奥迪1,2L和1,4L-TFSI-发动机详解 EA211系列
这种新型TFSI-发动机系列的开发目标，简单说就是：这种小型1,2l和
1,4l-TFSI-发动机耗油要低、重量要轻且外形紧凑，且要能用到各种
平台上。另外，这种发动机未来在替代燃料和新技术方面要能适应要
求。
开发的成果是这样的：:
• CO2排放最多可降低20g/km
• 燃油消耗几乎降低1升
• 重量最多可降低30%
• 外形长度最多可缩短18%
• 安装位置有变化
EA211发动机系列是德国奥迪公司的新型四缸发动机，是专为横置发
动机模块化平台（MQB）而开发的。
与前代(EA111)相比，EA211发动机系列是全新开发的，只是82mm气缸间距
仍保持不变。由于发动机的安装位置倾斜了12°，所以可将动力总成、驱
动轴和变速器安装长度标准化，这就将整个德国大众集团内部MQB平台上
所用的发动机和变速器数目减少约90%。
一个特别的亮点是：1,4l的103kW发动机有气缸关闭功能。该功能允许根据
需要来将四个气缸中的两个气缸关闭，而司机并无感觉。通过这种气缸关
闭功能，NEFZ-行驶循环中的燃油消耗可降低0.4L/100km
（相当于8g CO2/km）。在中等车速的城市循环以及越野
行驶时，甚至可以节省10-20%的燃油。
这种新型发动机是该级别中的一个里程碑。
缸体
缸体是铝压铸而成的，是敞顶式汽缸体。这种敞顶式汽缸体的优点和缺点如下：
• 铸造容易，因为没有砂芯（成本低）
• 与闭顶式结构相比，气缸在较热时的冷却效果更佳
• 与闭顶式结构相比，刚度要差一些，但是现今可以通过使用金属汽
缸盖密封垫来进行补偿。
• 缸盖和缸体之间拧紧螺栓连接时，缸套的变形很小
• 缸套的变形很小，这对活塞环的受力很有好处，且可降低机油消耗
缸体内浇铸有压力机油供应通道、机油回流通道和曲轴箱排气通道。这就减少了附加部件的数目，也降低了加工费用。
铝制缸体
（敞顶式结构）灰口铸铁汽缸套是单独浇铸在缸体内的。
这种缸套的外表面是很粗糙的，这就使得其表面面积增大了，把热量传递给缸体的能力也就提高了。另外，这也能使得缸体和缸套之间产生良好的形状配合联接。
配气机构和曲柄连杆机构
活塞和连杆 活塞是铝制压力铸造的，， ， 为了降低热负荷，使用机油喷嘴从下面将发动机机油喷到 活塞顶处。
连杆是锻 造的裂解式连杆，也是轻结构的。连杆小头孔没有连杆轴颈钻成空心的了；活塞也是平顶的了（重量也经优化）。
曲柄连杆机构设计成可动质量非常小且摩擦非常小。连杆和活塞的重量也进一步优化了。这些方面与较小的主轴承和连杆轴承一起，就将发动机重量和传动机构摩擦进一步降低了。
有五道轴承的轻结构曲轴有四个平衡配重，这就降低了曲轴内部作用力，也就降低了主轴承负荷。
配气使用两个凸轮轴，通过滚子摇臂来驱动气门。1,4l-TFSI-发动机有一种是有气缸关闭功能的，这种发动机的凸轮轴上配备有专用滑块和凸轮轴调节元件，请参见第32也上的“气缸关闭 – 按需停缸”。
凸轮轴采用齿形皮带来驱动，皮带张紧是通过自动张紧轮实现的，这
个张紧轮同时还通过止推台肩来为齿形皮带导向。安装齿形皮带机构
时，必须用专用工具 T10499 (12角扳手)和T10500向后压张紧轮。
皮带拉力面上的导向辊和曲轴上的ctc-齿形皮带轮可使得皮带运行声
音很小。由于皮带力小，所以张紧轮的张紧力就降低了，这使得整个
齿形皮带机构的摩擦和机械负荷都很小。振动减小了，运行也就更安
静了。
这种齿形皮带使用了一种耐磨的聚四氟乙烯（特富龙）的涂层，因此
齿形皮带的寿命很高。
机油泵的驱动
发动机不同，所使用的机油泵也不同。
1,4l-TFSI发动机上用免维护的齿链来驱动机油泵，见右图，这时是
没有链条张紧器。曲轴链轮与曲轴是刚性联接在一起的，无法拆卸。
1,2l-发动机上装备的是双中心机油泵，它直接由曲轴（无链条机构）
来驱动
