[汽車之家 發(fā)動機拆解] 這已經不是我們拆解的第一臺EA888發(fā)動機了。就在去年的5月,我們也同樣拆解了一臺配備在凌渡上、排量為1.8升的第三代EA888發(fā)動機。不過由于產品定位等諸多原因,那款機型并沒有配備雙噴射系統(tǒng)和集成缸蓋兩項技術。而當這款全新的2.0T發(fā)動機擺在我們面前時,1.8T上所沒有的技術終于“完整”地呈現了出來。
● 有了1.8T,為何還要有2.0T?這是新趨勢?滿足不同產品定位所需。
眾所周知,EA888系列發(fā)動機一直包含1.8T以及2.0T兩種排量等級,排量上看似不大的區(qū)別其背后不僅是滿足不同產品定位所需,也是為了給消費者提供一款動力更強的發(fā)動機。要知道,人類對于速度的追求是沒有極限的,從早期的馬車到現代的汽車,不斷有人前仆后繼地刷新著這顆藍色星球上關于速度的極限記錄。在汽車出現的早期,想要繼續(xù)提升車輛時速只能通過增加發(fā)動機氣缸數或增大發(fā)動機排氣量解決問題。在這個漫長的發(fā)展過程中,人類被那些能夠產生澎湃動力以及高轉速時可以發(fā)出魅惑聲音的大排量發(fā)動機所吸引。因此,你也不難理解為何車企們會不斷追求動力的提升。
得益于氣門正時相位調節(jié)系統(tǒng)以及渦輪增壓器技術的屢次更新,如今的小排量發(fā)動機不再是孱弱的代名詞,它們要比一個世紀前的大家伙們更有力。盡管在渦輪增壓器介入前仍舊略顯平淡,但滿足普通人的駕駛需求已無大礙。當然,人類是貪婪的,或者說在蕓蕓眾生中,仍舊有人追求車輛的動態(tài)表現。車企們在近些年開始尋求排量、動力、燃油經濟性、排放等多方面矛盾的平衡點。當時間進入到千禧年后,車企們對發(fā)動機氣缸數、排量給出了一個驚人相似的結論,這就是大規(guī)模推廣2.0T。
在“BBA”這三駕馬車中,由奧迪開發(fā)的“EA系列”發(fā)動機在中國可謂是家喻戶曉的明星,在奧迪、大眾、西雅特、斯柯達等品牌旗下諸多車型上都有搭載。追本溯源的看,其歷史也可謂悠久。
EA888系列發(fā)動機發(fā)展至今已經是第三代機型。在第一代上,其搭載了渦輪增壓、缸內直噴、可變氣門正時等主要技術;第二代在第一代基礎上增加了AVS(可變氣門升程)等配置;而到了第三代發(fā)動機,除上述技術外,還新增了混合噴射(缸內直噴+歧管噴射)、缸蓋集成排氣歧管等技術。
EA888發(fā)動機主要技術一覽 | ||
第一代 | 第二代 | 第三代 |
主要技術包括: 渦輪增壓、缸內直噴、 可變氣門正時系統(tǒng) | 在第一代的基礎上增加: 可變氣門升程技術 ( 僅搭載部分車型) | 在第一、第二代基礎上增加: 混合噴射(缸內直噴+歧管噴射) 集成了排氣歧管的缸蓋 |
除了上面提到的這些車企外,福特、通用等廣為人知的車企也都或通過自行研發(fā)、或通過合作等手段推出了2.0T發(fā)動機。那么,究竟是什么原因促使眾多車企偏好這個排量的增壓發(fā)動機呢?
