汽车发动机技术论文概要

汽车发动机技术

摘要

随着世界汽车工业对汽车发动机的要求日益严格，其性能的好坏直接决定着汽车性能的好坏，也决定了汽车市场的前景。国内外汽车厂家都十分重视发动机的政策法规、产品开发、新技术的应用、发动机市场格局及其变化。1886年，卡尔·奔驰制成一辆三轮汽车，从此拉开了汽车现代史的序幕，至今德国的汽车工艺已经有一百二十多年的历史。百年打造的德国汽车工业独具辉煌，百年积累起来的汽车文化彰显魅力。本文主要对发动机的结构及制造方面的新技术，分析了性能优势及发展趋势。

关键词：汽车发动机；新技术；发展趋势

汽车发动机技术特点分析

1 绪论

1.1 国外发动机的发展动态及技术发展趋势

近期世界汽车发动机的发展出现了新的趋势，为了敦促汽车企业提高燃油经济性，

降低尾气排放污染，各国政府都制定了严格的相关政策，都已意识到环境保护环境和节约能源的重要性，纷纷制定出台各种汽车排放标准和鼓励开发使用新能源，欧共体为了促使汽车企业生产低排放的汽车和提高燃油经济性，也制定了相应的控制或推动政策，一方面引导企业的发展，另一方面控制企业偏离政策，未来的汽车想在世界各地的公路上行驶，就必须符合各地的标准，日、欧、美各国正积极准备制定一项国际协定，旨在把目前因地而宜的汽车标准限制一体化，这样对发动机的排放既符合政府高排放政策要求，又符合顾客的要求。

发动机是汽车的心脏，是影响汽车的动力性、经济性、排放性等性能，要求的最

要的环节，低油耗、低排放、小型化、轻量化是车用发动机的总体发展趋势。

1）应用现代化设计技术手段，缩短产品开发周期，提高产品的创新水平，改善

合性能。

2）车用发动机的产品将走多品种、系列化生产的发展道路，在制造发面将广泛

用高水平的柔性生产系统。

3）降低有害排放物和噪声，满足越来越严格的环保要求。

4）开发全电控内燃机产品，利用微电子技术的成果对发动机燃油、进气、排气、

冷却等系统进行控制，并对环境、工程和故障作出反应，为提高燃油经济性，许多公司还开发了新型活塞、多气门技术，进一步增强发动机的性能。

5）进一步发展高效率，高压比涡轮增压系统中冷技术发动机，增压中冷技术已

多缸机上普遍采用，并满足现代排放法规和噪声法规必需的技术措施之一。

6）展新型喷油系统，提高喷油系统的喷射压力和可控喷油规律，这是改进燃烧

过程，降低燃油消耗，减少废气排放和降低噪声的有效措施。

1.2 WTO对我国发动机技术带来的影响

进入WTO，标志着将有更多的汽车发动机产品要进入中国市场，决不能低估全球性采购对发动机行业带来的影响与冲击，目前，国内大部分发动机产品结构调整远没有到位，而自主开发能力不足，已不适应于国外同档的产品不断扩张的现实。在入世初期的5年，会使汽车发动机行业面临一个艰难困苦的调增期，市场是检验产品是否成功的唯一标准，国外产品对中国市场不敌性已被认证，上世纪合资引进的发动机产品，在本地化过程中，都进行了不同调整改进，汽车发动机企业必须认清形势。

2 发动机基本构造及其原理

2.1 发动机基本工作原理

汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

2.1.1 汽油机

汽油发动机（Gasoline Engine ），是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。

汽油发动机的工作原理：

一个工作循环包括有四个活塞行程：进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。

1）进气行程：

在这个过程中，发动机的进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而使气缸内的压力降到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力，这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸，同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时，气缸内的气体压力约为0.075－0.09MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。

6）压缩行程：

为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机排气

发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2Mpa，温度可达600-700K。

在这个行程中有个很重要的概念，就是压缩比。所谓压缩比，就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大，在压缩终了时混合气的压力和温度便越高，燃烧速度也越快，因而发动机发出的功率越大，经济性越好。一般轿车的压缩比在8-10之间，不过现在最新上市的Polo就达到了10.5的高压缩比，因此它的扭矩表现相对不错。但是压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。

爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。

除了爆燃，过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题：表面点火。这是由于缸内炽热表面与炽热处点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声，产生的高压会使发动机负荷增加，寿命缩短。

3) 膨胀行程：

在这个过程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，此时燃气的压力和温度迅速增加，其所能达到的最大压力可达3-5Mpa，相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中，气缸内容积增加，气体压力和温度都迅速下降，在此行程终了时，压力降至0.3-0.5Mpa，温度。

6）排气行程：

当膨胀行程接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，将废气强制排到大气中，这就是排气行程。在此行程中，气缸内压力稍微高于大气压力，约为0.105-0.115Mpa。当活塞到达上止点附近时，排气行程结束，此时的废气温度约为900-1200K。

由此，我们已经介绍完了发动机的一个工作循环，这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。

2.1.2 柴油机

柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度可达500-700℃，压力可达40—50个大气压。活塞接近上止点时，发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，柴油混合气自行燃烧，猛烈膨胀，产生爆发力，推动活塞下行做功，此时的温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的功率很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

汽油机和柴油机的不同：

、较大的压力，从而使发能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机1）使用的燃料不同：汽油机使用的燃料是汽油，柴油机使用的燃料是柴油；

2）点火方式不同：汽油机用电弧点燃汽油，柴油机用压力压燃柴油；

3）供油方式不同：汽油机吸入汽油，柴油机用油泵压入柴油；

4）燃油雾化方式不同：汽油机用汽化器雾化汽油，柴油机使用喷油嘴喷雾雾化柴油；

5）压缩比不同：汽油机压缩比小，柴油机压缩比大；

6）工作过程不完全相同：汽油有二冲程的，也有四冲程的，柴油机只有四冲程的

2.2 发动机的内部构造

汽车发动机的内部主要是由曲轴、连杆、活塞、气门、缸体和缸盖构造而成。

2.2.1 机体组

机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。

1）气缸体（图2-1）

水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。

气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。（图2-2)

1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差

2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。

为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷（图2-3）。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。

二）曲轴箱（图2-4）

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图（图2-4）。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，

以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。

三）气缸盖（图2-5）

气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。

图2-7

气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。

四）气缸垫（图2-6）

气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。

气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮——棉结构的气缸垫，由于铜皮——棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。

安装气缸垫时，首先要检查气缸垫的质量和完好程度，所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时，必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。

2.2.2 活塞连杆组

活塞连杆组是发动机的传动件，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销及连杆等组成。

1) 活塞的作用（图2-7）

它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力；活塞的顶部还与汽缸盖、汽缸比共同组成燃烧室。

活塞的顶部直接与高温燃气接触，活塞的温度也很高，高温使活塞的机械性能下降，热膨胀量增加；活塞在作功行程中，承受燃气的高压冲击（3~5mP），

活塞在汽缸中高速运动，平均速度达到8~12m/s，要求活塞质量小，热膨胀系数小，导热性好和耐磨。一般采用铝合金，个别柴油机也采用高级铸铁或耐热钢。

活塞的作用（图2-7）

2) 活塞环包括气环和油环两种。

气环：

气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止高温高压燃气进入曲轴箱；同时还将活塞顶部的大部分热量传导给气缸比，在由冷却水或空气带走。

活塞环工作时受到气缸中气体的高温高压作用，其温度教高，而且在气缸中高速运动，加上机油高温变质，润滑条件变坏，其磨损严重。活塞环磨损失效后，发动机出现启动困难、功率不足、曲轴箱压力升高、机油损耗量大、排气冒黑烟，活塞边面基碳严重。

由于气缸的磨损不均匀性，使其变成锥度和椭圆性，活塞在其中往复运动，沿颈项产生一张一缩的运动，使环受弯曲应力而容易折断。，造成发动机卡死，拉缸、发动机不工作。

活塞环一般是用合金铸铁铸造的。第一道气环的工作表面一般镀有多孔铬。（多孔铬的硬度高，能储存少量的机油），其它一般镀锡或磷化，改栓磨合性能。活塞环上有一切口，且自由状态不是圆形，其尺寸比气缸的内径大，所以它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力而紧贴气缸比，使燃气不能通过环与气缸比的接触面的间隙。切口一般是0.25~0.8mm。

