TSI汽油發(fā)動機.doc

1緒論1 緒論1.1 選題背景隨著當今汽車行業(yè)技術的迅猛發(fā)展，汽車發(fā)動機追求的是一種節(jié)能、低排、高性能的方向，德國大眾汽車公司在2007年開發(fā)出來的一款發(fā)動機就同時具備了小巧、寧靜、節(jié)能、大轉矩和高環(huán)保性能。它就是雙增壓缸內(nèi)分層直噴汽油發(fā)動機( Twincharged Stratified Injection,TSI)，汽油發(fā)動機具備了高壓、分層直噴、增壓、精密等諸多現(xiàn)代發(fā)動機技術特點。 具有高效節(jié)能、轉矩與功率大、更加環(huán)保以及體積小巧、噪聲低等性能特點，同時TSI在沒有采用可變壓縮比、閉缸控制等復雜技術的前提下減小了排量，節(jié)約了很大的成本。降低排量的同時提升發(fā)動機動力性是未來發(fā)動機技術的發(fā)展的方向，更符合節(jié)能環(huán)保的要求。大眾汽車TSI汽油發(fā)動機以渦輪增壓和機械增壓，再加上缸內(nèi)直噴技術實現(xiàn)了對發(fā)動機動力的提升，同時又憑借新一代空氣動力學優(yōu)化，讓進氣氣流的分布狀態(tài)有助于降低能量損耗，從而達到使渦輪增壓器能夠更早更快起動、動態(tài)響應更加靈敏。其最明顯的優(yōu)勢特征在于TSI汽油發(fā)動機在低轉速時即可產(chǎn)生高扭矩，并在一個很寬的轉速范圍內(nèi)保持最大扭矩輸出，動力輸出持續(xù)飽滿。TSI汽油發(fā)動機的雙增壓技術實現(xiàn)了機械增壓與渦輪增壓的完美結合，成功解決了增壓器之間的協(xié)調(diào)，兩種增壓器優(yōu)勢互補，并與發(fā)動機工況實現(xiàn)優(yōu)化的匹配。因為其優(yōu)異的性能，符合了發(fā)動機節(jié)能、低排、高性能的發(fā)展方向。所以被很多車型所運用，如大眾CC、奧迪A4L、進口尚酷等，車上配置的都是TSI汽油發(fā)動機，而且這些車型的銷量也非常的可觀。 1.2 研究的目的及意義通過研究分析大眾TSI汽油發(fā)動機的關鍵技術，要了解它小巧、寧靜、節(jié)能、大轉矩和高環(huán)保性能的特點所在。在油價不斷上漲的今天，社會提倡資源節(jié)約型社會，任何事都講究高效率。小排量、高效率的發(fā)動機被越來越多的人所青睞。而大眾公司新開發(fā)的TSI汽油發(fā)動機正是順應了社會的需要，TSI汽油發(fā)動機運用了發(fā)動機最先進的技術，它融合了TDI柴油機和FSI汽油機的設計理念，采用了雙增壓技術，同時能夠滿足了高效率和大功率的要求，通過分析大眾TSI汽油發(fā)動機的關鍵技術與原理，要掌握渦輪增壓和機械增壓技術之間是怎樣結合在一起的，以及TSI汽油發(fā)動機運用的缸內(nèi)直噴技術。要從分析的過程中了解該發(fā)動機節(jié)能高效環(huán)保和大扭矩的特點所在，并要求深入掌握該發(fā)動機的各種技術。 在城市中走走停停，發(fā)動機最主要的工況集中在中小負荷，這使大排量發(fā)動機不得不經(jīng)常把節(jié)氣門開度放在很小的位置，造成巨大的泵氣損失；而在同樣情況下，大眾TSI汽油發(fā)動機的渦輪增壓器并不參與工作，相當于一款低排量的自然吸氣發(fā)動機，顯現(xiàn)出節(jié)省燃油的優(yōu)勢；而在高負荷時，TSI汽油發(fā)動機則通過渦輪增壓增加進氣量，從而產(chǎn)生更高的動力，達到與大排量發(fā)動機相同甚至更優(yōu)的動力性能。此外，發(fā)動機排量減小可以有效降低發(fā)動機的體積和重量，對于整車布置和降低油耗都會帶來直接的益處。 雖然TSI汽油發(fā)動機有著許多優(yōu)異的性能，但是也存在著許多弊端，如對燃油的品質(zhì)要求較高和對發(fā)動機的材質(zhì)要求高，通過分析，要對TSI汽油發(fā)動機有一個全面的認識。1.3 國內(nèi)外汽油機技術的發(fā)展現(xiàn)狀目前，為了在發(fā)動機高輸出功率、低尾氣排放和燃油經(jīng)濟之間尋找到平衡點，各大廠商頻頻使用渦輪增壓系統(tǒng)。渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。這樣也就意味著同樣一臺的發(fā)動機在經(jīng)過增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率。如今之汽車市場，多家車企都有各自的一套渦輪增壓系統(tǒng)，可謂一直上演著“T”字之爭，每家車企運用渦輪增壓發(fā)動機有各自特點和優(yōu)勢。寶馬汽車公司的BMW760Li、X5M、新一代Z4等新品均搭載雙渦輪增壓技術和高精度直噴系統(tǒng)。其中，BMW760Li使其12缸動力單元可實現(xiàn)400Kw最大功率，并且在轉速僅為1500r/min時就可以提供750 Nm的最大扭矩。兩個渦輪增壓器布置在雙側氣缸的外部，每個增壓器負責給6個氣缸壓入新鮮空氣，幫助它的最大扭矩區(qū)間從1500RPM上升到5000RPM。X5M搭載了寶馬的4.4升V8雙渦輪增壓發(fā)動機，配備了高精度直噴系統(tǒng)（High Precision Injection，HPI），最大功率408KW/6000轉，峰值扭矩678 Nm /15005650r/min。沃爾沃S80L3.0T6AWD搭載了先進的3.0L直列六缸渦輪增壓發(fā)動機0至100公里/小時加速僅需7.2秒，如果用風馳電掣來形容似乎一點也不為過。而T6發(fā)動機所采用的雙渦流技術，分兩個階段吸入廢氣，流入的氣體分成兩部分，分別流入三個氣缸。雙渦流技術使用了更緊湊、更高效的渦輪增壓器，并使其反應迅速，與雙渦輪增壓器不相上下。3.0T6AWD車型配有沃爾沃全輪驅動系統(tǒng)，采用了電控液壓離合器，在前后輪之間分配驅動力，以確保所有情況下的最大道路附著力。大眾公司則是采用了渦輪增壓與機械增壓的結合的技術，也就是TSI汽油發(fā)動機，渦輪增壓與機械增壓相結合在搭上缸內(nèi)分層直噴。