● 為何偏好4缸、2.0T?在動力性、發(fā)動機體積和稅率等因素間找到平衡點。
發(fā)動機缸數、排量的確定需要綜合考量眾多因素,隨著各國排放法規(guī)變得越發(fā)嚴苛,排量不斷縮減成為了一種趨勢。在綜合考慮了油耗、搭載不同車型平臺后的適應性、動力性、排放等問題后,便出現了我們上面提到的情況。
除此以外,另一個不能回避的問題便是排量引發(fā)的稅費差別。以500mL的單氣缸排量為基礎開發(fā)的發(fā)動機能更好地迎合全球范圍的排量稅法規(guī)。以中國為例,進口車征收的消費稅按排量分級如下:
(中國)進口車消費稅按排量級規(guī)定表 | ||||||
排量 | 1.0-1.5L
| 1.5-2.0L (不含1.5L) | 2.0-2.5L (不含2.0L) | 2.5-3.0L (不含2.5L) | 3.0-4.0L (不含3.0L) | 4.0L以上 |
征收稅率 | 3% | 5% | 9% | 12% | 15% | 40% |
● 不斷開疆拓土的2.0T:高端車型也紛紛盯上了2.0T發(fā)動機。
正當人們還在探討2.0T發(fā)動機的適用性時,隨著一眾旗艦車型的更新換代,人們驚訝的發(fā)現那些曾經“大胃口”的家伙們都開始了“節(jié)衣縮食”的減肥行動。沒錯,這些售價高昂的車型上亦出現了2.0T發(fā)動機的身影。
從試駕感受上看,搭載2.0T發(fā)動機的這些“大家伙”駕駛起來雖然無法用兇殘形容,不過滿足日常使用綽綽有余。當然,擁有它們的車主肯定不會僅僅停留在夠用就好的初級階段。豪華品牌、旗艦車型、4缸、2.0T這些曾經不會被聯系到一起的詞語,如今已成現實,雖有些許無奈,但確實是一個趨勢,人們需要一段時間才能接受。
對于大眾、奧迪而言,EA888系列發(fā)動機中的2.0T很早就肩負起滿足橫置、縱置不同布局的需求,未來其也將成為大眾品牌定位更高車型的動力總成,所以,對它進行拆解可以說能一定程度上看懂動力總成的發(fā)展方向。
● EA888的現狀:目前大眾/奧迪/斯柯達1.8T和2.0T兩個排量級的惟一機型。
聊了半天2.0T的歷史,還是讓我們把目光切回到今天的主角上吧。我們已經得知EA888家族的誕生是為了取代早前的EA113發(fā)動機,通過兩次產品升級將多項新技術應用于其中,在保證動力的前提下提升燃油經濟性和環(huán)保能力。
第三代1.8T發(fā)動機已經配備在了上汽大眾和斯柯達旗下諸多車型上,而這款排量更大的2.0T機型除了同樣配備在這些車型的頂配版本上之外,諸如進口的奧迪Q7、即將登陸市場中大型車PHIDEON或也將搭載這款發(fā)動機,簡單來說,全球市場上大眾、奧迪、斯柯達三大品牌目前幾乎所有在售的2.0T車型以及未來即將在國內市場銷售的2.0T車型都會配備該發(fā)動機。
● 同為第三代EA888發(fā)動機功率設定和調校為固定值嗎?答案是否定的。
據透露,不同地區(qū)生產的第三代EA888 2.0T發(fā)動機在主要“大件”(如缸蓋、缸體、凸輪軸、正時鏈條等)方面的結構上不存在任何變化,僅有的不同在于一些管路的走向、規(guī)格的差異以及零部件供應商的區(qū)別。至于軟件方面,由于中國與歐洲在路況、油品、消費者駕駛習慣等很多方面有差異,所以當新的發(fā)動機正式列裝前,需要進行一系列的測試和標定,并最終確定適合本土車型的調校模式。這也就是國產車與進口車在數據表現上有差異的原因之一。
在這里我給大家列了一張表,可以看到國產車型在調校上幾乎不存在差異,而進口車的數據表現則有所不同。國產帕薩特、速派以及高爾夫GTI的最大功率和峰值扭矩均分別為220馬力和350!っ,進口奧迪Q7的對應參數提升到了252馬力和370!っ,進口奧迪S3的數據則進一步提升到了286馬力和380!っ住2煌脑O定參數與產品定位和工況息息相關。