曲轴箱排气和通风
曲轴箱通风是在内部进行的，就是说：被过滤掉机油的窜气经缸体内的
通道流向涡轮增压器前的进气歧管或者流入涡轮增压器后的进气歧管模
块。
机油分离器
来自曲轴箱的窜气流入机油分离器。在机油粗分离器内，靠冲击板和涡旋通道先将窜气中较大的油滴分离出来。随后在机油细分离器内由较大冲击板分离出较小的油滴。
机油分离器
来自曲轴箱的窜气流入机油分离器。在机油粗分离器内，靠冲击板和涡旋通道先将窜气中较大的油滴分离出来。随后在机油细分离器内由较大冲击板分离出较小的油滴。
止回阀
止回阀用于控制已过滤掉机油的窜气去往燃烧的过程，具体的话就看空气供给系统内产生什么样的压力状态了。如果在怠速和较高怠速转速时，进气歧管内产生了真空（负压）的话，那么这个吸气效应就会打开进气歧管模块内的止回阀且关闭涡轮增压器吸气侧的止回阀。
窜气的内部导管（穿过缸体和缸盖内的通道）
如果在涡轮增压器工作时空气供给系统内产生了过压的话，那么进气歧管模块内的止回阀就会被关闭。涡轮增压器吸气侧的止回阀会因作用着的压力差而打开。就是说：涡轮增压器吸气侧的的压力是小于曲轴箱内压力的。涡轮增压器吸气侧的引入点（带有止回阀）进气歧管模块处涡轮增压器后的窜气引入点窜气
曲轴箱通风
止回阀是曲轴箱排气系统的一个组件，用于保证有新鲜空气穿过发动机，以便带走发动机内部和油底壳内的潮气（冷凝水和燃油成分）。
当发动机内的真空（负压）足够大时，新鲜空气就从空气滤清器的净化侧被输送到发动机内，这些空气经曲轴箱通风装置与燃烧的窜气一同被送走了。
为此，在发动机内的真空非常小时，止回阀应该打开，反之亦然，以防止空气过滤元件被机油雾所污染。发动机型号不同，软管的布置也不同。气缸盖罩内的止回阀用于阻止机油或者未过滤的窜气进入空气滤清器。
活性炭滤清器系统与增压汽油发动机上的基本结构是一样的。用于存储燃油蒸气的活性炭罐安装在车的右后方的燃油加油口处
根据发动机转速情况，燃油蒸气在两个不同位置被引入到吸入的空气中。活性炭罐电磁阀1-N80负责打开这个通路，该阀由发动机控制单元来操控。
活性炭滤清器系统
在怠速和较低部分负荷时，由于空气进气系统内有真空（负压），燃油蒸气被引入进气歧管，就是节气门的后面；在系统内产生了增压压力的这个阶段，燃油蒸气被引至废气涡轮增压器的前部。燃油蒸气的引入是通过两个止回阀来控制的，其功能与曲轴箱通风用的止回阀是一样的。
缸盖
一体式排气歧管
一体式排气歧管将缸盖内的四个排气通道汇集到一个中央法兰上了。催化净化器就直接拧在该法兰上。除了节省燃油和散热方面的优势外（见第26页的
“缸盖内的冷却”），这种结构还可降低约2kg的重量（与普通排气歧管相比）。
模块组装式气缸盖罩，气缸盖罩是铝压铸的，与两根凸轮轴构成一个不可分割的模块。就是
说：拥有四个轴承的凸轮轴是无法拆卸下来的。为了减小摩擦，每个凸轮轴上承受最大负荷（齿形皮带加载）的第一道轴承使用的是向心球轴承。另外，气缸盖罩还用于容纳下述部件：
技术特点
• 铝制缸盖，带有两根复合式凸轮轴
• 四气门技术
• 气缸盖罩是模块组装式的
• 所有发动机都有进气凸轮轴调节器，调节角为50°曲轴角，锁止在
延迟位置上
• 排气凸轮轴调节器只在1,4l-发动机(103kW)上才有，调节角为40°
曲轴角，锁止在提前位置上
• 气缸关闭 (取决于发动机)，见第32页的“气缸关闭 – 按需停缸”
机油供给系统为所有的轴承、活塞冷却喷嘴、凸轮轴调节器、气门机构和涡轮增压器提供足量的润滑机油。
机油循环
根据发动机型号，可能会使用不同的机油泵。活塞冷却喷嘴会将机油喷到活塞底部，以便冷却活塞。
1,4l-TFSI-发动机上使用的是可调式机油泵。与其它类型的可调机油泵相比，现在的这个结构的机油泵采用了一种改进过的调节策略，这使得该泵工作时的经济性更好了。