目前，大眾公司已經(jīng)有三款TSI汽油發(fā)動機已實現(xiàn)了中國本地化生產(chǎn)，它們分別是1.4TSI、1.8TSI及2.0TSI渦輪增壓直噴汽油發(fā)動機。為了適應中國市場，當TSI實現(xiàn)中國本地化生產(chǎn)后大眾公司對它的技術有了一定的改進，去掉了機械增壓，只剩下渦輪增壓和缸內(nèi)分層直噴技術。不過即使這樣TSI還是保持了很好的技術特點。在很寬泛的發(fā)動機轉速范圍內(nèi)，這三款TSI汽油發(fā)動機的動力性表現(xiàn)優(yōu)異，兼顧了低速時的高扭矩輸出和高速時的高功率輸出，也保持了較低的燃油消耗及尾氣排放。 1.4TSI汽油發(fā)動機：最新1.4TSI汽油發(fā)動機被裝配于速騰、邁騰、高爾夫和朗逸等車型。1.4TSI汽油發(fā)動機以1.4L的低排量獲得相當于2.0L普通發(fā)動機的動力輸出。1.4TSI汽油發(fā)動機在5000r/min的最大功率輸出可達到96kW，在17503500r/min可保持220Nm的最大扭矩輸出。1.8TSI汽油發(fā)動機（如圖1-1所示），最新1.8TSI渦輪增壓直噴汽油發(fā)動機已經(jīng)裝配于邁騰和速騰冠軍版等車型。1.8TSI渦輪增壓直噴汽油發(fā)動機在5000r/min的最大功率輸出可達到118kW。 在15004200r/min可保持250Nm的最大扭矩動力輸出。動力輸出可以與一款普通2.4L汽油發(fā)動機相媲美。2.0TSI汽油發(fā)動機：最新2.0TSI汽油發(fā)動機已經(jīng)裝配于Eos、Tiguan以及邁騰等車型。以裝配于邁騰的2.0TSI（如圖1-2所示）渦輪增壓直噴汽油發(fā)動機為例，在51006000r/min的最大功率輸出可達到147Kw，1700至5000r/min可保持280Nm的最大扭矩輸出，這讓它的動力輸出可以與一款普通V型6缸汽油發(fā)動機相媲美。 圖1-1 大眾1.8 TSI汽油發(fā)動機圖1-2 搭載2.0TSI汽油發(fā)動機的大眾邁騰 1.4 論文主要研究內(nèi)容這篇文章主要研究大眾TSI汽油發(fā)動機的關鍵技術：可變截面渦輪增壓技術，羅茨式機械增壓技術和缸內(nèi)直噴技術的工作原理、結構組成、優(yōu)缺點的分析,以及渦輪增壓與機械增壓是怎樣協(xié)調(diào)組合在一起工作的。最后，對TSI汽油發(fā)動機常見的故障和相應的維修方法做簡單的分析。第 32 頁 共 32 頁2 TSI汽油發(fā)動機的基本結構及工作原理2 TSI汽油發(fā)動機的基本結構及工作原理2.1 大眾TSI的基本結構對TSI汽油發(fā)動機的結構組成而言，與一般發(fā)動機相比，除了基本機構都相同外，存在的不同點就是有兩個增壓器和兩套獨立的冷卻系統(tǒng)。兩個增壓器分別是可變截面渦輪增壓器和羅茨式機械增壓器，兩套冷卻系統(tǒng)一套主要用于發(fā)動機自身冷卻的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，另一套冷卻系統(tǒng)主要用于渦輪增壓器和增壓空氣的冷卻，是通過電動冷卻液循環(huán)泵驅動冷卻液實現(xiàn)。如圖2-1所示。圖2-1大眾TSI汽油發(fā)動機各部件拆解圖2.2 大眾TSI汽油發(fā)動機增壓系統(tǒng)的工作原理 TSI汽油發(fā)動機使用了一系列的裝置來提高發(fā)動機的工作效率，其采用的措施有：廢氣渦輪增壓，羅茨式機械增壓，還有缸內(nèi)直噴分層燃燒和控制壓力的措施，并通過這些措施的相互配合來工作來達到提高效率的目的。 如下圖2-2所示，機械增壓器和渦輪增壓器在進氣道中是被串聯(lián)在一起的。空氣從空氣過濾器進入到進氣管以后，首先要經(jīng)過機械增壓器，然后通過進氣管的引導再經(jīng)過渦輪增壓器，最后進入到進氣歧管當中去。雖然機械增壓器和渦輪增壓器是相互串聯(lián)在一起的，但兩者并不都是同時工作。當發(fā)動機處于怠速工況時（通過節(jié)氣閥開度傳感器可以測得），機械增壓器的電磁離合器是分離的，此時發(fā)動機與機械增壓器之間動力是斷開的（這就意味著增壓器沒有消耗發(fā)動機功率），而且機械增壓器附近的進氣旁通閥打開，空氣并沒有流經(jīng)機械增壓器，而是從旁通閥直接吸入；到了渦輪增壓器的位置，渦輪增壓的進氣旁通閥也是打開的，這就相當于進氣繞過了渦輪增壓器，直接被吸入氣缸。也就是說在怠速工況時，渦輪增壓器和機械增壓器都是不工作的，這相當于一臺自然吸氣發(fā)動機。 _$ 6 W 當發(fā)動機在部分負荷工況下低轉速運轉時（通過節(jié)氣閥傳感器檢測到又少許油門開度，而且通過發(fā)動機轉速傳感器檢測到轉速處于低速運轉），電腦會接通機械增壓器的電磁離分離，并且關閉機械增壓旁通閥，讓機械增壓器開始工作，此時的增壓值為120kPa.我們知道機械增壓器有增強低速扭矩的特點，而且在低轉速時對發(fā)動機功率的消耗并不大。所以既能夠獲得良好的油門相應，又能夠增大發(fā)動機扭矩輸出。當發(fā)動機超過1500r/min時，渦輪開始介入，此時的增壓值提高到250kPa。當發(fā)動機轉速達到3500r/min以上的高轉速時，機械增壓器開始停止增壓，此時完全依靠渦輪增壓來進行增壓，增壓值從250kPa降到130kPa。因為一旦轉速上升，機械增壓器會消耗大量發(fā)動機能量，而中高轉速是渦輪增壓的強項，這樣不僅避免了渦輪遲滯，讓渦輪有足夠的加速時間，還在很大程度上增加了低轉扭矩，降低高轉速時機械增壓器產(chǎn)生的噪音。這樣徹底解決了兩種增壓方式的缺陷，達到了一種完美增壓的效果。 圖2-2 大眾TSI增壓系統(tǒng)工作原理圖3 TSI汽油發(fā)動機的關鍵技術分析3 TSI汽油發(fā)動機的關鍵技術分析3.1 可變截面渦輪增壓器的分析渦輪增壓器是現(xiàn)代增壓發(fā)動機的關鍵部件。它利用發(fā)動機排氣能量的動力，吹動渦輪，帶動共軸的壓氣機輪一起高速旋轉，壓氣機將新鮮空氣壓縮后，供給發(fā)動機工作，從而使發(fā)動機功率大幅度提高，油耗率下降，噪聲和排污減少，有效改善發(fā)動機的動力、經(jīng)濟和環(huán)保性能。