大众14TSI发动机全面解析.docx

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大众14TSI发动机全面解析

大众目前已经开始在国内生产具有世界先进技术水平的1.4TSI发动机，目的是用来取代逐渐落伍的2.0L自然吸气机型。

1.4L排量取代2.0L？

可能很多不太清楚细节的朋友会不相信这一表象，所以还是来用数据来说话吧。

下面，我们列举目前市场上主流的2.0L发动机性能，看过之后相信你就会明白了。

发动机

排气量（ml）

最大功率

（KW（PS）/rpm）

最大扭距

（N.m/rpm）

大众1.4TSI（国产）

1390

96（131）/5000

220/（1750-3500）

速腾2.0L

1984

85（116）/5200

170/4000

宝马3系2.0L

1995

115（156）/6200

200/3600

标志3072.0L

1997

108（147）/6000

200/4000

雅阁2.0L

1997

115（156）/6300

189/4300

福克斯2.0L

1999

104（141）/6000

180/4000

马自达32.0L

1999

110（150）/6500

182/4500

从表中参数不难看出，1.4TSI发动机的最大功率和最大扭矩都几乎达到了目前市面上主流2.0L自然吸气发动机的水平，扭矩超过了所列的所有发动机。

细心的网友会注意到，1.4TSI发动机的最大扭矩在1750-3500rpm的区间都能爆发，这个转速区间覆盖了几乎所有的行驶状态，最大功率也在所列发动机中最早爆发，这有什么意义呢？

日常城市行驶中，为了达到最佳的省油目的，大多数用车人都会将转速控制在4000转以内，所以其他2.0L发动机所列的最大扭矩和最大功率只有在高速时才能体会到。

而国产的1.4TSI发动机扭矩输出转速更早的特性非常适合日常城市行驶。

不过这里需要指出的，国产的1.4TSI（EA111）发动机并不是大众最先进的TSI发动机。

国产1.4TSI和国外1.4TSI发动机对比

1.4TSI（国产）

1.4TSI双增压

发动机形式

直列4缸涡轮增压燃油直喷发动机

直列4缸双增压（涡轮+机械）燃油直喷发动机

排量（ml）

1390

1390

最大功率[KW（PS）/rpm]

96（131）/5000

125（170）/5500

最大扭矩（N.m/rpm）

220/1750-3500

240/1750-4500

压缩比

10.0:

1

10.0:

1

汽缸数

4

4

每缸气门数

4

4

此TSI非彼TSI

大众的TSI发动机的含义是：

机械+涡轮双增压缸内直喷发动机，然而国产的1.4TSI发动机并不是此类双增压直喷发动机。

实际它就是1.4TFSI发动机，按照大众在中国的宣传策略将“F”省略了，只剩下了TSI即涡轮增压缸内直喷发动机。

下面我们深入的了解一下要国产的1.4TSI发动机。

提到缸内直喷，我们先说说FSI（Fuel燃油Stratified分层Injection直喷燃油分层喷射）发动机。

它是通过一个高压泵，将油气送至一个电磁控制的高压喷射气门，喷入汽缸的，以解决供油不足的问题。

它的最大特点就是能让喷入的油气形成最佳涡流进入汽缸，以分层填充的方式使火花塞周围的油气高于点燃极限1：

12左右，向外则逐渐稀薄。

具体过程为：

一个做功循环内，两次供油：

第一次喷油在吸气冲程开始喷入部分的油，让汽油跟空气充分混合，第二次是在压缩冲程的末尾活塞接近上止点时再喷入部份汽油，让火花塞周围形成较浓混合气，利于点火。

如此精确的燃油喷射，使得发动机具有相当好的经济性和动力性。

唯一条件就是需要高纯度的燃油，不然很容易堵塞喷油嘴，并产生结焦和损毁催化装置。

仅保留涡轮增压和缸内直喷

所谓TFSI就是在FSI的基础上增加一个涡轮增压，这样发动机的动力性又得到了提升，集合了TSI和FSI的优点于一身。

国产的奥迪A4就是采用的2.0TFSI发动机，在结构上取消了二次喷油，但是依然保持了良好的性能。

实际证明，国内的油品是可以满足缸内直喷的条件，但是却无法达到二次喷油的要求。

国产的1.4TSI发动机（编号EA111）和国外的相同机型相比，取消了机械增压这一能够在低转区域内提供出色扭矩的硬件基础，仅仅保留了涡轮增压和燃油直喷技术，从原理上讲应该算是TFSI。

