发动机 DSG&TSI技术详解

大众TSI发动机技术详解TSI是大众集团开发的一套双增压技术，其实从字面上就能理解其意思。

前面的T和S分别代表Turbo和Supercharger的意思，也就是涡轮增压和机械增压的相结合。

而国内媒体习惯叫它双增压。

这个双增压跟大众奥迪集团的双涡轮增压有很大的区别，可以说是完全两个概念。

那么为什么要同时采用机械增压和涡轮增压来向发动机提供高压进气呢？既然大众已经将这套技术向量产车推广，那么在性能上肯定有它的过人之处。

图为大众高尔夫GT上装配的1.4L TSI发动机要了解双增压的优越性首先得了解涡轮增压和机械增压的优缺点。

其实任何一种增压它的目的都是相同的，就是要把空气压缩以后再通入到气缸当中燃烧，这样做的好处很明显，压缩以后的空气密度更大，这就意味着单位体积内的氧气分子更多。

在发动机排量不变的情况下，吸入的氧气分子越多，再配合燃油喷射系统提供的更多的汽油那么可以输出更高的动力。

不管是涡轮增压还是机械增压都是为了达到这一目的而设计的，只不过两者的实现手段不相同。

涡轮增压发动机由一个进气涡轮来压缩空气，进气涡轮的另一头连着一个废气涡轮。

我们知道发动机的排气是高温高压的，这就意味着排气中仍然含有巨大的能量。

将废气涡轮装在排气管之中则能利用排气能量来驱动涡轮高速旋转，从而能够带动进气涡轮随之高速旋转，以获得压缩进气的能量。

所以涡轮增压器是不需要额外的消耗发动机能量的。

而且发动机转速越高废气排放速度和能量也越大，使得涡轮的转速也越高，这样进气涡轮压缩空气的能力也越强。

对于涡轮增压的发动机来说，转速越高，进气效率也越高，能够发挥出来的功率就越大。

所以涡轮增压器对于发动机的高速运转是非常有好处的。

但是我们知道，涡轮也是有质量的，有质量的物体就会存在惯性。

我们知道发动机在怠速工况时转速往往只有几百转，而且在怠速工况时涡轮是不能介入工作的。

除了因为发动机转速低，排气能量不足以驱动涡轮高速运转，还有一个更重要的原因就是怠速时发动机负荷低，如果此时涡轮也参与工作那么发动机会过热，并且耗费更多不必要消耗的汽油。

所以怠速工况时，进气和排气旁通阀会自动打开，此时进气和排气都没有经过涡轮，新鲜空气是直接被吸入气缸，废气也是直接排入大气中的。

由于增压发动机的压缩比都比较低（通常在8.0以下，压缩比低是因为空气被增压器压缩后会放热，如果压缩比过高会导致压缩行程时混合气继续放热，引起混合气自然），所以在涡轮介入之前发动机的动力性是非常差的。

即便是低值增压，起码也要到将近1800转时涡轮才会起到作用（帕萨特1.8T的涡轮介入转速为 1800转/分-2000转/分）。

虽然2000转以后发动机能发挥出强大的功率，而且后劲十足，但起步时可以说毫无动力性可言，即使保时捷卡宴 TURBO这样的V8涡轮增压发动机，起步同样拼不过自然吸气。

