二、活塞顶结构:均质燃烧的关键
我们看到,1.4TSI发动机的活塞顶结构比较与众不同,它并不是一个完整的平面,而是有一个凹坑,另一侧还有一小段凸起。这样的结构又有什么特殊之处呢?
首先,我们需要了解一下什么是均质燃烧。所谓均质燃烧即为普通燃烧方式,燃料和空气混合形成一定浓度的可燃混合气,整个燃烧室内混合气的空燃比是相同的,经火花塞点燃燃烧。这种燃烧方式由于混合气形成时间长,可以使燃料和空气充分混合,燃烧更均匀,从而获得较大的输出功率。均质燃烧的目的是在高速行驶、加速时获得大功率;分层燃烧是为了在低转速、低负荷时节省燃油。
1.4TSI发动机活塞顶的特殊结构就是直喷发动机均质燃烧的关键所在。为了将混合气直接导向火花塞,活塞凹坑开口被设计在对向进气门侧,喷油器通过把燃油喷入活塞凹坑中,然后依靠进气流的惯性将油气混合送往火花塞。而喷油嘴则被安置在温度较低的进气门侧,从而避免了喷油器的温度过高。在1.4TSI发动机的分层燃烧技术中,正是因为有了活塞的凹坑结构,第二次喷油时,才可以在火花塞附近形成较浓的混合气。由此可见,活塞顶的凹坑是实现分层燃烧的关键所在,那么取消了分层燃烧的国内TSI发动机是不是就不需要这个设计了呢?
其实不然,这个活塞凹坑的设计的另一个作用就是形成气缸内的气旋涡流,在均质燃烧过程中,气旋涡流的可以更好地让气缸内的燃油和空气混合,达到更好的燃烧效果。而且在低温状态下,如果没有气缸顶的凹坑,分层启动就无法实现。
三、缸体结构
● 薄壁铸铁实现轻量化
轻量化和小型化也是1.4TSI发动机的一大优势,首先,1.4TSI发动机采用了薄壁铸铁技术制造缸体,这就在保证发动机强度与性能的前提下,有效地降低了发动机重量,缸套采用铸造的方式,缸桶壁厚则减至最小来减轻重量和惯性质量,独特的敞开式水套设计不仅大大减轻了缸体重量,同时让冷却系统的工作效率更高。而据悉,TSI发动机的铸铁缸体将会在不久之后全面升级为铝合金材质,更轻的质量将会给新一代的TSI发动机带来更出色的节油表现。
● 采用开放式水套的双循环冷却系统
1.4TSI发动机使用的双循环冷却系统采用双节温器控制,对于通过缸体和缸盖的不同温度的冷却水产生一个分开的冷却水导向,分别对缸体和缸盖进行大小循环控制。冷启动时只在缸体内开启小循环,使得缸体快速加热,高的缸体温度有利于减小曲柄连杆机构的摩擦,降低驱动磨损,同时缸盖的大循环并不会受到干涉,因此冷却性能更好,降低了进气温度,同时提高了充气效率。
● 气缸壁网纹珩磨技术
1.4TSI发动机的气缸壁还采用了一种在发动机已经广泛使用的平台网纹珩磨技术。所谓平台网纹珩磨,就是通过珩磨在气缸壁表面形成细小的沟槽,这些沟槽有规律地排列形成网纹,并由专门的珩磨工艺削掉沟槽的尖峰,形成微小的平台。平台网纹珩磨在缸孔表面形成的这种特殊结构有如下优点:
1.微小的平台增加了接触面积,削掉尖峰,消除了气缸壁表面的早期快速磨损,提高了表面的耐磨性。
2.细小的沟痕形成良好的储油空间,并在气缸壁表面形成良好的油膜,降低了气缸壁表面与活塞及活塞环的摩擦,因而可以使用低摩擦力的活塞环。 而且机油储存在细小的沟痕中能有效减小散失量,进而降低了机油消耗。
3.珩磨后在气缸壁表面形成了无数微小的平台,增加了缸壁与活塞及活塞环的接触面积,加大了缸壁表面的支撑度,减少了缸孔的初期磨损,因此减少了磨合时间,甚至于不用磨合。