同时，其燃油直喷技术也取消了二次喷油,更加适合中国市场的燃油品质。

现在大家明白了，国产的1.4TSI发动机实际上就是涡轮增压缸内直喷发动机，只有一个增压涡轮和一套缸内直喷系统，并不是先进的双增压TSI发动机。

即便如此，它还是一款高性能发动机，这一点从仅为1.4L排量却能爆发出与2.0L相当的动力数值就能看出，这也正是很多消费者感到惊奇的地方。

国产这款发动机对于大众的中国战略至关重要，而且新发动机确定在上海娄塘工厂投产，而非先前预测的大连工厂。

与此同时，大众还将要在国内投产先进的DSG双离合变速箱，如此一来将进一步提升大众车型在市场上的技术领先优势，而最大的受益者还是消费者，他们能够在获得最佳动力的前提下尽可能的降低燃油消耗，这在油价飞涨的今天显得尤为重要。

当然，在新发动机投产的早期，必将会带来生产成本上升和保养维护费用增加的不利因素，这是不可避免的，但不论厂家还是消费者都需要接受这一点。

最后为大家从技术角度讲解一下1.4L为什么能蕴含如此大的能力，要说明这个问题先要从发动机的增压技术说起。

增压的种类和特点

在不改变发动机排量的情况下，增加进气的压强是行之有效的办法。

目前广泛应用的增压方式有两种，机械增压和涡轮增压，增压器都是安装在进气通道上，将进入的气体增加压强，压入汽缸。

机械增压（Super-charging）的结构是由发动机的动力输出轴带动一个齿轮扫气泵，实现增压，它的最大优点就是没有时滞，表现出来就是线性较好，特别它的最佳工作转速1000rpm-7500rpm，非常适于日常行车；缺点也很明显，不能产生很大的压强，由发动机带动，经济性并不好，不能给发动机带来大的动力提升。

涡轮增压（Turbo-charging）简称T，很熟悉的字眼吧，它的原理是由燃烧产生的废气推动涡轮，实现对进气增压，因为脱离了和发动机的机械链接，驱动涡轮几乎不耗费发动机动力，也正因为如此，时滞就不可避免，所在驾驶涡轮增压发动机汽车时，能够体会到动力会在踩下油门后的一会爆发出来，它除了时滞最大的缺点外，工作的转速区间较高，一般高于3500rpm才能启动，实际驾驶中，不是经常的用到。

它的优点还是很明显的，能提供大的增压值，大幅度的提升发动机动力，特别是在中高转速，燃油经济性好。

机械增压+涡轮增压机械加涡轮增压就是在发动机上同时加上两套增压设备，在低转速的时候开启机械增压，当发动机达到高转速时涡轮增压介入，同时通过电磁离合器分离机械增压，避免消耗发动机的动力。

这样就将两者的优点结合在了一起。

TSI就是Turbo-charging（涡轮增压）、Super-charging（机械增压）和Injection（燃油直喷）三个关键特色的首字母缩写。

这种发动机结合两种增压方式的优点，并且加入了缸内直喷的技术，性能更佳的出众，也是大众最先进的发动机技术。

所以1.4TSI发动机才能达到如此优秀的性能（如表中所写），当然它所蕴含的技术含量还是相当高的。

多图详解大众1.4tsi发动机

一款1.4L排量小型化的发动机是如何与“涡轮增压+机械增压+缸内直喷“技术协调运用的？

下面我们以多图来解读一下这款大众1.4TSI发动机的工作原理。

大众1.4TSI发动机的数据非常简单，它是大众的一款1.4升汽油发动机，最大功率125kw，最大扭矩240Nm/1750rpm~4500rpm，搭载这款发动机的大众高尔夫GT百公里综合油耗仅为7.2升，在优良路况中油耗甚至可降至5.9升。

——1.4L的排量油耗低而输出功率超过许多2.3L发动机。

在国外，这类强力发动机通常是用在性能版车型上的，在提升性能的同时价格也不菲。

在大众，1.4TSI就被用在了强调操控性的高尔夫GT上。

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改装与四驱316

2006-12-2721:

