為了應付日益激烈的市場競爭以及更為嚴苛的排放法規,大眾公司推出了新一代的EA888(第三代)發動機。國內車型中奧迪A4L、奧迪A4 allroad quattro和奧迪A5家族的車型已經率先更換第三代EA888發動機,而現在15款奧迪Q5也緊隨其后,搭載了第三代EA888 2.0 T發動機。對于EA888發動機相信大家已經耳熟能詳了,究竟新一代的發動機在結構以及性能上都有哪些變化,有哪些技術亮點?下面就來看看。
● 關于EA888發動機
EA888發動機作為大眾汽車的主力發動機,目前已廣泛應用于大眾、奧迪等品牌下的多個車型上,而15款奧迪Q5也終于迎來了換“心”。從圖中可以看到,這款EA888發動機的歷史并不算長,從2006年最早的第一代開始,到現在也才7年的時間,但卻已經發展到了第三代。量產汽車采用模塊化平臺生產早已是大勢所趨,作為新一代的EA888發動機,同樣通吃最新的MQB和MLB平臺上。并且符合歐洲歐6的排放標準,未來新一代EA888發動機也將成為大眾和奧迪中高級車型動力的最佳搭檔。
這款第三代EA888發動機早已在海外量產,并已搭載在部分新車型上,如新一代高爾夫GTI、2014款Jetta、Passat等。現在,奧迪終于將其引入2015款國產奧迪Q5上。
● 新一代EA888發動機性能提升了多少?
2015款奧迪Q5在外觀和內飾上有小許的改動優化,那么第三代的EA888發動機究竟技術提升在哪?下面就來告訴大家這臺發動機的亮點,它采用了“雙噴射”系統,即將汽油缸內直噴技術和進氣歧管多點噴射技術相結合,使發動機可以根據不同工況條件選擇不同的燃油噴射方式,從而獲得更好的動力輸出和油耗表現。
35 TFSI低功率車型由于發動機輸出的特性有所改變,因此0-100公里/小時加速時間縮短了0.6秒,為8.8秒,最高車速從210km/h提升至215km/h,同時每百公里平均油耗從8.4L下降到8.2L。40 TFSI高功率版的0-100km/h的加速需時從原來的7.5秒縮短到7.2秒,最高車速從220km/h提升230km/h,而官方公布的百公里油耗也從原來的9.0L下降到8.4L。
● 新一代EA888發動機主要有哪些不同?
1、內置氣缸蓋排氣歧管
在新一代EA888發動機上你再也看不到絕大部分發動機都能看到的排氣歧管,因為工程師把它集成在了汽缸蓋上。
在發動機內部的零件布局本來就相當緊湊,例如氣缸蓋內需要布置的部件就很多,如凸輪軸、進排氣門、火花塞、噴油器(缸內直噴)以及各種冷卻管道等等,要在如此狹窄的空間里再布置一個體積不小的排氣歧管并非易事。
即使通過優化空間布局,解決排氣歧管的布置,還有一個更為嚴酷的問題就是排氣管的冷卻。大家都知道,發動機長時間工作排氣歧管的溫度也是很高的(能達上千度)。如今將它布置在氣缸蓋內部,那么這部分的冷卻管路也需要重新設計,同時對于這部分的缸體結構要求也更高。
發動機如果在全負荷工作下,對于排氣歧管的冷卻是個難題,因為這部分冷卻液溫度會上升得很快,如果循環速度不夠快,就會引起發動機的過熱,同時冷卻效果也會受到影響。為了解缸蓋內的受熱情況,工程師甚至使用了一套全新的模擬計算方法,來優化氣缸蓋的冷卻效率。
首先,排氣歧管使用冷卻液進行冷卻,從排氣管出來的氣體溫度會降低,那么渦輪增壓器進氣端的氣體溫度和壓強也會降低,這樣發動機的調教也可以更加激進。其次,由于排氣歧管因內置(體積變得更小了),廢氣到達渦輪增壓器的距離也縮短了,廢氣驅動渦輪增壓器的能量也會更大。最后一點就是下面提到的熱力管理系統了。
2、熱力管理系統
上面提到,由于排氣歧管被布置在氣缸蓋內部,發動機的冷卻系統需要重新優化設計,以滿足更為復雜的冷卻需求。大家都知道,發動機都要有一個高效的工作溫度,并非越低就越好,所以在這個環節中,冷卻系統的調節起了關鍵作用。