机油压力调节阀N428负责将机油压力加载到可调式机油泵的调节活塞上。该阀位于缸体的背面（发动机热的一侧），由发动机控制单元来操控。在较低转速时，已经加载上电压（15好接线柱）了的机油压力调节阀N428，由发动机控制单元给接地了。于是机油泵就切换到较低压力级来工作了。
1,4l-TFSI-发动机
机油滤清器安装在油底壳上部，油底壳上部是铸铝件。油底壳下部（薄钢板制成）是用螺栓拧在油底壳上部的。油底壳上部有安装架，用于安放空调压缩机和空调装置。机油滤清器内有个膜片阀，机油滤清器内有个膜片阀，它用于在发动机不工作时防止机油从机油滤清器中流出。在曲轴下面有个机油防晃挡板，它将曲柄连杆机构与油底壳隔开了。
EA211系列的所有发动机，都是通过一个机油滤清器滤芯来清洁机油的。但是机油滤清器的安装位置有所不同。为了对发动机机油进行冷却，就把发动机机油从机油泵送至发动机机油冷却器。发动机机油冷却器就在缸体上、进气歧管的下部。该冷却器是个油-水冷却器，与发动机的冷却循环是连接在一起的，
冷却系统
冷却系统是彻底重新开发的。比如，水泵和其驱动机构都挪到动力输出一侧了。这实际上就是个双回路冷却系统，使用该系统可以让缸盖内和缸体内的冷却液有不同的温度。在缸盖内，横流式冷却（从进气侧到排气侧）负责保持均匀的温度分布。
另外，缸盖内的冷却通道尺寸也都进行了精确确定，以便能让一体式排气歧管得到充分冷却。冷却液节温器壳体连同一体式水泵直接装在缸盖上，由排气凸轮轴通过齿形皮带来驱动水泵。
冷却液调节器与冷却液调节器壳体是一体的，直接安装在缸盖上。冷却液调节器壳体内有两个节温器，负责双回路冷却系统的工作。
节温器1在水温超过87°C时打开，这就敞开了从散热器到水泵的通路了。
节温器2在水温超过103°C时打开，这就敞开了从缸体到散热器的已热起来的冷却液的通路了。整个冷却循环管路都打开了。
水泵与冷却液调节器壳体是一体的，整个这个模块用螺栓拧在缸盖上。使用橡胶密封件（EPDM，即三元乙丙橡胶）来密封冷却液通道。一个密封件在水泵壳体和缸盖之间，另一个密封件在水泵和节温器壳体之间
吸入的空气在经过了废气涡轮增压器后，就变得很热了。这主要是因为压缩过程造成的，同时也是因为废气涡轮增压器很热的原因造成的，空气温度最高可达200°C。让增压空气流经增压空气冷却器来实现空气的冷却，增压空气冷却器集成在进气歧管模块内。该增压空气冷却器是空气-水冷却器，因此它连接在发动机的冷却循环中
这样的话，空气密度就会很低了，进入气缸内的氧气就很少了。通过冷却将空气温度降至略高于环境温度，空气密度就会提高，就会有更多的氧气被送入气缸。另外，这个冷却还可以降低爆震趋势，并减少氮氧化物的生成。
增压空气冷却系统的冷却循环，是由冷却液续动泵V51来驱动的。废气涡轮增压器也是接在了这个所谓的低温冷却循环中了。这个循环应该看成是独立的，它只与膨胀罐相联，见第24页上的“系统一览”。它是通过节流阀和止回阀来分隔的。通过这个分隔，与主散热系统的温差可高达100°C。冷却液续动泵V51由发动机控制单元借助于PWM-信号来操控。冷却液续动泵V51一直以100%占空比在工作着，其接通和关闭时通过特性曲线计算来的。为此，在发动机工作时，会用到发动机负荷、增压空气冷却器前、后的增压空气温度来作为最重要的计算
与EA111-发动机系列不同，EA211-发动机系列的空气进气位于前端。也是由于安装位置有变化（就是发动机向后倾斜12°安装)，空气滤清器就可直接装在发动机上了。这对进气通道的长度和进气空气的预热具有积极意义。进气歧管模块内集成有一个空气-水增压空气冷却器，它负责对热了的吸入空气进行冷却。
在EA211-发动机系列上，排气歧管是集成在缸盖上的，并配有一个专用的水套。使用这种结构，就可以使用非常简单的单涡流增压废气涡轮。
