1途观车TSI发动机的结构特点
型号为CEA和CGM的两款汽油直喷发动机是德国大众发动机技术的最新成果，在保证高可靠性的前提条件下，同时拥有非常好的性能指标，此两款发动机分别应用于途观1.8 TSI轿车2.0 TSI轿车上。途观车1.8 TSI发动机外形如图1所示，性能参数如表1所列。
途观车1.8 TSI发动机采用4气门技术、灰铸铁气缸体、发动机气缸体内置双平衡轴、机油泵由链条驱动、具有进气可调的进气歧管、连续可调进气门正时系统、多点高压喷射单元和带有增压压力控制的涡轮增压器等先进技术。下面重点分析气缸体、曲柄连杆机构、内置双平衡轴和进气可调的进气歧管技术的特点。
1.1发动机气缸体
发动机气缸体由灰铸铁制成，气缸缸径为82.5 mm，活塞行程为84.1 mm。气缸的工作镜面经过射流巧磨工艺处理。
1.2曲柄连杆机构
曲柄连杆机构如图2所示，是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
曲轴由经过感应淬火的钢材制成，为了达到内部的一个最佳平衡，它拥有5个轴承和8个配重。目前市场上传统发动机每个轴瓦上有2个螺栓．实现轴瓦在气缸体上垂直方向的固定，途观车此款新型发动机又多加了6个螺栓横向连接轴承盖与曲轴箱，增加了轴瓦在气缸体上水平方向的固定。这种结构设计不仅减小了轴瓦径向窜动，而且增加了发动机的刚性，从而减小其振动。
为了更好地进行力的分配，连杆头设计成梯形，活塞连杆瓦用黄铜合金制成，上面的轴承盖和下面的轴承盖用不同的材料制成。
活塞上端部分使用的是一个环形托架。另外还保留了活塞套的轻型结构，及石墨涂层，这样就能达到一种长久的耐用性。运行的高度平静性和极小的摩擦损失。活塞顶部新颖的凹面造型对于在气缸内部产生最佳的均匀混合气起到了重要的作用。
13内置双平衡轴设计
四缸发动机在4000 r/min以上时，振动通过车身传递变得明显起来，令人不快的嗡嗡声降低了车辆的舒适性，这种振动是由惯性力引起的，可以用带平衡重的轴以相反方向转动加以抵消。如图3所示，途观1.8 TSI发动机双平衡轴采用石墨铸铁并有3道轴承支撑，平衡轴安装于铸铝轴承座里．由平衡轴链条驱动．由于存在换向齿轮。因此2根轴的旋转方向相反，平衡轴的交互运动消除了发动机纵向惯性。
1.4可调进气的进气歧管
途观车TSI发动机进气有两种方式，第一种方式是吸入的空气通过关闭的进气歧管翻板从涡旋板上方被引入燃烧室内，这种空气进气方式用于分层充气模式(图4)。
第二种方式是发动机转速在3000 r/min以上时，吸入的空气通过打开的进气歧管翻板从涡旋板上、下方被引入到燃烧室内。这种空气进气方式可实现均质模式(图5)。
2途观车TSI发动机的工作原理
缸内直喷技术中，喷油器设置在进、排气门之间，通过高压燃油泵提供所需的100 bar(1 bar=100 kPa)以上的压力，将汽油提供给位于气缸内的喷油器，如图6所示。然后通过ECU控制喷油器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，其控制精确度接近毫秒，关键是要考虑喷油器的安装．必须在气缸上部留给其一定的空间，由于气缸顶部已经布置了火花塞和多个气门。已经相当紧凑。所以将其布置在靠近进气门侧。缸内直喷发动机对燃油品质的要求比较高。途观车TSI发动机必须使用97号汽油且建议使用上海大众生产的汽油添加剂。此外，缸内直喷技术采用了3种不同的注油模式，即分层充气模式、均质稀混合气模式和均质混合气模式。
2.1分层充气模式