我們都知道,發動機冷啟動時溫度低,發動機的內部運動構件摩擦較大,油耗也大,所以暖機的速度當然是越快越好。由于EA888發動機的排氣歧管集成于氣缸蓋內,同是采用發動機冷卻水來冷卻,那么相當于冷卻系統多了一個熱源,這樣就能更快地實現暖機,使發動機更快地進入高效的工作狀態。
在冷卻循環系統中,EA888采用了電機主動控制,通過兩個旋轉滑閥對冷卻液循環流向進行調節,相對于以前的熱敏傳感器的控制方式相比,電機可以進行更為精準地控制,滿足發動機在各個工況下對于溫度的需求。而利用排氣歧管水套的熱量,可以更快提升發動機暖機速度,降低發動機油耗,還可以減少冷啟動造成內部構件的摩擦,最終使得它每公里二氧化碳的排放量降低約2.5g。
還有一個好處就是,在需要暖風時,現有的熱水循環在輔助水泵的驅動下把熱水從排氣歧管中輸送到熱交換器中,從而更快地獲得暖風,提高舒適性。
3、FSI+MPI混合噴射技術
所謂混合噴射技術,就是發動機同時采用缸內直噴與歧管噴射相結合的技術,即FSI+MPI混合噴射技術。說起這個技術相信很多人想起豐田的D4-S燃油雙噴射技術(新上市的豐田凱美瑞2.0的發動機就有采用這種技術),沒錯,現在大眾也來“玩”這種技術了。
新一代EA888發動機同樣采用這種技術,除了原來的高壓燃油直噴系統外,在進氣歧管側增加了傳統低壓的多點噴射系統。燃油系統根據發動機的不同工況,采取合適的噴射模式。另外,缸內直噴的燃油噴射壓力也從上代的150bar提高到200bar,旨在壓榨每一滴燃油,當然對于燃油的品質要求也更高。
采用這種技術可以更為靈活地控制燃燒室內的油氣混合物,一方面可以兼顧發動機在不同工況下的效率,重要的是可以降低排放,滿足日益苛刻的排放法規。為什么這么說?缸內直噴發動機在低負荷工作時,由于氣缸內混合氣體中的氧氣過量,那么多余的氧氣容易與混合氣體中的氮氣發生反應,產生氮氧化合物,影響尾氣的排放。而采用混合雙噴技術,可以很好地兼顧發動機的高效率與低排放,我想這是工程師加入低壓噴射的主要原因,全新EA888發動機已經達到了歐6的排放標準。
4、重新設計的渦輪增壓器
渦輪增壓器作為EA888發動機一個核心部件,大眾工程師對于它也進行了重新優化設計,結構強度以及增壓壓力都有所提高。其具有以下特點:
首先,增壓器的渦輪葉片采用新的合金材料,可以承受高達980℃的排氣溫度;其次,在渦輪處安裝了氧傳感器,這也是氧傳感器首次布置在渦輪增壓器上面,好處是可以第一時間了解到廢氣中的氧氣成分,及時調整噴油量以及氣門開閉的時刻,進一步提升發動機的效率。
此外,還采用了電動的廢氣旁通控制閥,相對于之前被動的真空旁通閥,對于閥門的開啟和關閉控制得更為快速、更為精準。另外可以主動開啟廢氣閥門,讓催化器快速加入,降低車輛冷啟動時的排放。
5、發動機的減重
減少發動機重量,也是工程師致力改善的一個方面,畢竟重量與燃油消耗也是息息相關的。前面提到的排氣歧管內置氣缸蓋的設計,縮小了排氣歧管的體積,其實對于發動機的減重也作出了貢獻。
另外,為了最大化地減少發動機的重量,工程師作出了一系列的措施,如發動機的缸體被設計得更薄,僅為3mm;曲軸的配重塊由原來的8個減少為4個;使用全鋁制螺栓等等。此外,新一代EA888發動機的油底殼也改用為質量更輕的樹脂材質。
總結:新一代EA888發動機的進步是顯而易見,最大的技術亮點就是采用了內置氣缸蓋的排氣歧管,對于缸蓋構造、熱力管理系統都得重新設計,這是一次大膽的技術設計。此外,采用混合噴射技術、改進的渦輪增壓器、發動機內部結構的優化,最終使得新一代EA888在性能小有提升的同時,擁有更低的排放(歐6排放標準),滿足未來日益嚴苛排放法規。
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