这就是涡轮增压发动机的通病涡轮迟滞。

这种状况是非常不适合城市驾驶的。

因为我们知道城市开车经常要走走停停，所以从怠速到2000转这个转速范围段是使用得很频繁的，涡轮增压低扭差劲的缺点暴露无疑。

当然，大众奥迪集团曾经试图改进过涡轮迟滞问题。

奥迪TT的1.8T发动机曾经配备过双涡轮增压。

所谓双涡轮增加就是给发动机装两个增压器。

一个是小直径的涡轮，由于体积小重量轻，所以接入转速较低；另一个是大直径的涡轮，在中高转速才介入。

即便如此，也不能从根本上解决涡轮迟滞，仅仅只能缓解涡轮迟滞。

仁者见仁智者见智，奔驰对于它的小型增压发动机并没有像大众奥迪那样采用涡轮增压，而是采用了一种没有迟滞的机械增压装置。

图为大众高尔夫GT发动机的涡轮增压器所谓机械增压，就是利用发动机的动力带动一个罗兹压气机，通过发动机本身的动力来压缩空气，并且燃烧压缩空气的一种增压方式。

它跟空调压缩机很相似。

图为福特GT40的机械增压器外观机械增压器的原理与发动机机油泵有些类似，也是与发动机动力相连，只不过压缩的是空气。

它与涡轮增压器在性能上最大的区别就是对压气机的转速没有限制。

也就是说只要罗兹压气机在转，就可以压缩空气。

而涡轮增压器由于是靠高速旋转产生的空气离心力来压缩空气，所以需要非常高的转速（通常TURBO的转速能接近10万转/分钟）。

所以即便发动机怠速或者处于1000转左右的低转速，也能连接机械增压器压缩进气。

图为TSI发动机的机械增压器和发电机总成。

不过处于经济型考虑，怠速工况时电磁离合器是断开的，也就是说怠速时压缩比并没有与发动机动力相连，不过只要踩下油门电磁离合器可以迅速连接发动机动力。

所以机械增压能够给汽车带来很好的低转扭矩，让起步时冲进十足。

虽然克服了涡轮增压器迟滞的缺陷，单机械增压也并非完美。

由于它需要消耗发动力动力，而且增压器中的两个转子相互摩擦会损耗大量的能量。

在低转速时，由于转速低损耗也就小，但如果处于高转速工况，那么这样能量损耗是非常大的。

不仅经济性差，高转动力性也要受到影响。

图为大众TSI发动机上使用的机械增压器 .所以涡轮增压和机械增压都有着各自的先天缺陷，而这两种增压方式的优缺点又是相互互补的。

大众就是利用了这两种增压性能优缺点的互补性开发出了TSI双增压系统。

那么现在再看TSI就很好理解了。

他是涡轮增压与机械增压的相结合。

也就是说，TSI发动机拥有两套增压系统，一套靠涡轮压缩进气，另一套靠罗兹压气机压缩进气。

当然，它们什么时候起作用是由电脑说了算的。

电脑即能够控制进排气旁通阀的开闭，也能控制机械增压器与发动机相连接的电磁离合器的开闭。

图为大众TSI双增压系统如图，机械增压器和涡轮增压器在进气道中是被串联在一起的。

空气从空气过滤器进入到进气管以后，首先要经过机械增压器，然后通过进气管的引导再经过涡轮增压器，最后进入到进气歧管当中去。

虽然机械增压器和涡轮增压器是相互串联在一起的，但两者并不都是同时工作。

图为大众1.4升TSI发动机进气增压结构当发动机处于怠速工况时（通过节气阀开度传感器可以测得），机械增压器的电磁离合器是分离的，此时发动机与机械增压器之间动力是断开的（这就意味着增压器没有消耗发动机功率），而且机械增压器附近的进气旁通阀打开，空气并没有流经机械增压器，而是从旁通阀直接吸入；到了涡轮增压器的位置，涡轮增压的进气旁通阀也是打开的，这就相当于进气绕过了涡轮，直接被吸入气缸。

也就是说在怠速工况时，涡轮增压器和机械增压器都是不工作的，这相当于一台自然吸气发动机。

当发动机在部分负荷工况下低转速运转时（通过节气阀传感器检测到又少许油门开度，而且通过发动机转速传感器检测到转速处于低速运转），电脑会接通机械增压器的电磁离分离，并且关闭机械增压旁通阀，让机械增压器开始工作，此时的增压值为1.2bar.我们知道机械增压器有增强低速扭矩的特点，而且在低转速时对发动机功率的消耗并不大。

