1、文章要點(diǎn)： 1.4TSI獨(dú)立水循環(huán)系統(tǒng)可為增壓空氣進(jìn)行冷卻，可在熄火后繼續(xù)為渦輪提供冷卻 1.4TSI的渦輪增壓器采用集成式設(shè)計(jì)，更加可靠；小尺寸葉片啟動轉(zhuǎn)速低，延遲小 網(wǎng)友疑問解答：1.4TSI無須怠速熄火/渦輪增壓器不會產(chǎn)生額外保養(yǎng)費(fèi)用 “1.4TSI+7速DSG”，一汽-大眾這套被形容為“黃金”的動力總成，在國內(nèi)車市一度掀起了消費(fèi)者對小排量增壓發(fā)動機(jī)和雙離合變速器的熱潮，眾多廠商也紛紛效仿一汽-大眾推出了自己的增壓動力和雙離合變速器。但作為這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)引領(lǐng)者的一汽-大眾，似乎只是一直在被追趕，卻從未被超越。繼不久前拆解了日產(chǎn)世界著名發(fā)動機(jī)VQ35后，近日車168的編輯來到了一汽-大眾長

2、春的發(fā)動機(jī)制造廠，對一汽-大眾的“黃金動力”1.4TSI發(fā)動機(jī)進(jìn)行了徹底的拆解和研究。我們將按照拆解順序，根據(jù)這臺發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)和大量網(wǎng)友們對它的疑問，分三篇為大家?guī)砣嬖敱M且深入淺出的解讀。下面，我們就先一起來看看這臺“傳說中”的小排量增壓發(fā)動機(jī)，圍繞著字母“T（渦輪增壓）”究竟都有何過人之處吧。進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)拆解剛剛走下生產(chǎn)線的EA111系列1.4TSI發(fā)動機(jī)我們本次拆解的這臺1.4TSI是一臺剛剛從一汽-大眾的生產(chǎn)線上下線的全新發(fā)動機(jī)，在對這臺發(fā)動機(jī)進(jìn)行上臺架等固定工序后，我們的拆解也正式開始。首先將進(jìn)行拆解的部分是這臺發(fā)動機(jī)的獨(dú)立循環(huán)冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)示意圖，彩色為獨(dú)立的進(jìn)氣和渦輪循環(huán)冷

3、卻系統(tǒng)，灰色為發(fā)動機(jī)內(nèi)的循環(huán)冷卻系統(tǒng)（藍(lán)色為低溫冷卻液，紅色為高溫冷卻液）這款1.4TSI發(fā)動機(jī)一大特色就是采用了兩套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)：一套主要用于發(fā)動機(jī)自身冷卻的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，這套系統(tǒng)中的水泵通過皮帶和曲軸相連接，直接靠發(fā)動機(jī)動力實(shí)現(xiàn)冷卻液的循環(huán)，也可稱為主循環(huán)；另一套冷卻系統(tǒng)主要用于渦輪增壓器和增壓空氣的冷卻，是通過電動冷卻液循環(huán)泵驅(qū)動冷卻液實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)，也可稱為副循環(huán)。副循環(huán)中冷卻液循環(huán)泵位置示意圖1.4TSI發(fā)動機(jī)上的雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)也是大眾首次采用的發(fā)動機(jī)冷卻方式。其中獨(dú)立的冷卻液循環(huán)泵主要用于給增壓系統(tǒng)冷卻，包括兩個循環(huán)通道：一個經(jīng)過渦輪增壓器，為渦輪系統(tǒng)冷卻；另一個流經(jīng)進(jìn)氣歧

4、管內(nèi)的氣液熱交換器（冷卻器），為增壓空氣進(jìn)行冷卻。兩套獨(dú)立冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了缸蓋和缸體溫度的不同，在不同工況下可以根據(jù)需要分別對不同的部分進(jìn)行冷卻。下面我們就先對外部的獨(dú)立循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行拆解。獨(dú)立的冷卻液循環(huán)泵由電機(jī)帶動的冷卻液循環(huán)泵通過電機(jī)帶動的冷卻液循環(huán)泵是大眾這款EA111系列1.4TSI發(fā)動機(jī)的一大特色，這個泵通過螺栓固定在缸體上，安裝在進(jìn)氣歧管下面，是獨(dú)立冷卻系統(tǒng)的核心部分。它根據(jù)負(fù)荷來操作控制，將冷卻液通過前端的泵口從附加散熱器中吸出，泵入進(jìn)氣歧管內(nèi)的冷卻器和另一側(cè)的渦輪增壓器。拆卸下來的冷卻液循環(huán)泵這套冷卻液循環(huán)泵會在不同發(fā)動機(jī)工況下，由行車電腦控制進(jìn)行智能的工作，它在下面幾種情況