渦輪增壓器是高效、節(jié)能、環(huán)保高科技產(chǎn)品，它與發(fā)動機配套工作，日益廣泛應用于汽車、工程機械、發(fā)電機組、船舶等各領域。一般的渦輪增壓器安裝在發(fā)動機的進排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運轉的工作狀況下，其工作環(huán)境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對制造的材料和加工技術都要求很高。所以，一般發(fā)動機采用的渦輪增壓器的壽命都是有限的，而TSI汽油發(fā)動機采用的是可變截面渦輪增壓器，不存在渦輪增壓器的保養(yǎng)成本高的問題，而且這套系統(tǒng)和發(fā)動機的壽命相同，也不需要按照里程進行更換，如圖3-1所示可變截面渦輪增壓器的汽油發(fā)動機。渦輪增壓系統(tǒng)的心臟是可調(diào)渦流截面的導流葉片。這些導流葉片可在低轉速、低排氣量的工況下關閉，從而增大發(fā)動機的進氣壓力。與傳統(tǒng)渦輪增壓器相比，這極大地改善了低轉速時的響應時間和加速能力。采用可變渦輪截面技術的汽油發(fā)動機在所有轉速范圍內(nèi)的效率均明顯高于目前采用的標準放氣閥式的渦輪增壓器。相應地，在各個轉速范圍內(nèi)的節(jié)油性能更加出眾。 圖3-1 可變截面渦輪增壓器為了更好的了解可變截面渦輪的優(yōu)勢，先分析一下普通渦輪增壓發(fā)動機的缺點,普通渦輪增壓發(fā)動機在全負荷狀態(tài)下時排氣能量非?？捎^，但當發(fā)動機轉速較低時，排氣能量卻小的可憐，此時渦輪增壓器就會由于驅動力不足而無法達到工作轉速，這樣造成的結果就是，在低轉速時，渦輪增壓器并不能發(fā)揮作用，這時候渦輪增壓發(fā)動機的動力表現(xiàn)甚至會小于一臺同排量的自然吸氣發(fā)動機，這就是我們經(jīng)常說的“渦輪遲滯”現(xiàn)象。對于傳統(tǒng)的渦輪增壓發(fā)動機來說，解決渦輪遲滯現(xiàn)象的一個方法就是使用小尺寸的輕質(zhì)渦輪，首先，小渦輪會擁有較小的轉動慣量，因此在發(fā)動機低轉速時，在發(fā)動機較低轉速下渦輪就能達到最佳的工作轉速，從而有效改善渦輪遲滯的現(xiàn)象。不過，使用小渦輪也有它的缺點：當發(fā)動機高轉速時，小渦輪由于排氣截面較小，會使排氣阻力增加（產(chǎn)生排氣回壓），因此發(fā)動機最大功率和最大扭矩會受到一定的影響。而對于產(chǎn)生回壓較小的大渦輪來說，雖然高轉速下可以擁有出色增壓效果，發(fā)動機也會擁有更強的動力表現(xiàn)，但是低速下渦輪更難以被驅動，因此渦輪遲滯也會更明顯。為解決上述矛盾足，讓渦輪增壓發(fā)動機在高低轉速下都能保證良好的增壓效果，可變截面渦輪增壓技術 (Variable Geometry Turbocharger，VGT），可變截面渦輪增壓技術便應運而生。在柴油發(fā)動機領域，VGT可變截面渦輪增壓技術早已得到了很廣泛的應用。由于汽油發(fā)動機的排氣溫度要遠遠高于柴油發(fā)動機，達到1000C左右（柴油發(fā)動機為400C左右），而VGT所使用的硬件材質(zhì)很難承受如此高溫的環(huán)境，因此這項技術也遲遲未能在汽油機上應用。近年來，博格華納與保時捷聯(lián)手克服了這個難題，使用了耐高溫的航空材料技術，從而成功開發(fā)出了首款搭載可變截面渦輪增壓器的汽油發(fā)動機，大眾公司也采用了這種技術。 VGT技術的核心部分就是可調(diào)渦流截面的導流葉片，從圖3-1我們可以看到，渦輪的外側增加了一環(huán)可由電子系統(tǒng)控制角度的導流葉片，導流葉片的相對位置是固定的，但是葉片角度可以調(diào)整，在系統(tǒng)工作時，廢氣會順著導流葉片送至渦輪葉片上，通過調(diào)整葉片角度，控制流過渦輪葉片的氣體的流量和流速，從而控制渦輪的轉速。當發(fā)動機低轉速排氣壓力較低的時候，導流葉片打開的角度較小。根據(jù)流體力學原理，此時導入渦輪處的空氣流速就會加快，增大渦輪處的壓強，從而可以更容易推動渦輪轉動，從而有效減輕渦輪遲滯的現(xiàn)象，也改善了發(fā)動機低轉速時的響應時間和加速能力。而在隨著轉速的提升和排氣壓力的增加，葉片也逐漸增大打開的角度，在全負荷狀態(tài)下，葉片則保持全開的狀態(tài)，減小了排氣背壓，從而達到一般大渦輪的增壓效果。此外，由于改變?nèi)~片角度能夠對渦輪的轉速進行有效控制，這也就實現(xiàn)對渦輪的過載保護，因此使用了VGT技術的渦輪增壓器都不需要設置排氣泄壓閥。需要指出的是，VGT可變截面渦輪增壓器只能通過改變排氣入口的橫切面積改變渦輪的特性，盡管結構和原理都很簡單，但VGT可變截面渦輪技術對于增壓效果的提升非常顯著，在目前主流的渦輪增壓柴油發(fā)動機上，這項技術已經(jīng)得到了非常普遍的應用。不過，由于硬件材質(zhì)的限制，這項技術在排氣溫度較高的汽油發(fā)動機上才剛剛起步，保時捷和博格華納的合作可以說開創(chuàng)了先河。不過，隨著材料科技的進步，這項技術在未來的汽油發(fā)動機上必將會得到更廣泛的應用。 盡管采用了各種各樣的先進措施來改善渦輪增壓器，但為了增壓器本身的“渦輪遲滯”現(xiàn)象還是不能完全改變。所以說就需要利用機械增壓器來和它進行優(yōu)勢的互補。3.2 羅茨式機械增壓器的分析3.2.1 羅茨式機械增壓器的構造機械增壓器是將吸入的空氣加壓到超過正常氣壓的裝置。而羅茨式增壓器是機械增壓器中的一種， 是最早設計的增壓器，在1860年由Philander和Francis Roots發(fā)明并申請了設計專利，目的是幫助礦井通道通風的機器，而非內(nèi)燃機增壓器（當時內(nèi)燃機還沒被發(fā)明）。內(nèi)燃機發(fā)明后，1900年，Gottleib Daimler（戴姆勒汽車的創(chuàng)始人，日后與早期的奔馳合并為戴姆勒-奔馳）首次在汽車發(fā)動機中安裝了羅茨式機械增壓器。羅茨式增壓器中的有兩個凸緣轉子，它們相互嚙合。如圖3-2所示，一般動力輸入軸只連接一個凸緣，另一凸緣由連接輸入軸的凸緣帶動。