高尔夫TSI Trendline1.2L TSI发动机解析

2010-12-19 21:19:53来源: 技术在线
  大众日本在“高尔夫”车型中追加了配备新开发的1.2L直喷涡轮汽油发动机“1.2L TSI”的“高尔夫TSI Trendline”(图1)。该发动机是曾配备于上一代车型而未在现行车型中配备的1.6L自然吸气发动机的替代品,其特点是,加上变速箱的改进效果,燃效提高了35%。

图1:“高尔夫TSI Trendline” 配备了新开发的1.2L TSI发动机

  对于目前正在日本销售的高尔夫而言,新开发的1.2L TSI发动机是继1.4L直喷涡轮发动机款、1.4L直喷涡轮发动机+超级增压器款、2.0L涡轮发动机款之后的第4款产品(图2)。简单说可以看作是将“波罗”配备的1.4L自然吸气发动机的缸径缩小,使排量减至1.2L,并搭配涡轮增压器而成的。

图2:新开发的1.2L TSI发动机通过采用铝合金汽缸体等,使重量比原来的1.4L TSI发动机减轻了24.5kg。


  1.2L TSI发动机的最大特点是,采用了铝合金压铸汽缸体。排量相近的1.4L TSI原发动机也属于与1.2L TSI发动机相同的“EA111”形式发动机。但1.4L TSI发动机采用的是铸铁汽缸体。

  尽管在日本成品车厂商中还没有这种先例,不过大众公司的EA111系列发动机中,采用铸铁汽缸体的产品和采用铝压铸汽缸体的产品同时存在。这些发动机不仅缸径与冲程(Bore/Stroke)以及缸距(Bore Pitch)等基本尺寸一致,就连法兰(Flange)的形状等的主要尺寸,在铸铁汽缸体机型与铝压铸汽缸体机型上也都是通用的。

  采用铝压铸汽缸体的1.4L自然吸气发动机和采用铸铁汽缸体的1.4L TSI发动机,缸径×冲程均为76.5×75.6mm。

机构得以简化

此次新开发的1.2L TSI发动机是为取代上一代高尔夫配备的1.6L自然吸气发动机而开发的。比较二者的输出功率和燃效,1.6L发动机的最高输出功率为85kW/6000rpm,1.2L TSI为77kW/5000rpm,虽然数值上低于前者,却能在更低的转速下产生输出功率。最大扭矩方面,1.6L发动机为155N·m/4000rpm,而1.2L TSI为175N·m/1550~4100rpm,不仅扭矩值提高,而且可在低转速下产生更高的扭矩。据大众介绍,1500rpm时的扭矩值提高了45.8%,2500rpm时的扭矩值提高了30.6%。因此,从这些数值可以看出,这是一款可在低转速下发挥较高的动力性能、更易操作的发动机。

  10·15模式燃效方面,配备1.6L发动机与6速自动变速箱的上一代高尔夫“E”为12.6km/L,而组合使用1.2LTSI发动机与7速DCT(双离合器变速箱)“7速DSG”的“TSI Trendline”为17.0km/L,燃效提高了35%。由此可以看出,新型TSI发动机的特点是,与输出功率相当的自然吸气发动机相比,扭矩与燃效均得到了大幅提高。

  大众在开发TSI发动机系列的基本款1.2L TSI时,设法减轻了重量,减小了摩擦损失并降低了成本。首先,在轻量化方面,1.4L TSI的汽缸体是由铸铁制成的,此次则改成了铝压铸汽缸体,从而使重量减轻14.5kg。另外,曲柄轴减轻2.0kg,汽缸盖与气门机构减轻3.5kg,同步链传动箱(Timing-chain Case)减轻2.0kg,附属单元减轻2.5kg,重量共减轻了24.5kg。由于还改变了发动机的安装位置,所以前轮负荷较1.4 TSI减轻了40kg。

图3:采用每缸两气门构成与1.4L TSI发动机的每缸4气门构成相比,据说机油泵造成的功率损失可减少约一半。

  其中,为汽缸盖和气门机构减轻重量并降低成本作出贡献的是双气门化(图3)。原来的1.4L TSI为DOHC(双顶置凸轮轴)4气门,1.2L TSI则改成了SOHC(单顶置凸轮轴)双气门。还去掉了1.4L TSI配备的可变气门正时机构。这样气门驱动系统的摩擦减小,不再需要用于驱动可变气门正时机构的油压,因此在欧洲行驶模式下,机油泵造成的功率损失可减至原来的一半左右。   尽管新型发动机简化了机构,但单位排量的输出功率方面,1.4L TSI(只配备涡轮增压器)为64.8kW,而1.2L TSI为64.3kW,二者基本为同等水平,前者的扭矩为143.9N·m,后者为146.2N·m,扭矩值获得提高。为了实现这一点,1.2L TSI采用了可在燃烧室内产生更强漩涡(Swirl)的吸气口形状,除了提高燃烧速度之外,还采用了日本IHI公司生产的、可在低转速下发挥较高响应性的涡轮增压器。1.4L TSI(只配备涡轮增压器)由三菱重工业生产。

采用电动排气旁通阀

  此次备受关注的焦点是,在增压器周围采用了德国玛勒(Mahle)生产的电动排气旁通阀(Wastegate),这在量产车上还是首次配备。该产品与原来使用气体力学的排气旁通阀(也称Actuator)不同,其特点是,无论发动机运转情况如何,均可使排气旁通阀的气门片(Flap)高速移动至任意位置。

  因此,即使是局部负载区域也可精密地保持增压压力,从而有助于提高燃效。另外,与原来的气动式排气旁通阀相比,不仅可缩短吸气达到峰值压力的时间,还可在启动发动机时防止排气通过涡轮,并迅速提高催化剂的温度。排气阀为钠封闭式,具有最高950℃的耐热性能。

图4:水冷式中冷器虽沿用1.4L TSI的产品,但吸气歧管的容积小于1.4L TSI,从而提高了发动机的响应性。

  此次沿用了1.4LTSI的水冷式中冷器(图4),但吸气歧管的容积小于1.4L TSI,因此缩小了以压缩机压缩的空气体积,提高了发动机的响应性。吸气歧管采用30%玻璃纤维增强聚酰胺(PA)6,通过焊接两个中空形状的部件制造而成。 


 

关键字:高尔夫TSI  Trendline  1.2L  TSI发动机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1219/article_2973.html
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