5、下會被開啟：1、每次發(fā)動機(jī)啟動后的短時間內(nèi)2、輸出扭矩持續(xù)在100Nm以上的時候3、進(jìn)氣歧管內(nèi)增壓空氣溫度持續(xù)超過50C4、兩個增壓空氣溫度傳感器（分別位于進(jìn)氣歧管的冷卻器前后）之間的溫差小于 8C5、發(fā)動機(jī)每工作120s，其工作10s，避免渦輪增壓器產(chǎn)生熱量積聚 6、關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，根據(jù)邁普圖*決定從0至480s之間的工作時間，避免渦輪增壓器過熱而產(chǎn)生故障（*邁普圖存于電腦程序中，是根據(jù)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度、壓力和其他工況來確定循環(huán)泵工作延時的一個三維函數(shù)）獨(dú)立循環(huán)中循環(huán)水的兩個回路：冷卻器（左）和渦輪增壓器（右）采用獨(dú)立電機(jī)帶動水泵的冷卻系統(tǒng)優(yōu)勢顯而易見，由于并不直接通過曲軸的動力進(jìn)行工作，發(fā)動

6、機(jī)在長時間高速行駛后，車主如果直接熄火，這套獨(dú)立的冷卻液循環(huán)泵仍會會自動繼續(xù)工作一段時間，消除了渦輪增壓器因過熱產(chǎn)生的故障隱患。另外，在發(fā)動機(jī)沒有大負(fù)荷運(yùn)作時，這套系統(tǒng)也會根據(jù)情況停止工作，達(dá)到節(jié)能的目的。用于增壓空氣水冷的冷卻器獨(dú)立循環(huán)中，冷卻液經(jīng)循環(huán)泵流過位于進(jìn)氣歧管內(nèi)的冷卻器，這個冷卻器的作用是為增壓后的空氣進(jìn)行散熱，這也是這臺1.4TSI發(fā)動機(jī)的特別設(shè)計(jì)之一。冷卻器和增壓空氣通道結(jié)構(gòu)解剖圖我們知道，氣體在被壓縮的時候溫度會上升，比如打氣筒在打氣的時候底部會發(fā)熱。經(jīng)過渦輪增壓器的空氣與之類似，氣體受到壓縮，再加上經(jīng)過高溫渦輪時的部分熱傳導(dǎo)作用，增壓后的空氣溫度會很高。高溫氣體由于受熱而膨

7、脹，因此有必要對增壓后的空氣進(jìn)行冷卻，以提高單位體積空氣中的氧氣“濃度”，進(jìn)而提高燃燒效率。拆卸下來的冷卻器雖然水冷是十分理想的散熱的方式，但并沒有在增壓空氣冷卻中得到非常廣泛采用，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)不但對密封性要求較高，還需要增加特別設(shè)計(jì)的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，對成本和技術(shù)都有要求，因此很多廠商的發(fā)動機(jī)通過機(jī)艙前的中冷器進(jìn)行風(fēng)冷，其弊端是增加了更大的體積和重量。而EA111的1.4TSI發(fā)動機(jī)通過上面提到的獨(dú)立電機(jī)冷卻液循環(huán)泵和冷卻器的精巧設(shè)計(jì)，較為理想的解決了這一問題。冷卻器的工作原理（實(shí)現(xiàn)為增壓空氣，虛線為冷卻液；紅色代表較高溫度，藍(lán)色代表較低溫度）為壓縮空氣進(jìn)行冷卻的冷卻器由許多鋁葉片組成，在里面

8、有冷卻液流過的管路。熱空氣流過鋁制葉片，將熱量傳導(dǎo)給在內(nèi)部循環(huán)的冷卻液，然后冷卻液再被泵入車輛進(jìn)氣口前端的散熱器來冷卻。在經(jīng)過冷卻后的增壓空氣，壓力值在最高可達(dá)1.8bar的條件下，氣體溫度僅比自然吸氣發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度高20-25C，冷卻效果非常好。雖然原理看似簡單，但由于冷卻器聯(lián)通著進(jìn)氣歧管，是增壓空氣的必經(jīng)之路，所以對密封性能要求較高。大眾這款1.4TSI發(fā)動機(jī)的冷卻器采用了波蘭制造的進(jìn)口件，在冷卻器的后部有一個密封條，這個密封條保證冷卻器和進(jìn)氣歧管之間的密封，同時為冷卻器提供支撐；同樣在冷卻器和進(jìn)氣歧管的接合部分也有類似的密封條，再通過6個螺栓將冷卻器固定鑲嵌在進(jìn)氣歧管內(nèi)，達(dá)到了很好的密

