大众的EA111系列发动机是大众公司小排量发动机的主力,有1.2L、1.4L、1.6L三种排量。大众的EA111系列发动机融合了缸内直喷、涡轮增压等先进技术,具有小排量、高功率、低油耗等性能优势。材质有铸铁缸体和铝制缸体两种类别,但引进到国内,并搭载在多款大众车型的1.4L和1.6升发动机均为铝制缸盖、铸铁缸体。
1 EA111 1.4TSI发动机

大众的EA111系列1.4TSI发动机是大众于2005-2006年间推出的排量为1.4L具备双增压、缸内直喷技术的发动机。TSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单词首字母的缩写,通过字母表面意思可以理解为双增压+分层燃烧+缸内直喷的意思。

大众EA111发动机

EA111发动机

在欧洲市场使用大众1.4TSI双增压发动机匹配的车型有高尔夫尚酷、EOS、Jetta以及途观等,发动机的最大功率可达到125kW/5500rpm,扭矩可达240Nm/1750-4500,因为同时具备机械增压和涡轮增压系统,无论在低转速或高转速下,发动机都能起到很好的增压效果,因此1.4TSI发动机的扭矩有着十分出现的表现。

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考虑全球战略部署,大众于2009年在国内投入批量生产1.4TSI发动机。基于油品质量和成本控制等因素的考虑,国内生产的1.4TSI发动机取消了机械增压和分层燃烧,只保留涡轮增压和缸内直喷。发动机的最大功率为96kW(131ps)/5000rpm,最大扭矩为220Nm/1750-3500rpm。目前搭载1.4TSI发动机的车型有高尔夫六、速腾迈腾朗逸等车型。

EA111 1.4TSI发动机

1.废气涡轮增压

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增压器与排气管集成式设计。1.4TSI这款发动机的涡轮增压器和排气管采用了集成式的设计,这样可以一定程度上减少多余零件的体积和重量,使得这套系统相对稳定可靠。

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增压系统上的涡轮叶片和叶轮叶片均采用了小尺寸设计(分别为37mm和41mm),这样涡轮的转动惯量会减小,废气就更容易带动涡轮做高速旋转,可以有效地缓解涡轮增压系统低速迟滞的现象。涡轮增压的最大压力达到1.8bar,而GTDi(240PS版本)的增压压力只是1.2bar。

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精准监控进气压力的传感器和阀体。在涡轮增压系统的中冷器前后分别安装两套传感器(进气压力传感器和进气温度传感器),用于精准监测增压空气在冷却前后的状态,再通过ECU计算分析来调节涡轮增压器上的阀体开度,从而精确地控制所需要的进气量。

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另外,涡轮增压器上设计了两个执行压力控制的阀体,分别是涡轮增压端的排气旁通阀和空气叶轮一段的进气泄压阀,由ECU控制。主要是防止发动机转速过高时,保证涡轮在一个较为固定的转速下工作,同时防止压力过大损害涡轮和节气门等部件。所以如果废气压力超过压力单元设定的值后,阀会被打开,过多的废气就会绕过涡轮叶片被排出。

2.双循环冷却系统

1.4TSI发动机中采用了两套独立的冷却系统,一套是依靠发动机动力实现对其自身冷却循环的冷却系统(主冷却系统)。另一套冷却系统是通过电动水泵驱动,主要用于对涡轮增压器和增压空气的冷却(副冷却系统)。限流器将主、副冷却循环管路连接起来,并共用一个平衡液罐。0

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主冷却循环系统。主冷却循环管路可以分为两个循环管路,一个循环管路流过气缸体,另一个循环管路流过气缸盖。通过双节温器,实现对冷却液的分流。三分之一流经发动机缸体,用于冷却气缸。三分之二流经气缸盖,用于冷却燃烧室。节温器1控制气缸体的冷却液,节温器2控制气缸盖的冷却液。

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使用双节温器分离两个循环回路,主要有两个优点:一是快速加热气缸体,可以降低曲轴连杆机构内部的摩擦;二是气缸盖得到良好的冷却,降低了燃烧室的温度,增加容积效率且降低发生爆震的可能性。

副冷却循环系统。由电机带动的冷却循环系统,主要包括两个循环通道,一个是经过涡轮增压器,对涡轮增压系统进行冷却;另一个是经过进气歧管内的冷却器,对增压空气冷却。主要由冷却循环泵把冷却液从辅助冷却器中输送至增压空气冷却器和废气涡轮增压器中。

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3.进气歧管翻板

其实要满足缸内的分层充气、均质稀混合气等多种不同燃烧室充气模式,“进气歧管翻板”就起到很重要的作用。如发动机在低速工况采用分层充气模式下,通过进气歧管翻板关闭下进气通道,可以减少气流通过的横截面,来增加气流流速,结合活塞顶的特殊设计,有效形成强烈的进气涡流,有利于“分层”模式下混合气的形成与雾化。同样地,当发动机进入高速工况采用均质混合气模式时,进气歧管翻板开启下进气通道,增大气流通过的横截面,以获得更多进气,提高发动机的输出功率。

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不过,由于国产的1.4TSI发动机取消了“分层燃烧”,进气歧管的翻板也被取消,同时对进气歧管的设计做了相应的改进,如在进气道外缘的气门座上设计一个倾斜的凸峰,可以使进气缸内形成特殊的涡流,让汽油与空气混合得更充分。而“小截面,增流速”、“大截面,增流量”的进气效果,可通过节气门来实现。

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4.进气门可变正时

EA111系列1.4TSI发动机上也应用了VVT可变气门正时技术,不过只应用到进气系统上,即进气可变气门正时。这套系统主要通过ECU电子控制单元、叶片槽式调节器、凸轮轴调整电磁阀等元件实现气门正时的连续可变。

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5.TSI燃油供给系统

直喷发动机的燃油供给系统是能否实现缸内直喷最为关键的一部分。燃油要喷入压力非常高的气缸内,就必须具备足够的喷射压力;而且为了保证缸内直喷的燃烧效率,喷油系统还需要对喷射的燃油进行精确的控制,这对喷油嘴的设计要求更高。

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1.4TSI发动机配备高压燃油系统和低压燃油系统,燃油箱里的燃油泵和高压燃油泵可以根据发动机实际需求定时定量地供给燃油。在低压油泵将燃油送到高压泵之后,根据发动机的负荷,压力可以在50bar-100bar之间调节。高压油泵里集成了燃油压力调节阀和限压阀,可以为系统提供过压保护。

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2 EA111 1.6L发动机

EA111 1.6L发动机特点

进气方式:自然吸气

最大功率:77kw/5000rpm

最大扭矩:155Nm/3800rpm

应用车型:朗逸、POLO斯柯达明锐

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1.6L发动机采用双顶置凸轮轴16气门结构,具有可变进气正时系统。它会根据发动机转速的需要,动态调整发动机正时,有效匹配各种转速,使车辆在各种路况和转速下可享有更线性及更为平稳的动力输出。

责任编辑:余伟楚
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