所以既能够获得良好的油门相应，又能够增大发动机扭矩输出。

当发动机超过1500转时，涡轮开始介入，此时的增压值提高到 2.5bar。

当发动机转速达到3500转/’分以上的高转速时，机械增压器开始停止增压，此时完全依靠涡轮增压来进行增压，增压值从2.5bar降到 1.3bar。

因为我们知道一旦转速上升，机械增压器会消耗大量发动机能量，而中高转速是涡轮增压的强项，这样不仅避免了涡轮迟滞，让涡轮有足够的加速时间，还在很大程度上增加了低转扭矩，降低高转速时机械增压器产生的噪音。

这样彻底解决了两种增压方式的缺陷，达到了一种完美增压的效果。

目前大众已经在旗下的高尔夫G和新途安上配备了改发动机，排量虽然只有1.4L但是在双增压的作用下能释放出200匹的动力，这样的动力用在高尔夫V这么大的A级车上动力性是非常惊人的。

这也使得高尔夫GT成为了十足的小钢炮。

由于双增压能极大的提高发动机的工作效率，所以一台4气缸尽1.4L排量的发动机能释放出6缸3.0L发动机的动力，但体积却比6缸发动机要小得多【基本概念】DSG（Di rect Shift Gearbox）中文表面意思为“直接换挡变速器”，DS G有别于一般的半自动变速箱系统，它是基于手动变速箱而不是自动变速箱，因此，它也是AMT（机械式自动变速器）的一员。

起源DSG的起源就如其他汽车高科技一样，其设计都来自赛车运动，而其实际应用早在80年代初的保时捷P ro sche 962C和1985年的奥迪Audi spo rt quattro S1 RC赛车上，并为他们赢取多项冠军立下汗马功劳～！双重离合器的概念是非常先进，但作为新科技都存在着耐用性不佳的问题，耐用性的好坏同样决定了其成本的多寡，于是，其经过十余年的发展后，才真正被普通街车所用。

工作原理1：如图，离合器1负责1档、3档、5档和倒档，离合器2负责2档、4档和6档；挂上奇数档时，离合器1结合，输入轴1工作，离合器2分离，输入轴2不工作，即在DSG变速器的工作过程中总是有2个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备；手动模式下可以进行跳跃降档：如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的档位转换一下，如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。

AMT的结构较自动变速箱效率更高，而DSG除了拥有手动变速箱的灵活及自动变速箱的舒适外，它更能提供无间断的动力输出，这完全有别于两台自动控制的离合器。

DSG基本由几个大项组成：两个基本3轴的6前速机械波箱、一个内含两套多瓣式离合片的电子液压离合器机构、一套波箱E CU。

不同于普通的双轴波箱，或者单输入轴系统，DSG波箱除了具有双离合器外，更具备同轴的双输入轴系统，而且将6个前进档分别置于两边各自的从动轴上。

传统的手动变速箱使用一台离合器，当换挡时驾驶员须踩下离合器脚踏，令不同挡的齿轮作出齿合动作，而动力就在换挡其间出现间断，令输出表现有所断续。

DS G则可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建立在单一的系统内。

DSG内含两台自动控制的离合器，由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。

当变速箱运作时，一组齿轮被齿合，而接近换挡之时，下一组挡段的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；当换挡时一具离合器将使用中的齿轮分离，同时另一具离合器齿合已被预选的齿轮，在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，令动力没有出现间断的状况。

要配合以上运作，DS G的传动轴被分为两条，一条是放于内里实心的传动轴，而另一条则是在外面套着的空心传动轴；内里实心的传动轴连接了1、3、5及后挡，而外面空心的传动轴则连接2、4及6挡，两具离合器各自负责一条传动轴的齿合动作，引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送，考虑到零件使用寿命，设计人员选择了油槽膜片式离合器，离合器动作由液压系统来控制。

由于使用2套离合器并且在换挡之前下一档位已被预选齿合，因此DSG的换挡速度非常的快，只需不到0.2秒的时间，下一档已经进去了，比最好技术的专业车手的手动变速还快，因此使用同一辆车使用DSG比使用MT的加速成绩来得要快。