大眾TSI發(fā)動機技術(shù)詳解

1、TSI是大眾集團開發(fā)的一套雙增壓技術(shù)，其實從字面上就能理解其意思。前面的T和S分別代表Turbo和Supercharger的意思，也就是渦輪增壓和機械增壓的相結(jié)合。而國內(nèi)媒體習慣叫它雙增壓。這個雙增壓跟大眾奧迪集團的雙渦輪增壓有很大的區(qū)別，可以說是完全兩個概念。那么為什么要同時采用機械增壓和渦輪增壓來向發(fā)動機提供高壓進氣呢？既然大眾已經(jīng)將這套技術(shù)向量產(chǎn)車推廣，那么在性能上肯定有它的過人之處。圖為大眾高爾夫GT上裝配的1.4LTSI發(fā)動機要了解雙增壓的優(yōu)越性首先得了解渦輪增壓和機械增壓的優(yōu)缺點。其實任何一種增壓它的目的都是相同的，就是要把空氣壓縮以后再通入到氣缸當中燃燒，這樣做的好處很明顯，壓縮

2、以后的空氣密度更大，這就意味著單位體積內(nèi)的氧氣分子更多。在發(fā)動機排量不變的情況下，吸入的氧氣分子越多，再配合燃油噴射系統(tǒng)提供的更多的汽油那么可以輸出更高的動力。不管是渦輪增壓還是機械增壓都是為了達到這一目的而設(shè)計的，只不過兩者的實現(xiàn)手段不相同。渦輪增壓發(fā)動機由一個進氣渦輪來壓縮空氣，進氣渦輪的另一頭連著一個廢氣渦輪。我們知道發(fā)動機的排氣是高溫高壓的，這就意味著排氣中仍然含有巨大的能量。將廢氣渦輪裝在排氣管之中則能利用排氣能量來驅(qū)動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，從而能夠帶動進氣渦輪隨之高速旋轉(zhuǎn)，以獲得壓縮進氣的能量。所以渦輪增壓器是不需要額外的消耗發(fā)動機能量的。而且發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高廢氣排放速度和能量也越大，使得渦

3、輪的轉(zhuǎn)速也越高，這樣進氣渦輪壓縮空氣的能力也越強。對于渦輪增壓的發(fā)動機來說，轉(zhuǎn)速越高，進氣效率也越高，能夠發(fā)揮出來的功率就越大。所以渦輪增壓器對于發(fā)動機的高速運轉(zhuǎn)是非常有好處的。但是我們知道，渦輪也是有質(zhì)量的，有質(zhì)量的物體就會存在慣性。我們知道發(fā)動機在怠速工況時轉(zhuǎn)速往往只有幾百轉(zhuǎn)，而且在怠速工況時渦輪是不能介入工作的。除了因為發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，排氣能量不足以驅(qū)動渦輪高速運轉(zhuǎn)，還有一個更重要的原因就是怠速時發(fā)動機負荷低，如果此時渦輪也參與工作那么發(fā)動機會過熱，并且耗費更多不必要消耗的汽油。所以怠速工況時，進氣和排氣旁通閥會自動打開，此時進氣和排氣都沒有經(jīng)過渦輪，新鮮空氣是直接被吸入氣缸，廢氣也是直接

4、排入大氣中的。由于增壓發(fā)動機的壓縮比都比較低（通常在8.0以下，壓縮比低是因為空氣被增壓器壓縮后會放熱，如果壓縮比過高會導致壓縮行程時混合氣繼續(xù)放熱，引起混合氣自然），所以在渦輪介入之前發(fā)動機的動力性是非常差的。即便是低值增壓，起碼也要到將近1800轉(zhuǎn)時渦輪才會起到作用（帕薩特1.8T的渦輪介入轉(zhuǎn)速為1800車專/分-2000轉(zhuǎn)/分）。雖然2000轉(zhuǎn)以后發(fā)動機能發(fā)揮出強大的功率，而且后勁十足，但起步時可以說毫無動力性可言，即使保時捷卡宴TURBO這樣的V8渦輪增壓發(fā)動機，起步同樣拼不過自然吸氣。這就是渦輪增壓發(fā)動機的通病渦輪遲滯。這種狀況是非常不適合城市駕駛的。因為我們知道城市開車經(jīng)常要走走停