當嚙合凸緣旋轉時，凸緣之間產(chǎn)生真空或負壓，由此空氣會被吸入，然后在增壓器進氣口和其排氣口之間傳送。 大量的空氣將進入進氣歧管，并累積起來產(chǎn)生正壓可以增加進氣管內(nèi)的空氣壓力和密度，往發(fā)動機內(nèi)壓入更多的空氣，使發(fā)動機每個循環(huán)可以燃燒更多的燃油，從而提高發(fā)動機的升功率和平均有效壓力，使汽車動力性、燃油經(jīng)濟性和排放都得到改善。 機械增壓器本質(zhì)上是一臺羅茨鼓風機，有兩個轉子，每個轉子都扭轉一定的角度，例如60度以形成一個螺旋。這兩個轉子都由發(fā)動機曲軸通過皮帶驅動，與廢氣系統(tǒng)不相干。機械增壓器跟曲軸之間存在固定的傳動比。這兩個相向旋轉的轉子各有若干個突齒，在工作時互相嚙合。扭曲的轉子跟特殊設計的進口和出口幾何形狀相結合，有助減少壓力波動，使空氣流動平穩(wěn)，工作時噪聲較低。這種設計也使其效率比傳統(tǒng)的羅茨鼓風機為高。這種帶有螺旋式轉子和軸向進口的機械增壓器可達到14,000r/min的轉速，從而縮小了體積。它可利用出口法蘭直接通過螺栓連接到進氣管上去。機械增壓器通過它的置換體積和皮帶傳動比來跟發(fā)動機相匹配，同時能夠在任何發(fā)動機轉速下提供過量的空氣流。 為了壓縮空氣，機械增壓器必須急速旋轉，甚至比發(fā)動機本身轉得還要快。 將主動齒輪做得比壓縮機齒輪大，就能使壓縮機旋轉得更快。 機械增壓器的轉速高達56.5萬r/min。5萬r/min的壓縮機能產(chǎn)生大約4162kPa的壓強。 在特定海拔高度，這會產(chǎn)生比大氣壓高4162kPa的壓力。 而海平面的大氣壓為1013kPa，因此大約會多出50%的空氣被機械增壓器壓入發(fā)動機中。大眾TSI汽油發(fā)動機用的機械增壓器就是新一代羅茨式機械增壓器，如圖3-2所示。圖3-2 羅茨式機械增壓器新一代羅茨式增壓器，廣泛的用于各大發(fā)動機，在保持駕駛性能的同時為其提供更加緊湊的空間、更加強勁的動力以及更加出眾的燃油經(jīng)濟性。羅茨式雙渦旋系列機械增壓器擁有4葉瓣和高流量空氣進出氣口的專利設計，有效提高熱效率，傳送更多流量的空氣流進入發(fā)動機。在整個工況情況下，羅茨式雙渦旋系列機械增壓器的熱效率高達76%。改進的集成式設計使機械增壓器更加小巧更加輕。流量每轉最低350CC,最高可達2300CC, 可用于0.6排量至大排量的V型發(fā)動機。所有型號的雙渦旋機械增壓器增壓比達到2.4，熱效率大于70%, 體積更加緊湊，輸出動力更強。羅茨式雙渦輪機械增壓器擁有雙4葉瓣式160度扭轉角的專利設計。雙渦旋機械增壓器轉子的螺旋角更加大，結合重新設計的進出氣口，不僅外觀體積沒有增加，而且充分改善了空氣流動性能。雙渦旋機械增壓器改善了噪音和振動特性，從而降低了發(fā)動機后續(xù)處理的成本。3.2.2 機械增壓器的優(yōu)缺點及改進3.2.2.1 機械增壓的優(yōu)點（1）機械增壓有利于降低汽油機排放，機械增壓汽油機起動和起動后暖機階段的混合氣需要特別加濃，造成大量的碳氫化合物和一氧化碳排放。如前所述，迅速提高催化轉化器的溫度，對于汽油機驅動的轎車滿足歐洲第三階段排放法規(guī)的要求具有特別重要的意義。渦輪增壓器會降低排氣溫度，使催化轉化器的溫度不能迅速升高，影響它的轉化凈化效率。如果采用機械增壓器，就沒有這個問題。（2）動力輸出的順暢性接近于自然進氣發(fā)動機，低轉速時動力響應迅速，機械增壓器有增強低速扭矩的特點。（3）機械增壓不會產(chǎn)生延遲，渦輪增壓的啟動需要有足夠多的廢氣來支持，而這通常會需要一點時間。機械增壓的驅動力則直接來自發(fā)動機的曲軸，當發(fā)動機啟動時，機械增壓就已開始工作。3.2.2.2 機械增壓的缺點（1）機械增壓最大的不足來自其優(yōu)點：由于機械增壓由曲軸來帶動，也就意味著驅動它就必須直接地消耗發(fā)動機的功率。大概有20%的馬力消耗在驅動機械增壓器上，但考慮到它能制造46%以上的馬力，這點損耗實際上是值得的。 （2）空氣受到壓縮會變熱，這意味著空氣密度會降低，同時也會減少爆炸過程中空氣的脹程度。這就無法在火花塞點燃混合氣體后產(chǎn)生足夠的動力。為使機械增壓器發(fā)揮全部效率，從排氣裝置排出的壓縮空氣必須在進入進氣歧管前加以冷卻。中間冷卻器的出現(xiàn)解決了這一問題。中間冷卻器有兩種基本設計：風冷和水冷。它們的工作原理類似于散熱器，即讓較涼的空氣或水流過導管，帶走熱量。當熱空氣離開機械增壓器碰到較涼的導管時，它便會冷卻下來。隨著空氣溫度降低，其密度會變高，這樣就會使密度較高的混合燃氣進入燃燒室。 通過對機械增壓器的工作原理及優(yōu)缺點的分析，可以看出機械增壓器和廢氣渦輪增壓器剛好存在一個優(yōu)劣勢的互補，如果把這兩個增壓器竄聯(lián)在一起，將會有一個很理想的性能改善。3.3 渦輪增壓器與羅茨式機械增壓器工作的協(xié)調(diào)3.3.1 大眾TSI的增壓系統(tǒng)的工作原理大眾TSI汽油發(fā)動機增壓系統(tǒng)的總體布置和氣路如圖2-2所示。羅茨式機械增壓器直接由發(fā)動機通過傳動帶驅動，提高了發(fā)動機在低轉速的進氣壓力，瞬態(tài)響應加快，也提高了低速轉矩特性。與普通機械增壓器不同的是，羅茨式增壓器并不是被發(fā)動機驅動不停地工作，而是由電控系統(tǒng)通過電磁離合器切換實現(xiàn)動力傳遞的接合和分離。電控系統(tǒng)感知增壓空氣在冷卻前后的狀態(tài)，進而通過行車電腦分析來調(diào)節(jié)位于渦輪增壓器上的閥體開度，精確的控制所需要的進氣量，當發(fā)動機在高轉速范圍由于廢氣能量高，大量的廢氣會帶動渦輪葉片高速旋轉，如果不加以控制將會損壞渦輪，而此時增壓壓力限制閥會控制位于渦輪葉片下的旁通閥打開，過多的廢氣直接從旁通閥排出，以保護渦輪。此時，渦輪增壓器充分發(fā)揮作用，機械增壓器和渦輪增壓器的工作被電控系統(tǒng)自動轉換?？刂妻D換閥確保了不同工況點空氣通道的轉換，當廢氣渦輪增壓器單獨工作時，空氣轉換閥完全開啟，進氣流不經(jīng)過機械增壓器，直接供給渦輪增壓器空氣，空氣被增壓后經(jīng)過中冷器后進入節(jié)氣門。