EA888第三代發(fā)動機不同車型參數對比 | |||||
車型 | 帕薩特/速派 380TSI | 國產高爾夫GTI | 高爾夫R | 奧迪S3 | 奧迪Q7 40 TFSI |
最大功率 馬力(千瓦) | 220(162) | 220(162) | 280(206) | 286(210) | 252(185) |
最大功率轉速(rpm) | 4500-6200 | 4500-6200 | 5100-6500 | 5100-6500 | 5000-6000 |
峰值扭矩(!っ) | 350 | 350 | 380 | 380 | 370 |
峰值扭矩轉速(rpm) | 1500-4400 | 1500-4400 | 1800-5100 | 1800-5100 | 1600-4500 |
與2015款帕薩特上搭載的上一代2.0TSI發(fā)動機相比,2016款帕薩特380TSI在更換了第三代EA888后,賬面數據發(fā)生了明顯變化,最大功率從200馬力提升到220馬力,峰值扭矩從280牛·米提升到了350!っ祝_到峰值扭矩的轉速從1700rpm提前到了1500rpm。工程師表示這樣的調校是考慮到不少消費者的主要駕駛路況是以城市道路為主,發(fā)動機的轉速長期維持在2000rpm以下,將轉速降低后能讓渦輪更早地介入工作,從而提升低轉速時車輛的動力性。
一款發(fā)動機在登陸中國市場前都需要在本地進行臺架測試或路試等工作,為的就是滿足中國道路條件和駕駛者的習慣。由于中國各大城市普遍存在堵車的情況,而且中國車主也不像歐洲人那樣舍得深踩油門,這就使得發(fā)動機的匹配與歐洲肯定存在差異。即使完成了本土化設定,同款發(fā)動機仍有可能根據市場實際需求推出高低功率不同版本的動力匹配,也就是說未來不排除會推出低功率版EA888的可能。
● 打開發(fā)動機艙蓋能看到什么?橫置發(fā)動機,采用進氣歧管在前的反置布局形式。
2.0T機型仍將采用反置布局的形式,即進氣歧管在前,排氣歧管在后,其目的便是為了縮短排氣管路的長度,讓整體結構更為緊湊,這不僅利于布置,對于注重平臺化的大眾來說,結構緊湊的發(fā)動機適應性也很強,也難怪小到緊湊型的高爾夫,大到奧迪Q7、大眾邁特威一級的SUV和MPV都能應用它。
● 燃油噴射系統(tǒng):由缸內直噴+歧管噴射結合的混合噴射系統(tǒng)。
結合了缸內直噴+歧管噴射兩種形式在內的混合噴射系統(tǒng)已經不算是一個新技術了,除大眾/奧迪的這套系統(tǒng)之外,豐田和斯巴魯上搭載的D-4S噴射系統(tǒng)也采用了相同的原理,其特點在于結合了兩種單一噴射方式的優(yōu)勢,動力表現、燃油經濟性和環(huán)保表現都能控制得不錯。
雙噴射系統(tǒng)用的高壓油軌(直噴部分)和低壓油軌(歧管噴射),都是從高壓油泵接出來的,而1.8T發(fā)動機的油泵只提供用于缸內直噴的出油口。由于缸內直噴的噴油壓力可達20兆帕,而歧管噴射對于油壓的要求并不高,所以兩根油軌采用了不同的材質,缸內直噴油軌為金屬材質,而歧管噴射為塑料。
在發(fā)動機處于低負荷狀態(tài)時,發(fā)動機只有歧管噴射一組噴油嘴工作,相比僅有直噴功能的發(fā)動機而言產生的污染物更少,同時也減少進氣門背面產生積碳的可能。而當發(fā)動機轉速逐漸提高之后,直噴和歧管噴射兩組噴油嘴同時工作保證發(fā)動機的動力輸出。
至于直噴系統(tǒng)在發(fā)動機達到多少轉速時介入工作,工程師并未給出一個明確的轉速值,而是給了一個較為寬泛的轉速范圍,大約在2000-3000rpm之間。工程師還透露,兩組噴油嘴開始工作的時間節(jié)點是通過ECU控制的,轉速僅作為啟動直噴噴油嘴的參考值之一。
● 可變氣門正時和升程技術:與1.8T發(fā)動機相同。
