其固有特点。大众汽车改进设计了TSI发动机的涡轮增压器，如：对涡轮叶片进行了空气动力学优化，使进气气流的分布状态有助于降低能量损耗，令涡轮增压器能够更早更快地起动，动态响应更加灵敏。所以，大众汽车TSI发动机增压器的滞后感觉已大幅降低。另外，大众汽车对TSI发动机的冷却系统也进行了优化设计，使冷却效果显著提高。以前的涡轮增压装置在使用、维护和保养等方面比较麻烦，比如高速长时间行车后不能马上熄灭发动机，否则涡轮增压器容易在冷却不好的情况下产生内部润滑油的结焦，进而损害增压器。TSI发动机已充分考虑车主的使用便利性，润滑冷却系统采用更为先进的设计，很好地解决了上述问题，不会对车主的使用和维护增加额外的负担。

此外，涡轮增压器不是易耗部件，在正常使用和保养的情况下，涡轮增压器的寿命是和发动机的寿命相同的。

增压直喷发动机的优势

缸内直喷和增压技术的应用实现了动力的提升，最明显的优势特征在于TSI发动机在低转速时即可产生高扭矩，并在一个很宽的转速范围内保持最大扭矩输出，动力输出持续饱满，为驾驶者带来更多驾驶乐趣。然而，却不再以高油耗和高排放为代价，实现了节能、环保、动力的多重收获。

采用缸内直喷和增压技术而不是通过加大排量来提升发动机动力，是发动机技术发展的方向，并且符合节能环保的要求：首先，在城市中走走停停，发动机最主要的工况集中在中小负荷，那么大排量发动机要经常把节气门开度放在很小的位置，造成巨大的泵气损失；而此时涡轮增压器不参与工作，TSI发动机就相当于一款排量低的发动机，显现出节省燃油的优势；而在高负荷时，TSI发动机则通过涡轮增压增加进气量，从而产生更高的动力，达到与大排量发动机相同甚至更优的动力性能。其次，发动机排量减小可以有效降低发动机的体积和重量，对于整车布置和降低油耗都有直接的好处。大众汽车拥有领先成熟的涡轮增压直喷发动机技术，在全球范围销售的装备TSI发动机的车辆已经超过200多万辆，确立了大众汽车在发动机技术领域的领先地位。

大众汽车TSI发动机及技术亮点

大众汽车目前有3款TSI发动机已实现了中国本地化生产，将最先进的发动机技术奉献给中国消费者。

采用缸内直喷和涡轮增压技术已成为发动机技术发展趋势，大众汽车的TSI发动机更应用了许多独到的先进技术，进一步巩固了大众汽车技术领先者的地位。如：采用双平衡轴技术降低振动和噪音；轴瓦和瓦盖的固定应用了强化的并形成空间垂直的固定方式，显著增强了发动机的刚性；静音链条的使用不仅降低了运行噪音，提高了精度，且终身免维护，免去了用户维护和更换的麻烦。

TSI发动机更强劲的燃烧爆发力对发动机材料的抵抗热冲击效应的能力及稳定性等提出了高的要求，因此，采用增压技术的发动机大多采用铸铁缸体。但是，铸铁材料较重成为其劣势。大众汽车应用薄壁铸铁技术生产TSI发动机的缸体，在确保发动机强度和性能的前提下，有效降低了重量，为降低油耗带来了直接的好处。

为降低重量以降低油耗，大众汽车的工程师对TSI发动机任何一个可能降低重量的部件都潜心开发，比如：1.8/2.0 TSI发动机即采用一个铝合金附件支架来组合安装发电机、空调压缩机、皮带张紧器、机油滤清器等多个部件。这种设计与传统发动机每个零件都单独使用一个支架相比，大幅降低了重量，有助于油耗的降低；紧凑的设计减少了零件数量，也降低了用户的成本，维护更换也更为方便。

大众汽车TSI发动机给消费者带来益处

1. 动力更充沛——“高、宽、平”是TSI发动机扭矩曲线的特征，“低转速即可产生高扭矩”以及“在宽转速范围持续最大扭矩输出”的优点，带来了优异的加速性能，为驾驶者带来更多驾驶乐趣。

2. 降低油耗——涡轮增压和缸内直喷技术均有助于降低油耗，2项技术的结合应用更有叠加效果，带来更为出色燃油经济性。降低燃油费用。

3. 安静平顺——大众汽车的TSI发动机采用了先进的设计，如采用双平衡轴，静音链条等，使振动和噪音得到明显改善。

4. 税费优惠——TSI发动机动力强劲，实现了以更低的排量获得相当于更大排量发动机的动力，消费者可以享受到消费税费等政策方面的优惠。

5. 绿色环保——均已满足欧4标准，并具有很强的技术潜力，能够满足更严格的排放法规，对今后可以预见的税收和限行政策等都具有优势。

6. 引领潮流——TSI是当今最先进的汽油发动机，同时也是今后的发展方向。在大众汽车推出多款TSI车型后，其它厂家也在逐步跟进。TSI发动机也在一定程度上为车主带来使用先进技术、引领技术潮流的优越感。