對于這種兩級串聯(lián)布置形式的雙增壓器系統(tǒng)，最大的挑戰(zhàn)是避免壓氣機出現(xiàn)喘振或阻塞，并把兩個串聯(lián)增壓器的相互作用調(diào)整到與發(fā)動機工況相匹配。保證機械增壓器和渦輪增壓器協(xié)調(diào)工作并與發(fā)動機的工況相匹配，對進氣道的轉換是非常必要的。在低轉速區(qū)域，空氣控制閥完全關閉，空氣全部進入機械增壓器，增壓后送往渦輪增壓器壓氣機的輸入端。這時雖然渦輪轉速較低，但壓氣機輸出端仍然保持了較高的輸出壓力，因而消除了普通渦輪增壓器在低轉速時的“遲滯”現(xiàn)象，也保證了發(fā)動機在低轉速時獲得大扭矩。此時，機械增壓器工作在持續(xù)工況區(qū)(如圖3-3a)。當發(fā)動機處于中等轉速時，因廢氣能量增加，渦輪增壓器的增壓能力增強。為避免負荷過大，必須調(diào)低機械增壓器的增壓比。此時電控空氣控制閥部分開啟，機械增壓器的高壓空氣經(jīng)閥體回流到機械增壓器的低壓端（即入口處），因而降低了輸往渦輪增壓器的輸入壓力。通過調(diào)整進氣控制閥的開度，可以維持兩級增壓后的正常壓力，同時也降低了一級增壓器的熱負荷。機械增壓器工作在過渡工況區(qū)（圖3-3b）。當發(fā)動機轉速繼續(xù)升高，廢氣能量繼續(xù)增大，渦輪增壓器的增壓比也增大，若達到滿足系統(tǒng)需要的增壓壓力時，已經(jīng)不需要機械增壓器參與增壓。此時空氣控制閥被完全開啟，驅動機械增壓器的電磁離合器被切斷，機械增壓器停止工作，屬于渦輪增壓器的單獨工況區(qū)(如圖3-3c）。圖3-3 TSI 增壓系統(tǒng)進氣道轉換圖此后，若發(fā)動機轉速仍繼續(xù)升高，為避免系統(tǒng)增壓壓力過高損壞渦輪增壓器，旁通閥開啟，降低渦輪轉速，使系統(tǒng)保持正常的增壓壓力。為避免發(fā)動機在高轉速時突然關閉節(jié)氣門導致壓氣機過高的背壓，電控的超速循環(huán)空氣閥打開，把壓縮空氣引回壓氣機的進氣口，從而避免了增壓器轉速降低太快。3.3.2 實現(xiàn)雙增壓器和發(fā)動機工況的最優(yōu)匹配機械增壓器在略高于怠速轉速時即能產(chǎn)生180kPa增壓壓力；機械增壓器和渦輪增壓器共同工作時，經(jīng)兩級增壓，發(fā)動機在1500r/min時的最大增壓壓力約為250kPa，如果僅由機械增壓器單獨增壓，發(fā)動機轉速僅需要達到2400r/min即能獲得250kPa的增壓壓力，對于廢氣渦輪增壓器，其理想的增壓壓力出現(xiàn)在中、高轉速，而它的缺點是發(fā)動機低轉速時由于廢氣能量低導致增壓壓力的不足，發(fā)動機低轉速時出現(xiàn)動力不足和加速“遲滯”。TSI汽油發(fā)動機通過電磁離合器接合機械增壓器，在發(fā)動機低轉速段獲得較高增壓壓力，克服了廢氣渦輪增壓器在這一轉速段增壓不足的缺點。而當發(fā)動機轉速接3500r/min時，電磁離合器切斷機械增壓器動力，使之停止工作，隨后僅由渦輪增壓器單獨工作就能提供足夠的增壓壓力。機械增壓器停止工作，避免了機械增壓器在高轉速段效率低的缺點。機械增壓器在持續(xù)工況區(qū)和動態(tài)工況區(qū)工作，動態(tài)工況區(qū)工作時主要是與渦輪增壓器協(xié)同增壓以滿足對額外動力的需求，而渦輪增壓器幾乎在整個轉速范圍內(nèi)都持續(xù)工作，但它在高于3500r/min時單獨工作。通過分析可見，兩種增壓器的缺點在這一聯(lián)合增壓系統(tǒng)中被彼此相互克服了，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，因而增壓系統(tǒng)獲得了最理想的增壓效果，對發(fā)動機的動力提升效果非常明顯！3.3.3 大眾TSI汽油發(fā)動機的動力性的優(yōu)勢由于采用了雙增壓系統(tǒng)，大眾TSI 在任何轉速內(nèi)都能獲得強大扭矩，例如EA111 1.4L TSI的外特性在12506000r/min范圍內(nèi)輸出的最小扭矩為200 Nm ，17504000r/min轉速范圍內(nèi)可輸出220 Nm 的最大扭矩如圖3-4所示。 1.4L TSI汽油發(fā)動機的主要性能指標遠遠超越了EA113系列的2.0L FSI發(fā)動機（如表3-1）。雖然TSI只配備于大眾A級車上，但卓越的性能將使其在與其它級別車型的競爭中取得一定的優(yōu)勢。 圖3-4 EA1111.4L TSI外特性圖表3-1 EA111發(fā)動機與性能參EA113數(shù)對比發(fā)動機系列EA111EA113發(fā)動機類型排量功率（KW）扭矩(Nm)壓縮比增壓升功率（KW/L）升扭矩（Nm /L）100Km油耗1.4L TSI1390cm12524010:1雙重增壓901737.2L2.0L FSI1894cm11020011.5:1否551017.6LTSI雙增壓技術實現(xiàn)了機械增壓與渦輪增壓的完美結合，成功解決增壓器之間的協(xié)調(diào)，兩種增壓器優(yōu)勢互補，并與發(fā)動機工況實現(xiàn)優(yōu)化的匹配。3.4 大眾TSI的缸內(nèi)分層直噴技術分析3.4.1 缸內(nèi)直噴定義缸內(nèi)直噴技術 (Fuel Stratified Injection,FSI)，就是指將噴油嘴設置在進排氣門之間，高壓燃油直接注入燃燒室平順高效地燃燒，缸內(nèi)直噴所宣揚的是通過均勻燃燒和分層燃燒實現(xiàn)了高負荷、尤其是低負荷下的燃油消耗降低，動力還有很大提升的一種技術。代表著傳統(tǒng)汽油發(fā)動機的一個發(fā)展方向。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機是通過電腦采集凸輪位置以及發(fā)動機各相關工況從而控制噴油嘴將汽油噴入進氣歧管。但由于噴油嘴離燃燒室有一定的距離，汽油同空氣的混合情況受進氣氣流和氣門開關的影響較大，并且微小的油顆粒會吸附在管道壁上，所以希望噴油嘴能夠直接將燃油噴入氣缸。在近來各汽車廠商采用的發(fā)動機科技中，最炙手可熱的技術就是缸內(nèi)直噴。