油环：

油环主要是刮油、布油和辅助密封作用。油环用来刮除气缸比上多余的机油，并在气缸比上铺涂一层均匀机油膜，这样即可以防止机油串入，又可以减小活塞与气缸的磨损与摩擦阻力。

油环分为普通油环和组合油环。普通油环一般是由铸铁作成的，其外圆中间切有一道凹槽，在凹槽的底部加工有许多排油孔。

组合油环由刮油片和两个弹性寸环组合而成的。轴向寸环夹装在第二第三刮油片之间。

3）活塞销

活塞销的作用是连接活塞与连杆小端，将活塞承受的气体的作用力传递给连杆。活塞销为中空的圆柱体，一般采用低碳钢、低碳合金钢渗碳淬火或用45号中碳钢高频淬火。

4）连杆

作用：

将活塞承受的力传给曲轴，从而使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。连杆承受活塞销传来得气体的作用力以及本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力，这些力的大小和方向都是周期性变化的，因此，连杆受到的是压缩、拉升和弯曲等较边载荷。

组成：

连杆一般由小头、杆身和大头三部分组成的。连杆一般中碳钢或合金钢弹压而成。连杆小端与活塞销相连，工作时与销之间有相对运动，小头孔中有寸套（青铜）。在连杆的小端和寸套上钻有小孔（油道），用来润滑小端和活塞销。

连杆杆身通常作成工字型断面，以求增加其强度和刚度。在其中间油润滑油道。连杆大头与曲轴的曲柄销相连，大头一般作剖分式的，被分开的部分称为连杆盖，接特制的连杆螺栓紧固在连杆的大头上。连杆盖与连杆大头是组合搪孔，为了防止装配错误，在同一侧有配对记号。大头孔表面有很高的光洁度，以便与连杆轴瓦紧密贴和。连杆大头还铣有定位坑，连杆的大端还有有孔。

连杆大头按剖分面可分为平切口和斜切口两种。一般汽油机连杆大头的直径小于气缸的直径，采用平切口；柴油机受力大，其大头直径较大，超过气缸的直径，采用斜切口，一般与连杆轴线成30~60℃夹角。

连杆螺栓是经常受交变应力作用的重要零件，安装时，必须牢固可靠，要符合工厂规定的拧紧力矩，分2~3次拧紧。

2.2.3 曲轴飞轮组

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮以及其他不同作用的零件和附件组成。其零件和附件的种类和数量取决于发动机的结构和性能要求。

曲轴飞轮组的公用是把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，为汽车的行驶和其他需要动力的机构输出扭矩。同事还储存能量，用以克服非做功行程的阻力，使发动机运转平稳。

3汽车发动机结构方面的新技术

3.1 FSI技术

FSI是“Fuel Stratified Injection”的缩写，意为燃油分层喷射，亦称“汽油缸内直喷”。是大众将其首创的柴油机缸内直接喷射技术移植到汽油发动机领域的一项革命性的创新技术。通俗地说就是将汽油和空气单独注入燃烧室，空燃比的控制更加精确，从而使得燃烧更彻底，以此达到更加节油、更加环保的目标。

FSI汽油直喷技术代表着汽油发动机的最新发展方向。通常的发动机采用的是将汽油和空气在进气歧管中混合后喷入燃烧室的，而汽油直喷技术则是将汽油直接注入燃烧室，通过均匀燃烧和分层燃烧，降低了燃油消耗，动力也有很大提升。

FSI发动机采用可变进气歧管，由电子系统控制所需的空气流量，实现了无节流变质调节，提高了充气效率，从而获得更高的升功率，而发动机的动态响应也变得更为直接和迅速。

可变进气歧管配以进气导向阀门，由一台步进电机来调节其位置，这样就可以根据发动机转速及负荷情况恰当地控制空气的流动和旋流。燃料和空气混合气体在燃烧室内均匀分布，可自然提升动力，使得在较大的发动机转速范围内的每个工况点上都能迅速且充分地燃烧。

FSI技术是将燃料直接喷入燃烧室，喷油嘴的位置由原来的进气歧管处直接安在了燃烧室的上方，高压电磁喷油嘴将燃油喷射时间控制在千分之一秒内。所

有气缸共用一个蓄压装置——共轨系统。喷嘴对燃料供应的控制可以精确到毫秒，喷压力高达110 巴，而歧管喷射系统的喷射压力只在4巴到6 巴之间。

喷油嘴都喷射时间被控制在千分之一秒内，将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内特殊的几何形状，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其它周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。这就是分层燃烧的精髓所在。直喷发动机的另一个好处在于隔绝了点燃后的混合气向气缸壁和气缸盖的散热，从而降低了发动机的热损耗。