发动机低速或中速运转时采用分层充气模式，工作过程如图7所示。此时节气门为半开状态，进气歧管翻板会将下部进气道完全关闭，这样吸入的空气在上部进气道内流动的速度就加快了，空气会呈旋涡状流入气缸内，活塞上的气流凹坑会增强这种涡旋流动效果，从而在火花塞附近形成所期望的涡流。当压缩过程接近尾声时。少量的高压燃油（50 bar-100 bar)被喷到火花塞附近区域．由于喷油压力较高，使缸内的直喷油雾颗粒直径达到20 N.m-25 N.m,而MPI发动机的油雾颗粒直径为200 N.m,因此雾化效果极好。燃油喷射出后撞在活塞顶部的燃油凹坑，结果在火花塞附近形成可燃气体（混合气形成只发生在40°-50°曲轴角，空燃比λ=1.6-3 )，最后于上止点前点火，燃烧集中在火花塞周围，另外在燃烧后，被点燃的混合气与气缸壁之间会出现一个隔离用的空气层，其作用是降低通过发动机气缸体散发掉的热量。这种分层充气模式可充分提高发动机的经济性，因为在转速较低、负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合气外．燃烧室的其他地方只需空气含量较高的极稀混合气即可，周围这些极稀的气体起到隔离热量的作用，缸壁热损耗减小，发动机热效率得到提高，只是点火时刻范围窄。
2.2均质稀混合气模式
均质稀混合气模式工作过程如图8所示，进气与分层充气相同，节气门部分开，此时进气歧管翻板仍然关闭（中等负荷和转速范围时是关闭的）。燃油约在点火上止点前300°（进气行程）时喷入，空燃比λ= 1.55左右，在进气和压缩两个行程来充分混合油和气，混合气形成的时间较长。点火后，整个燃烧室内都在燃烧，没有隔离空气层，点火时刻范围较宽。
2.3均质模式
均质模式工作过程如图9所示，在发动机负荷较大且转速较高时。进气歧管翻板就会打开，于是吸入的空气就经过上、下进气道进入气缸，如图10所示。此工况下，喷油、混合气形成和燃烧与均质稀混合气模式是一样的，只是空燃比λ＝1。
3结语
综上所述，缸内直喷发动机有以下几个优点。
(1)在分层充气模式和均质稀混合气模式工作时，入值分别为1.6-3和1.55左右，因此燃油消耗较低。
(2)缸壁热损耗小。由于分层充气模式的燃烧只发生在火花塞附近，所以缸壁上的热损耗是很少的，热效率提高了。
(3)废气再循环率高。强制分层充气可使废气再循环率高达35%，在均质模式(转速低于4000 r/min且中等负荷时)也发生废气再循环，但在怠速时不发生。
(4)压缩比高。吸入的空气通过燃油在燃烧室直接喷射雾化而冷却下来，降低了爆震的可能性，可提高压缩比，这就提高了压缩终了时的压力，热效率也就提高了。
然而，缸内直喷发动机也存在以下问题。
(1)N0x含量高。在稀混合气模式时燃烧产物中NOx含量较高，传统的三元催化净化器无法对NOx进行足够的转换，因此研制了NOx存储式催化净化器，使得尾气排放满足EU4排放标准。
(2)汽油中的硫。与NOx化学性质相似，汽油中的硫燃烧后的产物也同样存储在NOx存储式催化净化器中，燃油中的硫含量越多，存储式催化净化器就必须更频繁地进行还原反应，这就提高了燃油消耗率。
缸内直喷技术对汽油的油品质量是个严格考验，正是基于这个原因，德国大众针对中国新研发的缸内直喷发动机上取消了分层充气模式、均质稀混合气模式和NOx存储式催化净化器．只保留了均质充气模式，并致力于增加发动机功率和转矩所带来的驾驶乐趣及动力性和经济性，所以研发出带涡轮增压的汽油直喷发动机（TSI发动机），涡轮增压的主要作用就是增加发动机进气量。提高发动机充气效率从而提高发动机的功率和转矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器时相比可增加40％甚至更高。