這套由柴油發(fā)動機衍生而來的科技目前已經(jīng)大量使用在包含大眾（含奧迪）、寶馬、梅賽德斯-奔馳、通用以及豐田車系上。如圖3-7所示圖3-5 缸內(nèi)直噴技術 3.4.2 TSI汽油直噴系統(tǒng)的組成高壓噴油系統(tǒng)可以說是直噴發(fā)動機最關鍵的組成部分，與以前油氣在進氣歧管內(nèi)混合，然后被負壓吸入發(fā)動機不同，直噴發(fā)動機是用高壓噴油嘴將燃油噴入氣缸，由于氣缸內(nèi)壓力已經(jīng)很大，因此需要噴油系統(tǒng)具備更大的壓力。 高壓噴油系統(tǒng)主要可以分為發(fā)動機控制模塊（Electronic Control Unit，ECU）、高壓油軌、高壓油泵和噴油嘴四部分，其中ECU主要采集發(fā)動機數(shù)據(jù)，按照預定程序控制噴油時機和噴油量，從而實現(xiàn)最高燃燒效率；而高壓油泵則主要負責燃油的加壓，高壓油軌主要起均衡各噴油嘴噴射壓力的作用，而最終的噴油任務則由噴油嘴來執(zhí)行。此外，還有多個傳感器提供燃油壓力等信息，確保整個系統(tǒng)的高效率。如圖3-4所示。圖3-6 高壓噴油系統(tǒng)3.4.3 TSI汽油直噴系統(tǒng)的工作原理缸內(nèi)直噴這一技術是用來改善傳統(tǒng)汽油發(fā)動機供油方式的不足而研制的，先進的直噴式汽油發(fā)動機采用類似于柴油發(fā)動機的供油技術，其工作原理是通過一個活塞泵提供所需的1000kPa以上的壓力，將汽油提供給位于氣缸內(nèi)的電磁噴射器。然后通過電腦控制噴射器將燃料在最恰當?shù)臅r間直接注入燃燒室，其控制的精確度接近毫秒，其關鍵是考慮噴射器的安裝，必須在氣缸上部留給其一定的空間。由于氣缸頂部已經(jīng)布置了火花塞和多個氣門，已經(jīng)相當緊湊，所以將其布置在靠近進氣門側。由于噴射器的加入導致了對設計和制造的要求都相當?shù)母?，如果布置不合理、制造精度達不到要求導致剛度不足甚至漏氣只能得不償失。缸內(nèi)直噴技術其實就是將噴油嘴安置在氣缸內(nèi)，噴油嘴放置在氣缸內(nèi)的好處就是在供油時不需要再等待氣門的開啟，也不會受進氣閥門的開關而影響油氣進入氣缸的量，且能經(jīng)由計算機的判斷來自由的控制供油的時機和份量，至于進氣閥門只單純提供空氣進入的時程。缸內(nèi)直噴發(fā)動機在中低轉速節(jié)氣門半開狀態(tài)，空氣由進氣閥門進入氣缸，由于采用缸內(nèi)直噴技術的發(fā)動機活塞頂部有特殊的曲面設計，會使空氣進入氣缸后在火花塞與活塞頂部間形成一股渦流，當壓縮行程接近尾聲時，高壓噴油嘴會噴出少量適當?shù)钠蛠磉M行點燃，以充分提高發(fā)動機的燃燒效率和降低發(fā)動機運轉時的油耗。這樣的工作原理就使得缸內(nèi)直噴的發(fā)動機可以根據(jù)進氣門開啟的時間，來知道進入氣缸燃燒的空氣量的多少，才按照當時的車輛工作需要來噴出相應的燃油量。3.4.4 供油系統(tǒng)的要求供油系統(tǒng)采用缸內(nèi)直噴設計的最大優(yōu)勢，就在于燃油是以極高壓力直接注入于燃燒室中，因此除了噴油嘴的構造和位置都異于傳統(tǒng)供油系統(tǒng)，在油氣的霧化和混合效率上也更為優(yōu)異。加上近來車上各項電子系統(tǒng)的控制技術大幅進步，計算機對于進氣量與噴油時機的判讀與控制也愈加精準，因此在搭配上缸內(nèi)直噴技術以使得發(fā)動機的燃燒效率大幅提升下，除了發(fā)動機得以產(chǎn)生更大動力，對于環(huán)保和節(jié)能也都有正面的幫助。采用缸內(nèi)直噴的發(fā)動機除了材質(zhì)上的講究，就連活塞、燃燒室也都經(jīng)過特別設計。但是缸內(nèi)直噴科技也并非無敵，因為從經(jīng)濟層面來看，采用缸內(nèi)直噴的供油系統(tǒng)除了在研發(fā)過程必須花費更大成本，在部品構成復雜且精密的情況下，零組件的價格也比起傳統(tǒng)供油系統(tǒng)來得昂貴，因此這些也都是未來缸內(nèi)直噴發(fā)動機尚待克服的要素。 除此以外，還要克服很多因素，如要讓燃油與空氣之間獲得最佳的混合效果與燃燒效果，在壓縮點燃的過程之中，如何能讓燃油與空氣之間獲得最佳的混合效果與燃燒效果，將決定發(fā)動機輸出效能的高低。由于直噴發(fā)動機的工作溫度更高，因此對缸體強度和冷卻系的要求也更高一些。在保證強度的前提下，更多的新型直噴發(fā)動機采用了散熱更好的鋁合金缸體，同時還采用了強化的冷卻系統(tǒng)，保證發(fā)動機更高的熱效率。3.4.5 缸內(nèi)直噴技術的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點：缸內(nèi)直噴發(fā)動機的混合氣濃度比普通電噴發(fā)動機的要低，混合氣濃度降低了，燃油利用率也就得到提高，那么經(jīng)濟性也隨之提高。如圖3-9所示，通過對比EA111 1.4 TSI與EA113 2.0L MPI發(fā)動機參數(shù)，我們可以看出做同樣多的功，直噴發(fā)動機就會更省油。 圖3-7大眾EA111 1.4TSI與EA113 2.0MPI扭矩及功率曲線對比在大負荷或者全油門的工況之下，不管是不是缸內(nèi)直噴的發(fā)動機需要消耗的燃油其實相差不大。反而在低負荷工況時，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的優(yōu)點才充分體現(xiàn)出來。剛才已經(jīng)說過缸內(nèi)直噴發(fā)動機可根據(jù)負荷來決定噴油量，在低負荷時，噴油嘴只噴出最低限度的油量集中在火花塞的周圍，氣缸內(nèi)的其他部分都是純凈的空氣。區(qū)別于以往油氣混合體均勻分布的狀態(tài)，分層燃燒時可以控制噴油嘴，在活塞壓縮行程達到最高點，火花塞點火前的瞬間才開始噴油。而且在燃燒時空氣層隔絕了熱，減少了熱量向氣缸壁的傳遞，從而減少了熱量損失提升了發(fā)動機熱效率。（2）缺點：缸內(nèi)直噴這種先進的燃燒技術也會帶來一些負面影響。