9、封效果。這套水冷式壓縮空氣冷卻器相對于其他散熱方式的優(yōu)點(diǎn)在于：1、占用的體積更小；2、水冷的效果要比空冷更好；3、相對獨(dú)立的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)在溫度傳感器的監(jiān)控下工作，冷卻液循環(huán)泵可以通過需要進(jìn)行合理的控制。你所不知道的TSI螺絲不同的擰緊值與拆裝順序排氣歧管與缸體相連的每個螺栓上緊時需要的扭矩值都會不同，而這些扭矩值都是提前由設(shè)計(jì)師設(shè)定好的我們知道，精密設(shè)備在安裝過程中的一大工藝就是螺栓的緊固。1.4TSI發(fā)動機(jī)上的幾乎每一顆螺栓都有其固定的擰緊值，這些數(shù)據(jù)在每一個機(jī)械自動上緊的過程中，也會跟隨相應(yīng)的發(fā)動機(jī)以及車輛在數(shù)據(jù)庫中保存多年時間，以備將來在可能出現(xiàn)問題或維修時調(diào)取生產(chǎn)資料。冷卻器上螺栓的

10、拆卸順序是先兩邊，再中間，裝配的順序是先中間，再兩邊同時細(xì)心的讀者也可以通過圖片觀察到，我們在拆裝螺栓時都會遵循一定的順序，這是為了能夠使零件均勻受力，以保證更好的密封效果。具體的拆卸順序常為先兩邊，再中間的方式；安裝螺栓時，要先將每一個螺栓預(yù)擰緊（不擰死），再按先中間再兩邊的方式緊固。渦輪增壓器冷卻回路通常的渦輪增壓發(fā)動機(jī)，會要求車主在長時間高速行駛后不要立即熄火，而是讓發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間。因?yàn)榱⒓聪ɑ穑鋮s液循環(huán)也隨之停止，冷卻液氣化，腐蝕渦輪增壓器；機(jī)油遇到高溫也會變質(zhì)，失去潤滑作用，使得渦輪增壓器損壞。1.4TSI冷卻液回路前文我們曾做過介紹，EA111的1.4TSI渦輪增壓發(fā)動機(jī)

11、依靠獨(dú)立的冷卻液循環(huán)泵，可以在引擎關(guān)閉的情況下繼續(xù)工作最多8分鐘，雖然此時機(jī)油的循環(huán)停止，但通過渦輪增壓器冷卻回路依然可以為渦輪進(jìn)行散熱，省去了車主的麻煩，也在另一方面節(jié)省了怠速時無謂的燃油消耗，更加節(jié)能環(huán)保。組裝后的各循環(huán)管路冷卻液循環(huán)泵除了給增壓空氣散熱外，還有一條冷卻液循環(huán)回路提供給渦輪增壓器輔助散熱。說它是輔助散熱，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，渦輪增壓器主要是靠機(jī)油進(jìn)行冷卻的，冷卻液只在必要的時候才被泵到渦輪增壓器。網(wǎng)友提問：用1.4TSI發(fā)動機(jī)的車型，可以在長時間高速駕駛后立即熄火嗎？通常我們長時間駕駛渦輪增壓車型在，停車后都會怠速一段時間再熄火，這是為了讓發(fā)動機(jī)渦輪處的機(jī)油再循環(huán)一會兒