5、停，所以從怠速到2000轉(zhuǎn)這個轉(zhuǎn)速范圍段是使用得很頻繁的，渦輪增壓低扭差勁的缺點暴露無疑。當然，大眾奧迪集團曾經(jīng)試圖改進過渦輪遲滯問題。奧迪TT的1.8T發(fā)動機曾經(jīng)配備過雙渦輪增壓。所謂雙渦輪增加就是給發(fā)動機裝兩個增壓器。一個是小直徑的渦輪，由于體積小重量輕，所以接入轉(zhuǎn)速較低；另一個是大直徑的渦輪,在中高轉(zhuǎn)速才介入。即便如此，也不能從根本上解決渦輪遲滯，僅僅只能緩解渦輪遲滯。仁者見仁智者見智，奔馳對于它的小型增壓發(fā)動機并沒有像大眾奧迪那樣采用渦輪增壓，而是采用了一種沒有遲滯的機械增壓裝置。圖為大眾高爾夫GT發(fā)動機的渦輪增壓器雙增壓，不是汽油機直噴。直噴的話也未必分層燃燒。分層的目的是為了小負荷

6、的工況下實現(xiàn)稀薄燃燒，增加經(jīng)濟性。分層應(yīng)該有進氣道設(shè)計上面控制，產(chǎn)生進氣流向的改變，而達到分層的目的，不是簡單的有軟件控制能做得到的吧所謂機械增壓，就是利用發(fā)動機的動力帶動一個羅茲壓氣機，通過發(fā)動機本身的動力來壓縮空氣，并且燃燒壓縮空氣的一種增壓方式。它跟空調(diào)壓縮機很相似。圖為福特GT40的機械增壓器外觀機械增壓器的原理與發(fā)動機機油泵有些類似，也是與發(fā)動機動力相連，只不過壓縮的是空氣。它與渦輪增壓器在性能上最大的區(qū)別就是對壓氣機的轉(zhuǎn)速沒有限制。也就是說只要羅茲壓氣機在轉(zhuǎn)，就可以壓縮空氣。而渦輪增壓器由于是靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣離心力來壓縮空氣，所以需要非常高的轉(zhuǎn)速（通常TURBO的轉(zhuǎn)速能接近10

7、萬轉(zhuǎn)/分鐘）。所以即便發(fā)動機怠速或者處于1000轉(zhuǎn)左右的低轉(zhuǎn)速，也能連接機械增壓器壓縮進氣。圖為TSI發(fā)動機的機械增壓器和發(fā)電機總成。機械堪用蕭丸電機從初轉(zhuǎn)子發(fā)動機物田輪（與曲軸框i;不過處于經(jīng)濟型考慮，怠速工況時電磁離合器是斷開的，也就是說怠速時壓縮比并沒有與發(fā)動機動力相連，不過只要踩下油門電磁離合器可以迅速連接發(fā)動機動力。所以機械增壓能夠給汽車帶來很好的低轉(zhuǎn)扭矩，讓起步時沖進十足。雖然克服了渦輪增壓器遲滯的缺陷，單機械增壓也并非完美。由于它需要消耗發(fā)動力動力，而且增壓器中的兩個轉(zhuǎn)子相互摩擦會損耗大量的能量。在低轉(zhuǎn)速時，由于轉(zhuǎn)速低損耗也就小，但如果處于高轉(zhuǎn)速工況，那么這樣能量損耗是非常大的。