直喷式汽油发动机原理的特点是可采用两种不同的注油模式，即分层注油和均匀注油模式。在油门半开状态下，分层注油方式可充分发挥燃料的经济效益，因为这时只在火花塞周围才需要富含汽油可触发的油气混合物。而在燃烧室的其它地方只需注入含高比例空气的油气混合物。在日常驾驶条件下，直喷式汽油发动机技术的节油性能将更加显著，因为驾驶员可不断地来回更换采用分层注油和均匀注油两种模式。直喷式汽油发动机技术之所以能够实现分层注油原理，是因为它可控制燃烧室内的注油过程，并在完成触发之前直接注入燃料。这样就可大幅度减少燃烧所需的燃料——这是实现FSI发动机经济效益最重要的先决条件。

四气门缸盖采用低摩擦凸轮滚子挺杆配气机构，其进气口几何形状源自自然吸气式FSI发动机，这样能产生更强的旋流，既保证了工作的精确性又能提高防爆震等级，从而提升发动机的工作效率。因此，涡轮增压发动机的压缩比可达10.5:1，这个数字原本只有自然吸气的发动机才能达到，与歧管喷射发动机及常规涡轮增压发动机相比，这一压缩比以及汽油直喷的优越性能是提高热力效率的关键因素。

曲轴双倍转速转动的两个平衡轴抵消来自发动机内部运动惯力，并保证了高标准的发动机低噪声，是四缸发动机所能达到的最佳境界。汽油直喷技术最显著的优点是在提供更大的输出功率和扭矩的同时，提高了燃油经济性并且减少了排放。

FSI发动机在提供更大的输出功率和扭矩的同时，进一步提高了发动机的燃油经济性并降低排放。与相同排量的传统发动机相比，FSI发动机燃油消耗量有明显的降低，在能源日趋紧缺的今天更加凸现其优势。

几年来的应用证明，在同等排量下，FSI比传统的MFI动力性显著提高、输出更高的功率和扭矩、燃油消耗可降低15%，从而实现了发动机动力性和燃油经济性的完美结合，是当今汽车工业发动机技术中最为成熟、最先进的燃油直喷技术，并引领并延伸了汽油发动机的发展趋势。

3.2 TFSI技术

受到FSI系列发动机取得成功的鼓舞，大众继而又推出了带涡轮增压器（Turbocharged）的TFSI系列发动机。

TFSI系列发动机保留了FSI这个缩写，不言而喻它仍然是“汽油缸内直喷”。但放弃了分层充气工作模式而致力于提高功率和扭矩。取而代之的是均质充气工作模式和涡轮增压效果。也就是说TFSI取消了分层模式和氮氧化物传感器，更注重较高功率和转速所带来的驾驶乐趣以及牵引力和超凡经济性。

3.3 TSI技术优势分析

1) TSI发动机定义及概述

TSI是Turbo FSI的缩写，T即涡轮增压、S指分层、I代表直喷。简单来说，TSI是带涡轮增压的FSI。从技术上讲TSI与FSI是同一家族，缸内直喷的工作原理相同，由于加入了增压技术，TSI比FSI更先进，属于大功率、低转速大扭矩的发动机。

直喷发动机的一个好处在于隔绝了已燃混合气向气缸壁和气缸盖的散热，从而降低了发动机的热损耗。从表面来看，TSI发动机与FSI相比减少了一个字母“F”，但名字的改变没有令其本质发生变化，加入增压器后与普通直喷技术相比，TSI 发动机拥有更小的体积和更出色的动力表现和节油优势。