因為在低負荷工況下，會產(chǎn)生相當大量的NOx與高溫，這樣對于三元催化器的要求會很高。這個問題已經(jīng)得到解決。缸內(nèi)直噴技術對于一些硬件設施也要求很高，例如需要配備高壓噴油嘴，以提高油氣的霧化程度與混合效率；缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的發(fā)動機除了在材質(zhì)上更加講究，而且為了分層燃燒時控制氣體的流向，就連活塞、燃燒室形狀也都需要特別設計；最最重要的一點，缸內(nèi)直噴需要穩(wěn)定品質(zhì)的高標號燃油，這也是在國內(nèi)推廣需要克服的難點之一。 另一點就是技術要求比較高，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的技術難點就是“分層燃燒”的實現(xiàn)。該技術的核心部分就是對燃燒室內(nèi)部形狀的設計。燃燒室的形狀必須能讓混合氣產(chǎn)生較強的渦流使空氣和汽油充分混合，然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其他周邊區(qū)域有較稀的混合氣，這樣才能在保證在順利點火的情況下盡可能的實現(xiàn)稀薄燃燒。 3.4.6 TSI汽油發(fā)動機缸內(nèi)直噴技術改進改進TSI缸內(nèi)直噴技術主要就是如何使發(fā)動機能夠更好地實現(xiàn)稀薄燃燒，歸納起來汽車汽油發(fā)動機實現(xiàn)稀燃的關鍵技術歸納起來有以下三個主要方面： （1）提高壓縮比。采用緊湊型燃燒室，通過進氣口位置改進使缸內(nèi)形成較強的空氣運動旋流，提高氣流速度；將火花塞置于燃燒室中央，縮短點火距離；提高壓縮比至13：1左右，促使燃燒速度加快。 （2）分層燃燒。如果稀燃技術的混合比達到25：1以上，按照常規(guī)是無法點燃的，因此必須采用由濃至稀的分層燃燒方式。通過缸內(nèi)空氣的運動在火花塞周圍形成易于點火的濃混合氣，混合比達到12：1左右，外層逐漸稀薄。濃混合氣點燃后，燃燒迅速波及外層。 為了提高燃燒的穩(wěn)定性，降低氮氧化物，現(xiàn)在采用燃油噴射定時與分段噴射技術，即將噴油分成兩個階段，進氣初期噴油，燃油首先進入缸內(nèi)下部隨后在缸內(nèi)均勻分布，進氣后期噴油，濃混合氣在缸內(nèi)上部聚集在火花塞四周被點燃，實現(xiàn)分層燃燒。 （3）高能點火。高能點火和寬間隙火花塞有利于火核形成，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，燃燒速度增快，稀燃極限大。有些稀燃發(fā)動機采用雙火花塞或者多極火花塞裝置來達到上述目的。使用稀薄燃燒的發(fā)動機，在進氣行程中并不進行供油，而是在壓縮行程后段才進行供油，利用高壓的供油泵以及特殊的噴油嘴設計，將油氣有效地集中在火花塞附近，讓燃油一口氣地點燒，達成最佳的燃燒效果，而空氣與燃油的比例，最多可以降低至40:1以下，大幅降低了發(fā)動機運轉的油耗。而為了讓燃油能夠精確地集由在火花塞的附近，使用稀薄燃燒技術的發(fā)動機，便需要導入缸內(nèi)燃油直噴技術，以便在壓縮行程進行供油，并配合特殊的活塞造型，以達成油氣導引的目的。 然而，使用稀薄燃燒的技術，雖然能在燃油使用上有大幅度的節(jié)省，但是在需要大動力輸出的狀況之下，則并無法有效的滿足。同時大量的燃油集由在火花塞附近點燃，將造成局部溫度過高，使得同樣導入氣缸內(nèi)的氮氣與氧氣發(fā)生作用，產(chǎn)生過多的氮氧化物，造成污染。而這些問題，在經(jīng)過多年的研發(fā)之后，透過更精密的控制以及最新的觸媒科技，均獲得了有效的解決。雖然缸內(nèi)直噴汽油機的優(yōu)勢明顯，但是它也受到制造技術和油品質(zhì)量的限制，因此短期內(nèi)得到普及還不現(xiàn)實，不過憑借更為高效、經(jīng)濟的特點，它依然是未來內(nèi)燃機技術的發(fā)展趨勢，我們也有望見到更多性能出色、燃油經(jīng)濟性高的直噴發(fā)動機面世。4 TSI汽油發(fā)動機常見故障分析及維修4 TSI汽油發(fā)動機常見故障分析及維修4.1 TSI 發(fā)動機表現(xiàn)動力不足表現(xiàn)特征：一輛邁騰1.8T的大眾汽車，采用TSI汽油發(fā)動機，進廠報修故障是發(fā)動機動力不足，燃油和潤滑油消耗大，經(jīng)試車發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機排氣管冒藍煙，而且動力性明顯下降。 4.1.1 發(fā)動機動力不足故障的原因及分析發(fā)動機正常工作時排氣管排出的廢氣是沒有顏色的，如果排出的廢氣呈藍色，那表明已有大量的機油竄入氣缸內(nèi)被燃燒。而造成大量機油竄入氣缸的原因有以下幾方面：(1)活塞與活塞環(huán)密封不嚴，活塞環(huán)與氣缸體磨損嚴重或各活塞環(huán)端口重疊，造成曲軸箱的機油能竄入發(fā)動機氣缸內(nèi)。(2)發(fā)動機加注機油過多，潤滑機油的油面過高，會造成發(fā)動機機油容易竄入發(fā)動機氣缸內(nèi)。(3)空氣濾清器堵塞，空氣濾清器濾芯堵塞會引起進氣管路不暢，使空氣進氣量不足，造成增壓器管內(nèi)真空度增大，導致機油被吸入至增壓器內(nèi)再泄漏到發(fā)動機氣缸內(nèi)。(4)氣缸墊圈損壞，缸墊圈破損，造成油道與氣道連通，導致機油滲入到發(fā)動機氣缸內(nèi)。(5)渦輪增壓器故障，輪增壓器排氣系統(tǒng)有泄漏。因為廢氣渦輪增壓器的“全浮動式軸承”是利用發(fā)動機機油潤滑和冷卻的，所以當廢氣渦輪增壓器的擋油環(huán)前端的甩油環(huán)和密封環(huán)失效造成漏油時，機油就很可能同空氣混合一起進入氣缸內(nèi)被燃燒，造成發(fā)動機排氣冒藍煙。而渦輪增壓器漏油，會引起轉速降低，減弱增壓效能，使發(fā)動機動力下降。根據(jù)以上分析，圍繞著排氣管冒藍煙現(xiàn)象，采取先易后難的方法進行檢查。先檢查空氣濾清器濾芯是否阻塞，經(jīng)檢查濾芯無堵塞，工作正常；檢查發(fā)動機潤滑機油油量，潤滑機油油面高度符合標準；再拆下氣缸蓋檢查，氣缸墊圈及氣門有關部件都正常。