8、不僅經(jīng)濟性差，高轉(zhuǎn)動力性也要受到影響。圖為大眾TSI發(fā)動機上使用的機械增壓器.M動班輪Y型技帶輪所以渦輪增壓和機械增壓都有著各自的先天缺陷，而這兩種增壓方式的優(yōu)缺點又是相互互補的。大眾就是利用了這兩種增壓性能優(yōu)缺點的互補性開發(fā)出了TSI雙增壓系統(tǒng)。那么現(xiàn)在再看TSI就很好理解了。他是渦輪增壓與機械增壓的相結(jié)合。也就是說，TSI發(fā)動機擁有兩套增壓系統(tǒng)，一套靠渦輪壓縮進氣，另一套靠羅茲壓氣機壓縮進氣。當然，它們什么時候起作用是由電腦說了算的。電腦即能夠控制進排氣旁通閥的開閉，也能控制機械增壓器與發(fā)動機相連接的電磁離合器的開閉。圖為大眾TSI雙增壓系統(tǒng)如圖，機械增壓器和渦輪增壓器在進氣道中是被串聯(lián)在

9、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。圖為大眾1.4升TSI發(fā)動機進氣增壓結(jié)構(gòu)進氣橫厚瓏%*中件耳的跳氣甘4，才蜀進y抬卻器;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

10、進氣繞過了渦輪，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。當發(fā)動機在部分負荷工況下低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速傳感器檢測到轉(zhuǎn)速處于低速運轉(zhuǎn)），電腦會接通機械增壓器的電磁離分離，并且關(guān)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1.2bar.我們知道機械增壓器有增強低速扭矩的特點，而且在低轉(zhuǎn)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(yīng)，又能夠增大發(fā)動機扭矩輸出。當發(fā)動機超過1500轉(zhuǎn)時，渦輪開始介入，此時的增壓值提高到2.5bar。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到3500車t/分以上的高

11、轉(zhuǎn)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2.5bar降到1.3bar。因為我們知道一旦轉(zhuǎn)速上升，機械增壓器會消耗大量發(fā)動機能量，而中高轉(zhuǎn)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(zhuǎn)扭矩，降低高轉(zhuǎn)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。目前大眾已經(jīng)在旗下的高爾夫G和新途安上配備了改發(fā)動機，排量雖然只有1.4L但是在雙增壓的作用下能釋放出200匹的動力，這樣的動力用在高爾夫V這么大的A級車上動力性是非常驚人的。這也使得高爾夫GT成為了十足的小鋼炮。由于雙增壓能極大的提高發(fā)動

12、機的工作效率，所以一臺4氣缸盡1.4L排量的發(fā)動機能釋放出6缸3.0L發(fā)動機的動力，但體積卻比6缸發(fā)動機要小得多前希捕撲格槽氣皆催化反小囂此貼子已經(jīng)被作者于2009-09-2216:21:22編輯過技術(shù)我們只懂基本原理，但是細節(jié)還沒有完全掌握。比如增壓器的葉片為什么這樣設(shè)計？國內(nèi)沒有這方面的權(quán)威，只能單純仿制。而且增壓器的葉片的材料要求非常高，需要耐高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高腐蝕的工作環(huán)境，基礎(chǔ)研究國內(nèi)不好好建立起來體系，上層建筑也無法發(fā)展起來。最大的問題就是續(xù)航里程、電池壽命和價格。價格可以靠政府強制補貼方式產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng),從而分攤成本，但前者這個問題不解決，就很難普及。當然我也希望電動機未來站主導。電池是電動機的能量來源，與之對應(yīng)的是內(nèi)燃機的能量來源一一燃料。我指的電動機是一個廣義的概念，包括電機、電池、變速控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。而不僅僅是一個勵磁同步電動機（未來可能用交流電機）。這個一步步已經(jīng)走過100多年了，電動車發(fā)明的時間要早于卡爾本茨的世界上第一輛汽車。后來內(nèi)燃機優(yōu)勢太過明顯，電動車被淘汰?，F(xiàn)代由于托展新能源和環(huán)境保護的需要，電動車才重新走進科學家的視線，現(xiàn)代的材料研究已經(jīng)和當時今非昔比，所以目前的研制出