發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)巡禮 TSI EA111發(fā)動(dòng)機(jī)詳解

● 雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)

　　1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)中采用了兩套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，一套是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)其自身冷卻循環(huán)的冷卻系統(tǒng)（主冷卻系統(tǒng)）。另一套冷卻系統(tǒng)是通過電動(dòng)水泵驅(qū)動(dòng)，主要用于對(duì)渦輪增壓器和增壓空氣的冷卻（副冷卻系統(tǒng)）。限流器將主、副冷卻循環(huán)管路連接起來，并共用一個(gè)平衡液罐。

　　主冷卻循環(huán)系統(tǒng)。主冷卻循環(huán)管路可以分為兩個(gè)循環(huán)管路，一個(gè)循環(huán)管路流過氣缸體，另一個(gè)循環(huán)管路流過氣缸蓋。通過雙節(jié)溫器，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻液的分流。三分之一流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，用于冷卻氣缸。三分之二流經(jīng)氣缸蓋，用于冷卻燃燒室。節(jié)溫器1控制氣缸體的冷卻液，節(jié)溫器2控制氣缸蓋的冷卻液。

　　使用雙節(jié)溫器分離兩個(gè)循環(huán)回路，主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是快速加熱氣缸體，可以降低曲軸連桿機(jī)構(gòu)內(nèi)部的摩擦；二是氣缸蓋得到良好的冷卻，降低了燃燒室的溫度，增加容積效率且降低發(fā)生爆震的可能性。

　　副冷卻循環(huán)系統(tǒng)。由電機(jī)帶動(dòng)的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，主要包括兩個(gè)循環(huán)通道，一個(gè)是經(jīng)過渦輪增壓器，對(duì)渦輪增壓系統(tǒng)進(jìn)行冷卻；另一個(gè)是經(jīng)過進(jìn)氣歧管內(nèi)的冷卻器，對(duì)增壓空氣冷卻。主要由冷卻循環(huán)泵把冷卻液從輔助冷卻器中輸送至增壓空氣冷卻器和廢氣渦輪增壓器中。

　　冷卻液循環(huán)泵會(huì)在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況下，由ECU控制進(jìn)行智能地工作。如發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的短時(shí)間內(nèi)；進(jìn)氣歧管內(nèi)增壓空氣溫度持續(xù)超過50°C；輸出扭矩持續(xù)在100Nm以上；增壓空氣冷卻器前部和后部的增壓空氣溫度小于8°時(shí)等情況下冷卻液循環(huán)泵才會(huì)工作。

　　由于這套系統(tǒng)不是由曲軸驅(qū)動(dòng)的，在發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間高速行駛后，如車主直接熄火，這套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)仍會(huì)自動(dòng)工作一段時(shí)間，消除渦輪增壓器因過熱產(chǎn)生的故障隱患。

● 進(jìn)氣歧管翻板

　　其實(shí)要滿足缸內(nèi)的分層充氣、均質(zhì)稀混合氣等多種不同燃燒室充氣模式，“進(jìn)氣歧管翻板”就起到很重要的作用。如發(fā)動(dòng)機(jī)在低速工況采用分層充氣模式下，通過進(jìn)氣歧管翻板關(guān)閉下進(jìn)氣通道，可以減少氣流通過的橫截面，來增加氣流流速，結(jié)合活塞頂?shù)奶厥庠O(shè)計(jì)，有效形成強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流，有利于“分層”模式下混合氣的形成與霧化。

　　同樣地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入高速工況采用均質(zhì)混合氣模式時(shí)，進(jìn)氣歧管翻板開啟下進(jìn)氣通道，增大氣流通過的橫截面，以獲得更多進(jìn)氣，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

　　不過，由于國產(chǎn)的1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)取消了“分層燃燒”，進(jìn)氣歧管的翻板也被取消，同時(shí)對(duì)進(jìn)氣歧管的設(shè)計(jì)做了相應(yīng)的改進(jìn)，如在進(jìn)氣道外緣的氣門座上設(shè)計(jì)一個(gè)傾斜的凸峰，可以使進(jìn)氣缸內(nèi)形成特殊的渦流，讓汽油與空氣混合得更充分。而“小截面，增流速”、“大截面，增流量”的進(jìn)氣效果，可通過節(jié)氣門來實(shí)現(xiàn)。

● 進(jìn)氣門可變正時(shí)

　　EA111系列1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)上也應(yīng)用了VVT可變氣門正時(shí)技術(shù)，不過只應(yīng)用到進(jìn)氣系統(tǒng)上，即進(jìn)氣可變氣門正時(shí)。這套系統(tǒng)主要通過ECU電子控制單元、葉片槽式調(diào)節(jié)器、凸輪軸調(diào)整電磁閥等元件實(shí)現(xiàn)氣門正時(shí)的連續(xù)可變。

　　葉片槽式調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。由外殼體、內(nèi)部葉片轉(zhuǎn)子以及位于葉片轉(zhuǎn)子內(nèi)部的鎖銷組成。外殼體與外部的正時(shí)齒輪固定，由曲軸帶動(dòng)。而內(nèi)部的葉片則直接與進(jìn)氣門凸輪軸固定，并與之一同旋轉(zhuǎn)。

　　首先通過ECU分析凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等相關(guān)元件反饋的信息，再與ECU存儲(chǔ)的最佳參數(shù)對(duì)比后，發(fā)出指令控制凸輪軸調(diào)整電磁閥。然后通過雙油道機(jī)油壓力差值來驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的葉片，帶動(dòng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)改變進(jìn)氣相位實(shí)現(xiàn)氣門正時(shí)的“提前”或者“滯后”，從而實(shí)現(xiàn)氣門正時(shí)的連續(xù)可變，正時(shí)相位調(diào)節(jié)角度范圍可達(dá)20°的凸輪軸角。福特GTDi發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門都有可變氣門正時(shí)，可調(diào)角度均為50度。