那么該車竄燒機油的原因就只能是在廢氣渦輪增壓器故障所致。4.1.2 故障排除的措施根據(jù)以上檢查結果，據(jù)原理分析，發(fā)動機動力不足是由竄燒機油引起。而影響發(fā)動機竄燒機油有可能是由于廢氣渦輪增壓器有泄漏所致。對廢氣渦輪增壓器進行解體拆檢，當拆到廢氣渦輪增壓器的進氣口和排氣口時，看見葉輪表面和出氣口膠管上有少量滲漏的機油，估計是廢氣渦輪增壓器漏油所造成。造成增壓器漏油有以下幾方面的原因：(1)發(fā)動機曲軸箱通氣口阻塞，動機曲軸箱通氣出口阻塞使壓力過高，曲軸箱廢氣壓力超過規(guī)定值，會使渦輪增壓器回油管內(nèi)壓力升高、回油不暢而造成密封環(huán)漏油。(2)廢氣渦輪增壓器回油管路變形，氣渦輪增壓器回油不暢，在使用過程中因機油的回油管路發(fā)生變形造成阻塞，致使機油回油不暢，中間體內(nèi)機油壓力過高，壓縮機油沿著轉子軸向兩端流動擠出密封環(huán)造成漏油。(3)廢氣渦輪增壓器密封不嚴，輪增壓器要求密封配合良好，各配合間隙要符合原廠標準。廢氣渦輪增壓器的擋油環(huán)前端甩油環(huán)和密封環(huán)與軸承磨損增大將會造成漏油現(xiàn)象，使機油進入氣缸內(nèi)燃燒，使發(fā)動機排氣冒藍煙。(4)空氣濾清器阻塞，氣被增壓器吸入的過程中，由于空氣濾清器一端堵塞，故當進氣管內(nèi)真空度增大時，空氣增壓器進氣口處壓力便會下降，從而造成機油滲入增壓器，隨著空氣一起進入氣缸內(nèi)燃燒。通過對廢氣渦輪增壓器漏油原因分析，決定圍繞引起廢氣渦輪增壓器漏油原因進行檢查。將氣渦輪增壓器各零配件拆下清洗干凈，檢查各零配件是否有磨損失效。直觀檢查各零配件表面平整無嚴重磨損。使用平板、百分表、V形座，來檢查渦輪增壓器軸是否有彎曲。經(jīng)檢查，中間軸相對于兩端軸的徑向圓跳動符合標準要求（標準0.15mm）。裝配好廢氣渦輪增壓器各零配件后，進行總成檢查，轉動靈活無拖掛現(xiàn)象。將渦輪殼裝好，使百分表觸頭與渦輪端面接觸，用手軸向推動轉子，測得轉子軸的軸向間隙是0.15mm。接著使長節(jié)桿的百分表觸頭與轉子軸接觸，上下推動轉子軸，測得徑向間隙為0.44mm對于這輛車說來所使用的渦輪增壓器，以上測得的數(shù)據(jù)都在正常范圍內(nèi)。將廢氣渦輪增壓器安裝在發(fā)動機上，再把其回油管拆下清洗干凈、裝好。啟動發(fā)動機檢查廢氣渦輪增壓器的渦輪室和增壓器內(nèi)有無機油漏出，在試驗的過程中，發(fā)動機排出的廢氣沒有冒藍煙，發(fā)動機工作也正常。因為發(fā)動機進氣沒有通過廢氣渦輪增壓器和空氣濾清器濾芯各連接管，故障現(xiàn)象不出現(xiàn)，所以應從渦輪增壓器進氣口的膠管開始至空氣濾清器這一段管路進行徹底檢查，通過檢查，發(fā)現(xiàn)渦輪增壓器與空氣濾清器連接的進氣膠管內(nèi)層的膠油布有脫層現(xiàn)象。若膠管內(nèi)層油布脫層，會造成怠速運轉，進氣管內(nèi)真空度低，還有少量空氣進入。但當加速時，進氣管內(nèi)膠油布阻塞進氣，會使渦輪增壓器進氣口處壓力降低，從而造成機油被吸入渦輪增壓器內(nèi)，與空氣一起進入發(fā)動機內(nèi)被燃燒。所以診斷故障是膠管內(nèi)層油布脫層損壞引起的。更換進氣膠管，試車發(fā)動機動力不足、排氣管冒藍煙的故障被排除了。4.2 發(fā)動機啟動困難或不能啟動 原因分析及處理 （1）環(huán)境溫度過低。處理：對燃油箱安裝預熱裝置；更換燃油；檢查預熱火花塞狀況。 （2）電瓶無電或電瓶損壞。處理：給電瓶充電或更換新電瓶。 （3）動電機故障。原因：啟動電機無動作，檢查啟動電機是否得電，如不得電，檢查外部控制電路是否有電壓進入，如得電，檢查啟動電機連線是否松動或銹蝕。啟動電機仍然無動作，判斷啟動電機損壞。處理：啟動電機一般損壞的原因可能是電磁閥損壞或電機碳刷磨損，修理或更換啟動電機。現(xiàn)場臨時應急處理啟動電機損壞故障方法：手動拉起停機電磁閥開啟；采用連接線或長螺絲刀連接啟動電機的電磁離合器控制線樁頭和電源線樁頭23秒，帶動發(fā)動機啟動后立即斷開。 （4）燃油不足導致無法吸上燃油或燃油質(zhì)量及燃油供油管路問題。處理：A檢查油位并檢查油箱排氣孔是否堵塞造成吸油不到位。B檢查管路有否漏氣情況。C檢查管路有無臟污,D燃油濾芯的密封圈是否損傷，配合是否正確。E燃油軟管是否有損傷、老化和折疊現(xiàn)象。F柴油管中空心螺絲的銅墊是否變形。G柴油濾芯是否臟污。 （5）機油黏度問題。處理：檢查機油是否符合標準。季節(jié)性變化是否更換合適的機油。 （6）噴油泵調(diào)節(jié)齒桿是否卡死。處理：用手能輕松地動作加油拉桿的位置進行判斷是否卡死，如果卡死，需要請專業(yè)人員進行檢修。如果沒有卡死現(xiàn)象，檢查加油拉桿的限制位置是否正確。 （7）煙度限制器電磁閥問題。處理：檢查電磁閥是否得電，得電不動作則更換電磁閥，不得電則檢查電路問題。 （8）噴油嘴問題。處理：噴油嘴噴射壓力不對，壓力不夠則使用調(diào)整墊片來修正噴射壓力。注意事項：拆下噴油嘴后重新安裝必須使用新的O型圈和新的調(diào)整墊。 （9）噴油泵問題。處理：油提前角錯誤，處理：調(diào)整供油提前角。油活門不密封或零件損壞，處理：噴油泵大修。油提前器損壞，處理：可能是彈簧斷裂、彈簧支撐片磨壞、配重塊卡死等情況，檢查并更換。 （10）氣門間隙不對。處理：檢查并調(diào)整氣門間隙；檢查進排氣門和氣門座圈是否磨損或損壞；檢查活塞環(huán)與氣缸套的磨損情況及氣環(huán)結焦或斷裂情況；檢查或調(diào)整活塞頂間隙是否過大。5 結論與展望5結論與展望5.1 結論TSI是大眾公司對傳統(tǒng)汽油機進行性能改造的大膽嘗試，其實質(zhì)是在保證高性能前提下，減小發(fā)動機的排量。它融合了TDI柴油機和FSI汽油機的設計理念，采用了雙增壓技術，通過分析了大眾TSI汽油發(fā)動機的關鍵原理與技術。我們可以得出TSI汽油發(fā)動機使其具有以下的技術特點：（1）TSI在沒有采用可變壓縮比、閉缸控制等復雜技術的前提下減小了排量，有利于降低成本。（2）T