12、，等渦輪轉(zhuǎn)速和溫度都緩慢下降后再關(guān)閉發(fā)動機(jī)。因?yàn)檫B接渦輪和葉輪的轉(zhuǎn)子是浸在機(jī)油中進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)工作的，需要循環(huán)的機(jī)油對其進(jìn)行潤滑并帶走大部分熱量。渦輪工作時的每分鐘轉(zhuǎn)速高達(dá)十幾萬轉(zhuǎn)，如果此時立即熄火而切斷了機(jī)油的循環(huán)，渦輪仍有可能因瞬時積累的高溫和潤滑不良而降低其壽命。雖然大眾1.4TSI采用的獨(dú)立冷卻液循環(huán)一定程度上降低了這種情況的發(fā)生，但我們?nèi)酝扑]大部分使用渦輪增壓動力車型的車主，在極端的駕駛后再怠速一小段時間，讓渦輪能夠得到更加好的散熱和潤滑效果。進(jìn)氣歧管（左）和節(jié)流閥體（右，即節(jié)氣門）在對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行拆解后，我們便將與之相連的進(jìn)氣歧管、節(jié)流閥體（節(jié)氣門）等部件拆除。隨后，我們開始了這臺發(fā)

13、動機(jī)最為重要的部件渦輪增壓器的拆解。渦輪增壓系統(tǒng)一汽-大眾的EA111系列1.4TSI發(fā)動機(jī)的一大核心技術(shù)就是采用了渦輪增壓系統(tǒng)，和大多數(shù)渦輪增壓發(fā)動機(jī)類似，這套增壓系統(tǒng)采用了廢氣渦輪的單增壓方式，其原理就如同兩個連接起來的風(fēng)車，高溫高速流出的廢氣吹動一側(cè)的渦輪葉片轉(zhuǎn)動，通過連接軸再將進(jìn)氣口一側(cè)的葉輪葉片轉(zhuǎn)動，以達(dá)到鼓入更多空氣，提高燃燒效率的目的。1.4TSI上的渦輪增壓系統(tǒng)這款1.4TSI的渦輪設(shè)計(jì)經(jīng)過了多項(xiàng)優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到輕量化和快速響應(yīng)等目的，下面我們就其工作原理來進(jìn)行詳細(xì)說明。同排氣管集成式設(shè)計(jì)的增壓器渦輪增壓器解剖圖渦輪增壓器結(jié)構(gòu)示意圖通過拆解圖我們可以看到，這款發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器

14、和排氣管采用了集成式的設(shè)計(jì)，這樣做的最大好處就是省去了多余零件的體積和重量，而更少的零件也使得這套系統(tǒng)故障率更低，更穩(wěn)定可靠。同時據(jù)介紹，1.4TSI這款發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器是免維護(hù)的，不存在渦輪增壓器的保養(yǎng)成本高的問題，而且這套系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的壽命相同，也不需要按照里程進(jìn)行更換。更小的渦輪葉片和葉輪葉片直徑設(shè)計(jì)我們知道，渦輪增壓系統(tǒng)一直都會存在一個遲滯的現(xiàn)象，因?yàn)橛蓮U氣帶動的渦輪需要發(fā)動機(jī)在特定的排氣量下才能被“吹”動旋轉(zhuǎn)，達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，這個狀態(tài)一般都需要發(fā)動機(jī)進(jìn)入較高的轉(zhuǎn)速才能實(shí)現(xiàn)。廢氣一端的渦輪（左）和進(jìn)氣一端的葉輪（右）EA111的1.4TSI發(fā)動機(jī)的渦輪葉片和葉輪葉片采用了小尺寸設(shè)

15、計(jì)，其直徑分別僅有37mm和41mm，這樣渦輪的轉(zhuǎn)動慣量很小，廢氣更容易帶動渦輪做高速旋轉(zhuǎn)，因此其在最佳工作狀態(tài)時需要的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速也就更低，有效的達(dá)到緩解渦輪遲滯的效果。國內(nèi)1.4TSI發(fā)動機(jī)輸出曲線當(dāng)然，小渦輪提供的進(jìn)氣增壓值相對大尺寸渦輪會比較小，這套系統(tǒng)的最大增壓壓力為1.8bar，不過作為家用車輛上的渦輪增壓器，已經(jīng)可以滿足提高燃燒效率、增加動力的需要，更重要的是，在其較低的響應(yīng)轉(zhuǎn)速更加適合國內(nèi)的路況。從實(shí)際表現(xiàn)看，這款發(fā)動機(jī)在1750轉(zhuǎn)時起就可以輸出220Nm的最大扭矩，在1250轉(zhuǎn)時就能夠達(dá)到180Nm的扭矩輸出。據(jù)介紹，這款增壓系統(tǒng)在1000轉(zhuǎn)左右時就已啟動并且介入工作，作為家用

