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真相挖掘!大众1.4TSI拆解之正时缸盖篇

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2、发动机轻量化的贡献者

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1.4TSI引擎采用了一体式凸轮轴室的设计

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结构紧凑、安装简便,是轻量化设计的重要一环

  而除却在工作原理上具有的显著功用外,在1.4TSI引擎的轻量化设计中,凸轮轴及凸轮轴室的贡献同样突出。前文提及的凸轮轴四方台的设计结构,使得1.4TSI的凸轮轴升程更小,从而减小了凸轮轴和凸轮轴室的直径。加之在凸轮轴室的设计上,相较此前凸轮轴盖与凸轮轴的上下分体式结构,这款EA111系列引擎采用了结构更为紧凑、安装更为简便的一体式凸轮轴室的设计,仅凭结构上的改进便为该款引擎减轻了大约450克的重量,是1.4TSI引擎在轻量化设计中的重要一环。

◆ 你所不知道的1.4TSI:装配式凸轮轴制造工艺

  不同于EA113机型的凸轮轴采用了整体式铸造方式以及铸铁材质,1.4TSI引擎无论在凸轮轴的制造工艺以及材料选用上,都具有了显著的改进。

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1.4TSI采用了装配式凸轮轴

  特点鲜明的装配式制造工艺,将1.4TSI凸轮轴的凸轮与主轴颈实现了分离加工,其中,加工完成的凸轮内壁具有攻丝后的螺纹,而钢管外壁则具有花键预装,装配时,采用“外凸轮加热,内主轴颈冷却”的热套法完成,恢复常温后,依靠匹配的螺纹和花键实现紧固,而工艺方法不仅可以消除装配的过盈应力,同时能够在短暂时间内完成联接,并在轴向尺寸和角度位置方面保持很高的精度。

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“空心轴”设计大幅度减轻了凸轮轴的重量

  而正是得益于装配式凸轮轴更为简易的制造工艺,在凸轮轴的材质上,1.4TSI也实现了质量更轻的“钢材”选用。而针对1.4TSI采用了强度更高的钢制凸轮轴,大众还做出了“空心轴”的相应改进,大幅度减轻了凸轮轴的重量,减小了其运动惯性,为提升进排气效率奠定了良好的基础。

1.4TSI发动机缸盖:进排气系统的终端优化

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1.4TSI引擎采用了全铝缸盖设计

  位于凸轮轴室下方,并与其通过密封胶紧密相连的,则为1.4TSI引擎采用了全铝材质的缸盖部分。而用以密封气缸上部,并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室,则是其的主要功用。此外,1.4TSI引擎的进、排气通道,进、排气门,以及火花塞的安装座孔也均在缸盖结构上设定完毕。

◆ 你所不知道的1.4TSI:特殊的进排气门驱动装置“滚子摇臂”

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1.4TSI引擎配气机构中的滚子摇臂

  相信熟悉捷达的朋友,对于其1.6 RSH发动机一定不会陌生,其中,RSH实为德语Rollen Schlepphebel的缩写,代表的含义正是“滚子摇臂”技术,而这项隶属于气门总成,并用于实现凸轮轴间接驱动进排气门的装置,则同样应用于我们此次拆解的1.4TSI引擎之上,而除却大众以外,该项技术也被其他汽车厂商广泛运用,凭借的便是其颇为先进的技术特点。

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1.4TSI发动机气门总成结构图

  滚子摇臂由一个具有杠杆作用的钢板型材和一个带有滚珠轴承的凸轮滚柱组成,其一端被固定在液压挺柱之上,一端则定位于气门之上,当凸轮轴通过“滚子”对摇臂施加作用力后,由摇臂完成对进、排气门的驱动。

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  而由于凸轮轴不再直接顶压气门杆顶端,加之其采用的液压技术,既可消除凸轮与摇臂之间的间隙,又能通过飞溅油液对凸轮与摇臂接触的部位加以润滑,因此一定程度上减少了配气机构的摩擦损失,并使发动机噪声降低,同时减小了运动惯量,使驱动凸轮轴消耗的发动机功率减少,运行更加平稳、经济。

◆ 你所不知道的1.4TSI: 取消进气歧管翻板,进气道也“扰流”

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TSI进气歧管翻板背景解读:

  针对发动机工况的差异,进气系统的相应变化,对于燃烧室混合气体的形成有着至关重要的作用。而早期的TSI引擎由于均具有分层燃烧技术,因此,根据发动机工况,为了满足“分层充气模式——均质稀混合气模式——均质混合气模式”多种不同燃烧室充气模式,“进气歧管翻板”的加入则应运而生。

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进气歧管翻板工作示意图

  在发动机处于低速工况,采用分层充气模式下,进气歧管翻板通过“关闭下进气通道,形成较窄的横截面积”,增加气流流速,有效形成强烈的进气涡流,利于“分层”模式下混合气的形成与雾化,可提高燃烧效率,进而增大发动机扭矩输出;而当发动机进入高速工况,采用均质混合气模式时,进气歧管翻板通过“开启下进气通道,形成较宽的横截面积”,增大进气量,使更多的空气参与燃烧,从而提升发动机的输出功率。

1.4TSI取消“进气歧管翻板”,进气道实现“扰流”

  不过,随着“分层燃烧”技术逐渐在TSI引擎上的淡出,“均质充气”成为了目前该系列引擎的主流充气模式,而1.4TSI同样由于均质燃烧控制的改进,取消了进气歧管翻板的设计,不过,为了同样能够实现油气的充分混合,保证汽缸内形成很好的涡流,1.4TSI则在进气道上作出了相应的改进。

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  1.4TSI进气道的角度被调整至更接近水平,同时,在进气道外缘的气门座上,设计了一个倾斜的凸峰,从而保证进气吹过气门顶时,在汽缸内形成特殊的涡流,无论在发动机的任何工况下,都能够实现燃气充分混合的作用。而在1.4TSI发动机中,实现“小截面,流速增”、“大截面,流量增”的进气效果元件,则成为了节流阀体(节气门)的主要角色,通过“源头”的进气效果控制,辅以上述特殊的进气道“扰流”效果,从而完成1.4TSI充分提升燃烧效率的职责。

总结:

  如果说第一篇针对涡轮增压及双冷却系统展开的“黄金分割”,让我们深入而透彻的了解了1.4TSI引擎优势彰显的核心技术,那么,本篇针对其正时系统及缸盖部分所进行的“真相挖掘”,则让我们认识到,在1.4TSI看似平凡的两大系统背后,同样有着深厚的技术底蕴以及孜孜进取的品质追求。

文章标签: 发动机拆解
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