TSI燃油直喷技术是当今汽车工业发动机技术中最为成熟、最先进的燃油直喷技术，并引领了汽油发动机的发展趋势。

2）TSI发动机技术要点及优势

TSI燃油直喷技术在同等排量下实现了发动机动力性和燃油经济性的完美结合，是当今汽车工业发动机技术中最为成熟、最先进的燃油直喷技术，并引领了汽油发动机的发展趋势。

将燃油直接喷射入气缸的TSI发动机相比将燃油喷射至进气歧管的传统发动机，其优势在于：

- 发动机控制策略采用基于扭矩控制；

- 增压器在发动机停止后有独立冷却系统；

- 具有电子超速回流控制，防止增压器；

- 连续可变进气配气相位（曲轴转角60°），令油耗降低，提高功率

- 链条传动。寿命长，终身免换，可靠性远远高于以前的齿带传动

TSI发动机的新特点来自工程师们开发的大量关键组件，其中包括：

- 为该技术专门设计的、单活塞高压泵的共轨高压喷射系统，负责提供充足的燃料，保证系统达到所需要的压力状态

- 全新设计的每气缸配有4气门的新气缸盖，气门由凸轮滚子从动件驱动

- 可持续控制进气的燃烧进程

- 排气循环回收系统

- 改进的排气控制系统，带有NOx存储型催化式排气净化器和Nox感应器，现在低硫汽油的供应日益普及，发动机全面节油的潜力逐渐得以实现。

在设计上，TSI发动机与其他传统发动机的区别在于：与歧管喷射原理不同，TSI发动机配备了按需控制的燃油供给系统，每缸四气门，可变进气歧管以及进排气凸轮轴连续可调装置，汽油被直接喷入燃烧室，单活塞高压泵的共轨高压喷射系统负责提供精确的燃料，形成30到100巴之间的工作压力。同时，燃料室的几何设计以及毫秒级精确计算注入汽油量的功能大大提高了其压缩比，这也是高效新款发动机的必要先决条件。在进气道方面，TSI发动机采用可变进气歧由电子系统控制所需的空气流量，实现了无节流变质调节，提高了充气效率，从而获得更高的升功率，而发动机的动态响应也变得更为直接。

推动这种进步的主要因素是部分负荷状态下的分层进气原理。直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个活塞泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于气缸内的电磁喷射器。喷油嘴将喷射时间控制在千分之一秒内，将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。然后使火花塞周围区域能有

较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。这就是分层燃烧的精髓所在。

3.4 汽车发动机性能优势分析

从途观亮点解析大众TSI发动机技术优势

上海大众的全新车型途观即将上市。不少消费者已经在展厅和这款车有过“亲密接触”了，它超乎想象的空间表现和精湛的工艺俘获粉丝无数——据官方公布的数据，途观的预售已超过四万台。当然，感官上的“好”还只是浅层次的，途观真正的“好”要开起来才知道。

途观发动机性能优势分析（图3-1）

上海大众的全新车TSI属于革命性技术，它配备在SUV车型上优势将更为突出相信很多人对TSI发动机已经并不陌生了。作为大众的全球战略机型，这个系列的发动机可谓集合了当前全球汽油发动机的所有先进技术，包括缸内直喷、新一代涡轮增压等等，而像常规的VVT可变气门正时等技术则更是不在话下。TSI 的好处不光体现在技术术语或参数上，而是体现在日常用车的每一方面，它不仅动力更强进，而且油耗更低，相比市场上的常规发动机有着本质的区别。有业内人士甚至将其称作“大众的发动机革命”，它不仅引领了整个大众家族的发动机

全面革新，而且也成为全球汽油发动机新的发展方向——全球各大厂商目前均在仿效大众的做法，开发出类似TSI的机型来。

TSI低速大扭矩的特性更符合SUV的使用需求。

无论是1.4TSI、1.8TSI还是2.0TSI，都具有常规自然吸气发动机无法实现的动力特质，即超强的低速大扭矩。这个“超强”体现在两个方面：第一是绝对数值大。以1.8TSI为例，常规看它对应的是2.4L自然吸气发动机，然而它250牛??米的扭矩，在同级车中遥遥领先。第二，也是更为突出的一点，TSI发动机可以在很低的转速下就能获得峰值扭矩，并且可以一直持续下去。仍以 1.8TSI 为例，它在1500转-4500转均能获得250牛??米的扭矩。而自然吸气发动机呢？它在1500转获得的扭矩甚至不及TSI发动机的一半。据此我们已经可以想象出日常驾驶状况下，二者在动力上的差距之大。