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多图详解大众1.4tsi发动机

把它“掏出来”看清楚点（下图）——的确，它比普通发动机要复杂多了。

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多图详解大众1.4tsi发动机

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多图详解大众1.4tsi发动机

为什么这款发动机会有这么复杂？

因为这同它的功能有关。

首先来看TSI的组成，T代表Turbo-charging（废气涡轮增压），S代表Super-charging（机械增压），I代表Fuel Stratified Injection（燃油分层直喷）。

“以最低的油耗获得最大的功率”是对 TSI发动机优点的准确概括，TSI发动机将小型化技术与传统的机械增压技术和涡轮增压技术巧妙组合，兼顾了低速时的扭矩输出和高速时的功率输出，解决了两种技术各自的不足。

 也就是说，TSI比普通发动机多了废气涡轮增压和机械增压这两项配置，还包括燃油直喷的功能，所需的机件自然要多。

其次，为了让这些附加的装置能够正常地工作，还会有其他附属零件的配置。

这样才能做到“1+1>2”，也难怪1.4TSI会比较复杂了。

那么它的内部结构如何呢？

它又是怎么工作的呢？

1.4TSI发动机几大部件分解图

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改装与四驱316

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多图详解大众1.4tsi发动机

增压，顾名思义就是增加压力。

那么，它是增加哪里的压力，有什么作用，又是怎么增压的呢？

1.4TSI上大名鼎鼎的废气涡轮增压套件

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多图详解大众1.4tsi发动机

涡轮增压。

涡轮增压是目前全世界汽车厂商运用最为广泛的发动机增压技术，它可以利用发动机排出废气产生的能量，来大幅度提高发动机的动力输出。

其工作原理是，发动机排出的废气驱动废气涡轮高速旋转，废气涡轮再带动进气涡轮以同样的速度旋转，以远远高于大气的压力将空气压缩到气缸内助燃。

由于空气的易压缩性，因此在涡轮增压下的进气量要远远超过自然吸气的进气量，这样就提高了引擎的功率输出。

换句话说就是，发动机排出的热废气是带有能量的，涡轮增压就相当于废物利用，重新收集了一部分废热，增加输出功率。

因此，要得到同样的功率，有增压的发动机就能做得更小，也就更轻，从而提高了操控降低了油耗。

 但是，涡轮增压有个先天的缺陷，就是涡轮迟滞，即发动机必须达到一定的转速才能启动涡轮，现在换用小涡轮后解决了一部分时滞问题。

除此之外，涡轮增压发动机的压缩比通常还得降低，比如到6.5:

1以下，来避免气缸过热。

这样做的结果就是在低速涡轮没有介入的情况下，发动机输出甚至还不如自然吸气机型。

另一个问题是达到涡轮介入的转速后，增压导致动力输出陡增，破坏了动力的平稳输出和操控的准确性。

为了解决这些缺陷，汽车工业发展出了不少方法：

使用带旁通的涡轮增压套件减小迟滞，采用中冷器提高压缩比改善低转速的动力输出，采用新材料涡轮降低运动惯性，双涡轮增压以及机械增压等。

中冷器结构图及中冷器散热片的组成示意图

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1.4TSI发动机是有中冷器的，即在涡轮增压器和发动机之间引入了一个中冷器。

这是因为发动机直接排出的废气温度通常高达8、9XX，会造成涡轮本体、进气温度升高，加之压缩空气时做功，增压压缩进气缸的气体就有可能过热而造成汽油预燃而发生爆震，影响动力输出；同时，高温也是引擎的隐形杀手。

所以，增压发动机通常会引入中冷器来降低进气温度。

一般来说，使用中冷后能减小50～60度的进气温度（离开临界值），可以适当的提高发动机压缩比，改善低转速时的动力输出；同时由于冷空气的密度大，所以在相同条件下，这种设计可以提高发动机的进气密度，因此发动机工作效率更高。

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机械增压技术。

机械增压的历史比较悠久，在上世纪60年代涡轮增压技术出现以前，机械增压是当时发动机的主流增压技术。

机械增压的压缩机直接被发动机的曲轴带动，它的优点是响应性好（完全没有迟滞）。

但是它本身需要消耗一部分能量，因此机械增压不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时，因为它会产生大量的摩擦，损失能量，从而影响到发动机转速的提高。

