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汽车达人秀(5)第三代EA888发动机解读

2013年12月30日 04:14:00
来源:凤凰汽车 作者:李志
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EA888发动机简述

凤凰汽车导购 提到大众旗下的“明星款”发动机,EA888系列不能不提,其广泛应用在大众集团的紧凑级、中级轿车和SUV产品线上,从我们熟悉的大众高尔夫到奥迪Q5等车型均有使用。但并非一成不变,从2006年问世到今天,EA888系列机型已历经3代升级,生产数量也突破百万单位。而随着第七代高尔夫的上市、国产奥迪A3的将至以及大众一汽发动机大连工厂的投产,第三代EA888机型已经离我们原来越近了。

关于大众EA888发动机的简述

事实上,大众和奥迪车型使用涡轮增压发动机的历史并不短暂,从1979年奥迪装配的第一台涡轮增压发动机到今天,已接近35年历史。这当中大众的涡轮增压发动机经历了从4气门缸盖到5气门缸盖,再到TFSI技术和AVS技术引入的过程。伴随着可变气门正时和燃油直喷技术的更广泛应用,2006年第一代EA888机型诞生。凭借着低速扭矩充足,燃油经济性好并且足够可靠,这款新型发动机得到了广泛的市场认可。

相比之下,今天的第三代机型进行了更多优化,其中不乏突破性的新技术。我们可以将最重要的改变归结为三大点:1、排气歧管被设计在了缸盖之内;2、实现了FSI+MPI的复合燃油喷射;3、加入了全新设计的涡轮增压器并提升了热管理效率。值得一提的:EA888机型荣获了最新的2014沃德十佳发动机称号。

缸体结构方面,新一代EA888发动机在保证结构强度的同时,缸壁厚度由原来的3.5±0.8mm降低到了3.0±0.5mm。同时工程师还将曲轴的主轴承直径从52mm降低到了48mm,以减少不必要的摩擦,同时,全新发动机还使用了聚合物质的油底壳,由此带来的,第三代EA888发动机的质量足足比第二代轻了5kg,仅为33kg左右。

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新发动机的改变

大众工程师为什么要把排气歧管装在缸盖内?

第三代EA888发动机把排气歧管装在了缸盖内,这确实是个大胆的做法,为什么这样讲呢?对发动机构造有简单了解的朋友都会知道:发动机缸盖的内部结构是非常复杂和紧凑的,这里面要放置进排气凸轮轴、气门、摇臂、火花塞、进排气道、冷却水道等等,而直喷发动机还有更为精密的喷油嘴。“寸土寸金”的空间内,大众的工程师还要将排气歧管放置其中,这对于布局设计和生产铸造工艺的要求无疑是极高的。

更重要的问题,发动机排气歧管的工作温度通常很高(普通四缸发动机的排气歧管温度一般在626-826°C之间)相应的,对于缸盖内部散热又提出了更高的要求,以解决冷却问题。

大众给出设计方案是:对缸盖密封垫横截面重新设计,并调整缸盖和缸体冷却液的流量,其中75%的液体用于缸盖内循环,主要负责排气歧管的冷却;而剩下的25%冷却液体则在在缸体与缸盖之间循环,对缸体和缸盖进行冷却,当然,这部分冷却液同样会经过排气歧管,以加强冷却效果。

那么这样费时费力的做法能带来什么呢?核心诉求就是降低涡轮增压器的进气温度和压力,从而减少涡轮的负荷,达到提高涡轮寿命的目的。同时,因为在进入涡轮之前进行冷却,可以允许发动机有更高的排气温度,也就意味着可以将发动机的输出功率和扭矩调校得更高。同时兼顾一定节油效果,另外,排气热量也可以间接的被暖风系统利用,让没有电加热座椅的车型也可以更快温暖起来。

为什么要使用FSI+MPI的复合燃油喷射?FSI是什么?MPI又是什么?