轿车自重较轻，又是两轮驱动，普通发动机也能满足使用需求，因此TSI发动机带来的动力优势不会那么立竿见影。SUV则不同，较大的自重和四驱系统都对动力提出了较高的需求。很多人认为SUV“动力性不如轿车”，就源于此。市面上多数同级车配备的2.0L或2.4L发动机对SUV来说只能算够用，而无法有强劲的表现，途观的TSI发动机在动力上的优势不言而喻。

即使是不崇尚驾驶乐趣的车主，在驾驶配备TSI发动机的SUV车型时也能体会到它加速快带来的好处。特别是在国道和高速公路上超越大卡车时，TSI发动机那种酣畅淋漓的加速感，丝毫不会因为SUV的那些特性受到影响，这是普通发动机无论如何也做不到的。很多驾驶过途观的业内人士曾表示，1.8TSI途观的发动机的实际动力比2.4升自然吸气发动机更为强劲。

不光是日常驾驶的动力性，SUV在越野时同样需要在低速状态下拥有强大的扭矩，这显然也是TSI发动机的强项。这意味着途观在应付越野路况时，动力上会比所有对手都更有底气。

TSI的经济性优势在SUV车型上体现得更明显

TSI发动机的革命性还在于其出色的经济性。涡轮增压带来的高效率、缸内直喷可以更好的将燃油转换为动能这些革命性的技术特性决定了它的这一优势。那么这一优势为何在SUV上会更明显呢？

TSI发动机的优势当然也不仅止于此。由于SUV对扭矩的要求较高，一般厂商只能通过加大齿比等方式来满足驱动需求。加大齿比意味着同等速度下转速更高，而高转速是会急剧增加油耗的。TSI发动机具备低速大扭矩的特性，因此可以采用更小的齿比。在完成同样的加速任务情况下，TSI发动机可以以更低的转速运行。别写这一区别，它将带来油耗上本质性的不同。很多人对于途观即使是激烈驾驶下仍然十分出色的油耗表现感觉不可思议，奥妙就在于此。当然，在这里，途观优于所有对手的6AT变速器同样功不可没。

近日，有汽车发动机奥运会美称的年度国际发动机大奖颁奖典礼，在德国斯图加特隆重举行，在经过来自32个国家65位专业汽车媒体的评比汇整后，终于公布了2010年度发动机的各项评比结果；包括年度国际发动机、年度最佳新发动机、年度环保节能发动机、年度最佳性能发动机，以及8种不同排量级别的最佳发动机等12项大奖出炉。而1.4 TSI双增压发动机最得评委赏识的，还是大众将机械增压与涡轮增压技术整合于1.4升小排量发动机上，不仅消除了低转速时涡轮迟滞的现象，同时更带来了178匹马力与239牛米扭矩的强大输出。而在以机械增压消除低转速时的动力差距，并依靠涡轮增压提供高转速时的充沛动力外，其还具有优异的环保表现，更是使大众1.4 TSI屡获肯定的关键。搭配DSG双离合变速箱不仅拥有平均144g/km的二氧化碳排放量，搭载1.4 TSI发动机的高尔夫车型更拥有19.3km/l的油耗表现。无怪乎宝马3.0直六双涡轮增压、AMG 6.2 V8、宝马2.0柴油双涡轮增压以及宝马4.0 V8等发动机要伏首称臣，让1.4 TSI双增压发动机再度夺下了国际发动机大奖的王座。可见德国发动机的技术堪称无比！

我们发现无论是哪个什么样的发动机，都是围绕着高环保，高性能，低油耗和高舒适度等等方面来展开设计的，再加上现今购车者的不断理性化，我们有理由相信，发动机的最终进化方向会趋于一致，品牌区别带来的影响力在日后可能会慢慢的被淡化，取而代之的是发动机本身真正的功效和实际的表现。

结论

纵观世界汽车产品技术的发展态势，汽车发动机技术正以优异的性能，更好的经济性和动力性为方向得到日益广泛的重视和发展，进一步提高发动机的环保

与节能将成为发动机的发展方向。汽车发动机新技术的应用可使内燃机的各项性能在整个使用工况变化范围内得到优化，如果说活塞式内燃机经过百余年的研究和发展，在技术上已到达相当高的水平，那么可变机构，高压共轨，缸内直喷，双涡轮增压，可变进气管长度等新技术就是使其性能进一步取得重大突破的途径。因而发展前景十分诱人。