16、這套渦輪已經(jīng)達(dá)到了比較好的效果。你所不知道的TSI峰值扭矩220Nm可在1750-3500rpm大范圍轉(zhuǎn)速區(qū)間恒定輸出的原因在1750-3500rpm的灰色區(qū)間內(nèi)，大眾1.4T發(fā)動機(jī)都可以輸出恒定的220Nm峰值扭矩在渦輪增壓發(fā)動機(jī)上，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的最大扭矩輸出會在一個范圍內(nèi)保持恒定，例如在這臺1.4TSI發(fā)動機(jī)上，峰值扭矩220Nm可在1750-3500rpm大范圍轉(zhuǎn)速區(qū)間恒定輸出，這是因?yàn)橛蓮U氣帶動的渦輪處設(shè)置了旁通閥（即泄壓閥），在廢氣壓力超過壓力單元設(shè)定的值后，閥會被打開，過多的廢氣就會繞過渦輪葉片被排出，保證渦輪在一個較為固定的轉(zhuǎn)速下工作，這樣渦輪增壓器提供的進(jìn)氣壓力值也會相

17、對固定，因而才產(chǎn)生了特定轉(zhuǎn)速下峰值扭矩輸出的“平臺效應(yīng)”。網(wǎng)友提問：原廠的增壓發(fā)動機(jī)一般都不會將性能發(fā)揮至極限，我可以對1.4TSI發(fā)動機(jī)進(jìn)行一些改進(jìn)，以增大他的輸出嗎？旁通閥（左，即泄壓閥）和控制其開合的增壓壓力限制閥（右）通過上面對扭矩輸出“平臺效應(yīng)”的原理介紹我們能想到，其實(shí)主要是因?yàn)樾箟洪y壓力單元有一個固定的壓力值限制，才會將原本山峰形狀的輸出曲線“削”出了一個平頂。要說其更大的潛力確實(shí)存在，因?yàn)榇蟊娫诤Ｍ獠捎妙愃聘左w結(jié)構(gòu)的雙增壓發(fā)動機(jī)還有100kw以上功率的版本。不過這個壓力值限制是廠家經(jīng)過縝密的計(jì)算和平衡后給出的最佳值，它考慮到了渦輪、汽缸等零件的壽命，以及匹配車型的使用情況等因素

18、，而用戶私自改造動力可能將會破壞這個平衡，因此我們并不推薦用戶對原廠發(fā)動機(jī)進(jìn)行改造。國外同型號1.4TSI發(fā)動機(jī)輸出曲線另外，在海外的這款發(fā)動機(jī)動輸出是不一樣的，海外版相同型號1.4TSI最大功率為90kw/5000-5500rpm，峰值扭矩輸出為200Nm/1500-4000rpm。在引入國產(chǎn)后，由于國內(nèi)對汽車排量的要求相對更寬泛（歐洲采用歐5標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)大致相當(dāng)于歐4標(biāo)準(zhǔn)），大眾也對這款發(fā)動機(jī)的動力輸出做了調(diào)校，最大輸出功率增加為96kw/5000rpm，峰值扭矩增加為220Nm/1750-3500rpm，可以說廠家已經(jīng)在國產(chǎn)后釋放了其部分“封印”，動力已經(jīng)能完全滿足用戶的使用需求。獨(dú)立的渦

19、輪冷卻系統(tǒng)我們在冷卻系統(tǒng)的介紹中已經(jīng)提到，發(fā)動機(jī)在熄火后，雖然機(jī)油循環(huán)停止，但獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)仍可通過單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)繼續(xù)提供冷卻，防止渦輪增壓器過熱而造成故障。用于精確監(jiān)控壓力的傳感器和閥體進(jìn)氣系統(tǒng)的兩套傳感器在這款發(fā)動機(jī)上，空氣在通過渦輪增壓器的增壓后，將會經(jīng)過兩套傳感器的檢測才能進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)，他們分別是位于冷卻器前的增壓壓力傳感器/進(jìn)氣溫度傳感器，和位于冷卻器后的進(jìn)氣壓力傳感器/進(jìn)氣溫度傳感器。這兩套傳感器能夠精確的感知增壓空氣在冷卻前后的狀態(tài)，進(jìn)而通過行車電腦分析來調(diào)節(jié)位于渦輪增壓器上的閥體開度，精確的控制所需要的進(jìn)氣量。增壓壓力限制閥和增壓空氣再循環(huán)電磁閥（右）這款1.4TSI發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器設(shè)計(jì)有兩個執(zhí)行壓力控制的閥體，分別是廢氣渦輪一端的增壓壓力限制閥和空氣葉