TSI渦輪增壓直噴發動機

只有實現“盡燃每滴油”——也就是我們常說的“使燃油充分燃燒”，才能將每一滴燃油所儲存的能量全部轉化成動力，產生更強的動力輸出，消耗更少的燃料，產生更低的排放。大眾汽車TSI發動機採用先進的缸內直噴和渦輪增壓技術，顯著提高了發動機效率，以低油耗、低排放產生更為強勁的動力。

基本介紹

• 中文名：TSI渦輪增壓直噴發動機
• 性質：發動機
• 特點：能使燃油充分燃燒
• 特色：低油耗、低排放

直噴技術

在發動機技術進步的歷程中，油氣混合技術一直是最為重要的技術課題之一。只有實現燃油與進氣按照精確的比例均勻混合，才能實現“盡燃每滴油”。

發動機油氣混合技術的發展經歷了從化油器，單點噴射到多點噴射和缸內直噴等幾個重要階段。

化油器

套用真空原理將燃油在化油器中被進入的空氣打散成霧，伴隨空氣被“吸入汽缸。由於是利用簡單的機械結構控制供油量，所以，無法實現準確的按需供油。

單點噴射

以噴油嘴取代了化油器，燃油供應進入了燃油“噴射”時代，並且實現了電子控制，供油量精確度有所提高。但是，化油器和單點噴射存在一個共性的缺陷，燃油霧化與進氣混合的位置處於進氣管距離氣缸的最遠端，油氣混合後，要分配給各個氣缸，無法實現精確的按比例並且均勻的油氣混合，所以，油耗高，動力低。

多點噴射

每個氣缸都由單獨的噴油嘴噴射燃油。燃油噴嘴安裝於進氣管最靠近氣缸的位置，燃油噴射與進氣混合在進氣門之前。多點噴射能夠按照每個氣缸的需求實現精確的按需供油，因此，顯著降低了油耗和排放。但是，這種“缸外噴射混合”的缺點在於，進入氣缸的混合氣只能夠通過氣門的開閉來被動控制，不能完全適應發動機不同工況的需求。並且，油氣混合受進氣氣流的影響較大，還會吸附在進氣管壁和氣門上形成積碳，造成浪費，並影響發動機性能。

缸內直噴

燃油噴嘴安裝於氣缸內，直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合。噴射壓力也進一步提高，使燃油霧化更加細緻，真正實現了精準地按比例控制噴油並與進氣混合，並且消除了缸外噴射的缺點。同時，噴嘴位置、噴霧形狀、進氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設計，使油氣能夠在整個氣缸內充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，真正實現了“盡燃每滴油”。

從燃油噴射技術發展的軌跡可以看出，燃油噴射與進氣混合的位置離氣缸越來越近，最終發展到在氣缸內進行。由於燃油噴射霧化的形成與油氣的混合就在汽缸內進行，對供油量與油氣均勻混合的控制精度得以提高，並且可實現精確點火，因而，燃燒更加迅速、充分，動力的爆發當然就會更為猛烈，動態回響更佳，功率與扭矩同時增加，燃油消耗明顯降低，排放也更低。

均質燃燒

TSI發動機的缸內直噴技術使霧化噴入的燃油與進氣得到精確、充分、均勻的混合，並充滿整個氣缸，全工況實現均質燃燒。燃油充分燃燒，也就充分發揮了每一滴燃油所儲存的能量，使發動機產生高動力輸出，並且發動機動態回響好，同時，燃油消耗也保持在較低水平。

關於分層燃燒：分層燃燒屬於“稀薄燃燒”，也就是燃油少，空氣多，為降低油耗帶來一定好處。數年前，大眾汽車在歐洲市場銷售的車型上曾經用過這一技術。而如今，大眾汽車的TSI發動機已經不再使用分層燃燒了。其原因是：“稀燃”會導致排放中氮氧化物的增加。另外，TSI發動機採用了增壓、提高壓縮比等有助於提高動力的技術，使缸內燃燒溫度有所升高，同樣也會導致氮氧化物排放的增加。為此，就要增加廢氣後處理系統來降低排放。而這樣的後處理系統對燃油質量又提出了更高的需求，會導致消費者使用成本增加。所以，相對於後處理系統增加的成本，分層燃燒技術所節省的燃油就顯得不划算了，因此，“分層燃燒”技術已經不再套用。大眾汽車的分層燃燒技術僅在歐洲境內銷售的車型上使用過（因為歐洲市場上銷售的燃油的硫含量低），而出口到其他國家的車型都沒有採用過“分層燃燒”。

增壓技術

增壓技術的最大好處是它在不增加發動機排量的情況下，大幅提高發動機的功率和扭矩。渦輪增壓器實際上就是一個空氣壓縮機，利用發動機排出的廢氣推動渦輪高速旋轉，將空氣壓縮進入氣缸。隨著發動機轉速加快，廢氣排出速度加快，使渦輪轉速也加快，空氣壓縮程度就加大，發動機的進氣量就相應增加，從而提高發動機動力。所以說，渦輪增壓器通過增加發動機進氣量，在不增加排量的情況下卻得到了增大發動機排量的效果。由於渦輪增壓器的驅動是來自發動機排氣，不需要額外的動力，與其他增壓方式相比，渦輪增壓的效率更高，能耗更低。

渦輪增壓器

也是由於渦輪增壓器是由廢氣驅動增壓，所以，要在發動機達到一定轉速時才能啟動，因此，渦輪增壓器存在一定的“滯後”，這是其固有特點。大眾汽車改進設計了TSI發動機的渦輪增壓器，如：對渦輪葉片進行了空氣動力學最佳化，使進氣氣流的分布狀態有助於降低能量損耗，令渦輪增壓器能夠更早更快地起動，動態回響更加靈敏。所以，大眾汽車TSI發動機增壓器的滯後感覺已大幅降低。另外，大眾汽車對TSI發動機的冷卻系統也進行了最佳化設計，使冷卻效果顯著提高。以前的渦輪增壓裝置在使用、維護和保養等方面比較麻煩，比如高速長時間行車後不能馬上熄滅發動機，否則渦輪增壓器容易在冷卻不好的情況下產生內部潤滑油的結焦，進而損害增壓器。TSI發動機已充分考慮車主的使用便利性，潤滑冷卻系統採用更為先進的設計，很好地解決了上述問題，不會對車主的使用和維護增加額外的負擔。

此外，渦輪增壓器不是易耗部件，在正常使用和保養的情況下，渦輪增壓器的壽命是和發動機的壽命相同的。

優勢

缸內直噴和增壓技術的套用實現了動力的提升，最明顯的優勢特徵在於TSI發動機在低轉速時即可產生高扭矩，並在一個很寬的轉速範圍內保持最大扭矩輸出，動力輸出持續飽滿，為駕駛者帶來更多駕駛樂趣。然而，卻不再以高油耗和高排放為代價，實現了節能、環保、動力的多重收穫。

採用缸內直噴和增壓技術而不是通過加大排量來提升發動機動力，是發動機技術發展的方向，並且符合節能環保的要求：首先，在城市中走走停停，發動機最主要的工況集中在中小負荷，那么大排量發動機要經常把節氣門開度放在很小的位置，造成巨大的泵氣損失。TSI發動機的渦輪增壓器在小負荷時不參與工作，就相當於一款排量低發動機，顯現出節省燃油的優勢；而在高負荷時，TSI發動機則通過渦輪增壓增加進氣量，從而產生更高的動力，達到與大排量發動機相同甚至更優的動力性能。其次，發動機排量減小可以有效降低發動機的體積和重量，對於整車布置和降低油耗都有直接的好處。