增压压力调节器 V465的结构和功能，详见SSP606“EA888系列的Audi 1,8l和2,0l-TFSI-发动机（第3代）”。单涡流增压废气涡轮增压器只有一个涡旋进气口，该口将废气引向叶轮。其显著优点就是结构简单，因此单涡流增压废气涡轮增压器也就非常简单。
可关闭的气缸
103kW的1,4l-TFSI-发动机上，有气缸关闭装置。激活该系统的话，2和3缸就会被关闭。这可使得排放减至最低，且可降低燃油消耗。现代的汽油发动机，大部分时间都是工作在低负荷状态。这样的话，节流损失就很大了，因为节气门的开度很小。这导致效率很低，且单位油耗过高。在高负荷时，未节流的2缸发动机要比节流的4缸发动机更省油（就是“比油耗”更低）。这就是要采用气缸关闭的基本原因。可移动凸轮排气凸轮轴调节元件
气缸关闭的基本挑战在于：被关闭气缸的换气阀必须保持关闭状态。否则的话，排气系统就会涌入过量空气，发动机会快速变凉。要是关闭两个气缸的话，由于减少了点火频率，那么四缸发动机的运行平稳性就变差了。气缸的关闭和启用应尽可能地让人感觉舒适（避免负荷波
动）。
降低MVEG-行驶循环的油耗，且在中等车速时能明显感觉出省油，在NEFZ-行驶循环最多可节省10-20%的燃油：
工作原理
气缸关闭是通过德国奥迪公司开发的气门升程系统AVS-技术来完成的。按照点火顺序，总是2缸和3缸被关闭。在关闭气缸时，其换气阀保持关闭状态，喷射系统和点火系统也一直保持关闭状态。切换到2缸模式和切换回4缸模式，必须让人感觉尽可能舒适，就是别让乘员感觉出来。
为了避免在切换过程中出现扭矩波动，就将进气歧管内的压力调至很低。在充气过程中，点火角按照充气程度向延迟方向移动，以便保持扭矩恒定。在达到了规定充气程度时，首先是2和3缸排气门关闭，然后是其进气门关闭。完成最后换气后，不会再喷油了，于是新鲜空气就被困在燃烧室内了。被困住的新鲜空气在下次压缩行程时，会导致燃烧室 内的压缩压力很小，于是这个切换过程就会很舒适了。 两个工作 着的气缸1和4的效率就提高了，因为工作点向较高负荷 偏移了。发动机摩擦相对于转速基本保持不变，有效输出 功率 却提高了。基本未节流的工作模式使得换气损失很 小、 燃烧更加且缸壁热损失很小。激活2和3缸是与关闭相同的顺序 进行的。首先打开排气门，然后打开进气门，这样的话可使困住的新鲜 空气进入排气系统。这样而导致的废气变希，会由喷射系统向1和 4缸内喷油来进行补偿。这样的话，λ调节就可继续正常工作了。
每个可关闭的气缸，在气 缸盖罩上都各有一个排气凸轮调节元件和一个进气凸轮调 节元件。
与以前使用 的 AVS系统不同（以前的AVS系统的每个运动方向都要有 一个单独的调节元件；现在的话，两个调节器合成了一个部件，其 结构与别的带有AVS的发动机上的单个调节元件相似。
2缸模式
接通相应的凸轮调节元件，其金属销就会沉入到可移动凸轮的槽内。于是在凸轮轴继续运转过程中，该凸轮就会在花键上轴向移动并锁定。滚子摇臂这时就在所谓的“零凸轮”上运行了。这个凸轮没有凸起部位（无升程），于是相应的气门也就没有往复直线运动了。被关闭气缸上的所有气门都静止不动。相应的凸轮成功移动后，凸轮形状会将伸出的金属销再推回到起始位置，金属销会被电磁力把住在这个位置上，直至下次再通电激活。金属销回至原位会在调节元件的电磁线圈内感应出一个电压，该电压对发动机控制单元来说就是一个反馈信号，说明已成功完成了一次切换了
燃烧室内的最大喷油压力提升至200bar，该喷油压力是使用日本日立公司最新型高压燃油泵来产生的。工作压力在最低100bar（发动机怠速时）和200bar（转速约为6000转/分钟时）之间。压力限制阀是这样设计：当压力峰值超过230bar时，该阀会打开，将燃油泄放到油泵的供油侧。这种新开发的泵的调节策略，与其它新开发的发动机（比如第3代EA888-发动机系列）上的调节策略是一样的。这种调节策略是这样的：如果中断了燃油压力调节阀N276的供电，那么就不会有燃油被送往高压区了，发动机就熄火了。