不过，机械增压器在中低转速时，对发动机的动力输出有明显改善，但峰值功率出现较早，发动机最高转速较低。

另外，配置机械增压的发动机可以在任何时候，都能输出源源不断的扭力，大大减小换档频率。

 机械增压在发动机中低转速时效果好，而涡轮增压则能在高速时起到很大的提升作用；因此，如果能够把它们结合起来就能避免各自的不足，很自然地在宽范围内提供所需的动力了：

1.4TSI发动机工作示意图

 注：

其中红色是废气通道，蓝色是进气系统，机械增压和涡轮增压串联

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1.在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，这些压力也用来驱动涡轮增压器，因此涡轮增压器的启动更平顺，响应速度更快。

 2.在1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力，其总增压值达到2.5bar（如果涡轮增压器单独工作，只能产生1.3bar的增压压力）。

随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。

 3.在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率。

机械增压及涡轮增压的不同阶段工作情况示意图

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为了让驾驶者更为明白地掌握发动机所处工况，厂家还比较人性化地在仪表台提供了一个Boost表，描述的是涡轮机即时增压状况。

这样，有没有增压，表针动没动一目了然；表针越向右摆，表示此刻增压比越高，非常直观。

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FSI燃油直喷技术。

FSI直喷的喷油嘴共有6个喷油孔，其喷油压力高达150bar！

FSI即发动机利用一个高压泵，使汽油通过一个分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。

它共有两种运行方式，发动机按照负荷工况，自动进行选择，以保证足够的燃油经济性：

汽油直喷示意图

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低负荷时的特点是在进气道中已经产生可变涡流，此时节气门为半开状态，空气由进气管进入汽缸撞在活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。

然后，进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以由浓至稀的分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。

因为稀燃技术的混合比达到25：

1以上，按照常规是无法点燃的，所以最内层要易于点火，混合比大概在12：

1左右，然后一层一层地向外燃烧。

这样能够节约燃料。

而在高负荷中所进行的均质理论空燃比（14.6-14.7）燃烧中，大量空气高速进入汽缸形成较强涡流，燃油则是在进气冲程中喷射。

 应用FSI技术要求提高压缩比，而使用涡轮则要求降低压缩比，这二者在配置了我们上面谈到的中冷器后达到了平衡，即10:

1。

另外，FSI 发动机由于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高，如果布置不合理、制造精度达不到要求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失。

另外FSI发动机对燃油品质的要求也比较高。

但是，在应用了“涡轮增压＋机械增压＋燃油直喷”技术之后，这款引擎发生了质的变化。

大众是在EA 111的1.4 FSI发动机（1390cc, 66Kw/88Hp, 4缸4气门）基础上进行的双增压设计，而这款发动机（1.4TSI发动机）与我们所熟悉的POLO GP上的那个1.4 4v 55kw是一样的不过动力输出的确是天壤之别：

前者是后者的一倍还要多 

型号 　　　　　　　1.4TSI 　　　1.4FSI 　　　1.4V 

排量mm 　　　　　　1390 　　　　1390 　　　　1390 

缸径X冲程mm 　 　　75.6X76.5 　 76.5X75.6 　 76.5X75.6 

压缩比 　　　　　　10:

1 　　　　　　　　 　10.5:

1 

最大功率Kw/rpm 　　125 　　　　 66 　　　 　 55 

最大扭矩Nm·rpm 　 240 　　　　 150　　　　 135 

 从1.4TSI的工况图上可以看到发动机转速在1000转时，输出的扭矩就已经高达176NM，要知道好多1.6或1.8甚至2.0的发动机的最大扭矩也就这个水平。

低速大扭矩带来大操控感受果然非同寻常，配置1.4TSI的Golf GT的0~100km/h加速时间小于8S。

1.4TSI的发动机工况图

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Golf GT装载1.4TSI的参数：

 最大车速：

220kM/h 

 0--100kM/h :

 7.9s 

 80--120kM/h:

 8.0s 

 使用98#超级汽油时的油耗为：

 城市道路：

9.6L/100kM; 

 良好道路：

5.9L/100kM; 

 平均：

7.2L/100kM; 

 CO2（二氧化碳）排放量：

173mg/km 

 最后要指出的是，1.4TSI的综合表现虽然很好，但正如前面所讲，厂家推出1.4TSI几乎就榨干了这台发动机的所有潜力，其活塞连杆等恐怕再难承受更大的压力了，要玩改装可别选它了。