应该说,得益于缸内燃油直喷技术的广泛应用,更多的新车可以在兼顾动力性和燃油经济性上做的更好。但是,要想兼顾好低速动力和高速动力,仅仅靠直喷技术还是很难实现。于是,大众在第三代EA888发动机内增加了FSI和MPI,即燃油分层喷射(Fuel Stratified Injection)和多点燃油喷射(Multi Port Injection)技术。客观的讲,这种双喷射系统并不是大众独创的,比如丰田86应用的D4-S发动机也是采用的类似燃油喷射系统。

相应的,应用这种复合燃油喷射形式带来的直接好处是:更好的兼顾了低速和高速的动力输出,因为双喷射可以在发动机不同工况下匹配燃油喷射形式;另外,采用双喷射系统,还可以更好的满足排放需求。但是,尽管有如此多的好处,双喷射技术往往也意味着对燃油品质的更高要求。

升级涡轮增压器、改善热效率,要动力也要节油。

涡轮增压器作为TFSI发动机的核心部件,其工作性能和耐久度直接决定了发动机的效能,在第三代EA888机体上,对增压器也进行了升级,使用了日本石川岛播磨(IHI)的RHF4型增压器,其转子和壳体等方面都进行了改进,以兼顾低速扭矩和高负荷工况的性能表现,同时由于排气歧管重新布局,缩短了排气过程,使得排气冲量更足,涡轮增压效果更加明显。

另外,第三代EA888发动机也首次使用了电动废气阀和泄压阀,以及前部传感器。用途在于,电控的废气阀和泄压阀可更精准的调整开度,同时也可以主动开启废气阀让催化器快速加热,减少车辆启动时的冷机排放。而增加在涡轮前部的传感器则有助于更早的地对排气进行分析,进而实时调整发动机混合气浓度,提升发动机的效率和动力性能。

得益于此,在动力性能上,第三代EA888 1.8升完全可以比肩第二代的2.0升发动机性能,同时NEDC工况下的碳排量也可以降低到每公里约6-7克。实际上,第三代EA888发动机对摩擦相关的主要组件都进行了重新设计。例如,对活塞衬套和活塞环进行改进以减小与缸体之间的摩擦力;曲轴轴承的尺寸被适度减小同时保证统一寿命。

针对热管理系统,新增加的电控冷却液恒温器可以通过设定,让冷却液在发动机起动时保持固定不动,从而更快地进行暖机。当检测到系统某个组件的温度达到了设定的温度之后,回转阀门会根据需要打开一定角度,让冷却液以最小流量缓慢流出,不会对刚刚缓和的机体造成影响。随着发动机工作温度的升高,同样用于温度控制的油/水热交换器和变速器的热交换器会依次开始工作,保证工况温度平衡。

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应用车型和调校

不同的调校形式,用在不同的车型上

与之前两代EA888发动机相似,第三代机型也可以应用于横置的MQB和纵置的MLB两个新平台上使用。并且会有1.8升和2.0升及多个调校版本,应用车型还将覆盖到Golf、Jetta、Passat等多款车型,而对于国内用户来说,我们最早见到第三代EA888机型,应该会是国产的奥迪A3和第七代高尔夫GTI车型上。

大众第三代EA888发动机与第二代性能参数对比
发动机类型 第二代1.8T 第二代2.0T 第三代1.8T 第三代2.0T
排量(mL) 1798 1984 1798 1984
缸径x行程(mm) 82.5 x 84.1 82.5x92.8 82.5 x 84.1 82.5x92.8
压缩比 9.6:1 9.6:1 9.6:1 9.6:1
最大功率(kw/rpm) 118/4500-6200 147/4300-6000 127/3800-6200 160/4500-6200
最大扭矩(Nm/rpm) 250/1500-4500 280/1500-3900 320/1400-3700 350/1500-4500
制表:凤凰汽车

国产之后的奥迪A3有望成为第一辆应用全新EA888发动机的车型,于2014年推出,不排除首批车型搭载进口发动机的可能,但之后则会采用大众一汽大连工厂生产的发动机,据悉,新工厂一期规划年产能30万台;二期规划年产能45万台,首批投产的正是第三代EA888机型。

后续的,全新高尔夫GTI也会使用2.0T的EA888系列发动机,最大功率为220马力,而采用进口形式引入的高尔夫R和奥迪S3则会使用300马力调校的新发动机。

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