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大众EA111和EA112系列1.4L燃油分层直喷式汽油机(四)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-02-11 08:31:04


1.结构设计

(1)发动机零部件

    开发该款1.4L-90Kw-TSi机型时继续使用了1.4L-125kw-TSI机型的以下部件:①顶面开口式灰铸铁汽缸体曲轴箱;②集成机油加注口、曲轴箱通风和机油滤清器模块的正时传动机构罩盖;③钢曲车由;④连杆。

 

    活塞被设计成轻型结构铸铝活塞,并通过正中的浇冒口浇铸,燃烧室凹坑的机械加工具有提高强度的附加效果,因为其可以去掉浇注过程中在活塞燃烧室凹坑侧壁冲蚀所形成的氧化物。气门凹陷是铸造成型的,不对称的活塞裙部几何形状及其壁厚均按质量和承载能力进行了优化。汽缸盖的基本设计方案以1.4L-125Kw-TSi机型汽缸盖为基础,通过结构的优化质量可减轻600g。

 

    进气道是在1.4L-125Kw-TSi复合增压机型进气道的基础上进一步而成的,所达到的滚流水平能够取消滚流阀板。新的进气道被设计为平直地连接到进气门座圈,并在EA111汽油机系列中首次削掉了进气道下侧的棱角,使得进气流能够径直地流向气门座圈。如图57所示,进气道下侧削掉棱角部位的进气流脱离气道壁面,大部分进气流会流经进气门阀盘上侧,因此即使取消了滚流阀板也能形成稳定的充量滚流运动。

 

    气门由两根经过优化的装配式凸轮轴和进气凸轮轴相位调节器操纵。通过减小控制凸轮的宽度、凸轮轴轴承直径(减小3mm)以及优化粉末冶金轴承衬套,两根凸轮轴的质量减轻了304g,其中轴承直径的减小有助于降低整机的摩擦功率。与减小凸轮轴轴承直径的设计相对应,汽缸盖罩的质量比1.4L-125Kw-TSi机型汽缸盖罩也减轻了约150g。

 

    全负荷时,为了降低零部件的温度而采取了适当加浓混合汽的措施,发动机的最高排气温度被限制在95℃,因此,排气门无需充入钠,进一步降低了制造成本。

 

(2)废气涡轮增压器

    废气涡轮增压器(见图58)在设计时,十分注重改善发动机的动态性能和燃油耗。通过减小增压器转子总成的惯性获得了良好的动态性能,涡轮和压气机叶轮的外径分别为37mm和40mm。由于90kW的目标功率很合适,因此在全负荷时只需较低的增压度,同时将废气放气门通道的直径定为26mm。

 

使用这种增压器,从转速为1250r/min起就能达到最大扭矩的80%,而从转速为1500r/min起就能达到200Nm的最大扭矩。

 

    这种废气涡轮增压器采用整体模块式结构型式,将涡轮壳与排气歧管连成一个整体模块,由D5S高镍合金铸铁(碳3%,镍14%、铜6%,铬2%、硅 1.5%)铸造而成。排气歧管/涡轮壳模块通过有限元(FEM)和计算流体动力学(CFD)模拟计算,成功地获得了最佳的强度和热力学设计。

 

    由INCO 713镍铬耐热合金材料铸成的涡轮转子配备了具有最佳效率的三维形叶片,因此防止了叶轮中气流与叶片表面的分离。转子轴由浮动轴承支承,这样轴承部位的速度差大致能减小一半,轴承组允许的最高转速也可定为220000r/min 。

 

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