可變氣門正時和升程兩個功能(什么是可變氣門正時/升程技術?)分別在第一、二代EA888發(fā)動機上就開始出現,無論1.8T還是2.0T都可采用該技術。凸輪軸前端的兩個電磁閥分別控制進氣側和排氣側凸輪軸的角度,其中進氣凸輪軸調節(jié)范圍為60度,排氣側為40度,無論1.8T還是2.0T發(fā)動機,其調節(jié)角度并沒有不同?勺儦忾T升程技術僅配備在排氣側的凸輪軸上,通過切換兩組升程不同的凸輪來實現調節(jié)排氣門開度的目的。
『原理展示!析奧迪可變氣門升程系統(tǒng)』
此前我們的說客嘉賓“愛車的諾諾”曾遇到過一臺里程15萬公里的大眾車型,該車因為氣門搖臂損壞導致發(fā)動機發(fā)生較為嚴重的故障(點擊此處了解)。此次拆解時我們發(fā)現該搖臂的造型與以往有所差異,搖臂的圓形滾子更厚,內部的滾珠都被兩側金屬板牢牢夾住,新設計或能夠避免因滾珠失效造成搖臂損壞失效的情況發(fā)生。當然,具體耐用性究竟如何,還得經受住時間和里程的考驗。
● 集成式缸蓋:結構緊湊,冷卻水升溫更快,制造工藝比傳統(tǒng)缸蓋更復雜。
集成了排氣歧管的缸蓋設計我們已經提到不止一回了,在發(fā)動機熱管理上的優(yōu)勢使該設計被越來越多的廠家所采用。除了EA888發(fā)動機外,大眾旗下的EA211(1.4TSI)發(fā)動機以及通用、本田等品牌的發(fā)動機也都采用了同樣的設計,不得不說,這是未來發(fā)動機設計的趨勢之一。
與1.8T發(fā)動機相比,2.0T只是將原本“屬于”渦輪廢氣端外殼的歧管奪了過來納入缸蓋麾下,盡管這能降低渦輪自身的重量,但對于缸蓋來說其制造工藝就變得復雜很多。將排氣歧管納入缸蓋內之后,交錯歧管周圍的冷卻水道能夠將歧管內的排氣溫度迅速帶熱冷卻水,不僅能讓水溫以更快的速度達到最佳工作溫度(90攝氏度左右),對于乘客的體感來說,天冷的時候座艙內的暖風也會來得更早。
為了配合冷卻系統(tǒng)的變化,并能更精準地調節(jié)冷卻系統(tǒng)的溫度,靈敏度更高、調節(jié)也更靈活的電子節(jié)溫器取代了傳統(tǒng)的石蠟型節(jié)溫器。1.8T發(fā)動機也使用了電子節(jié)溫器,不過由于沒有采用集成缸蓋式設計,冷啟動時冷卻水的升溫速度自然趕不上2.0T發(fā)動機。
● 氣缸與活塞:1.8T和2.0T發(fā)動機氣缸直徑相同,區(qū)別僅在行程。
1.8T和2.0T機型的鑄鐵缸體基本沒有太大區(qū)別,壁厚為3mm,四個氣缸的直徑均為82.5mm,通過改變活塞的行程實現兩種排量,其中1.8T的活塞行程為84.1mm,而2.0T發(fā)動機的行程則提升到了92.8mm。雖然兩者的行程只相差了8.7mm,但這足以將排量擴大。
氣缸壁表面并非是光滑的,仔細看的話可以看到內壁上有交叉的紋路,這是加工時留下的。隨著活塞的上下運動,微量的機油可能會通過氣缸壁與活塞環(huán)之間的縫隙進入燃燒室。為了減少從這里消耗的機油量,活塞油環(huán)結構進行了改進,采用了波浪狀的設計,刮除效果更好。
至于網友比較關注的機油分離器的問題,2.0T發(fā)動機依然使用的是與1.8T發(fā)動機基本相同的旋風式設計,分離效果恐怕并不會有什么改變。有關該分離裝置的結構和原理在此前的1.8T發(fā)動機拆解中已經詳細闡述過了,點擊此處直接跳轉了解。
1.8T和2.0T發(fā)動機的渦輪增壓器均由石川島播磨重工業(yè)株式會社(IHI)提供,兩者進排氣側葉輪的規(guī)格完全相同,不過由于2.0T發(fā)動機的排氣歧管整合在了缸蓋內,所以在渦輪總成上我們看不到歧管結構。而在1.8T發(fā)動機上,排氣歧管與渦輪廢氣端被鑄造成了一個整體,兩者很容易就能夠被區(qū)分出來。
從這兩次的拆解中,我們可以看到相比第二代EA888而言,全新一代在正時鏈條系統(tǒng)、油氣分離器、平衡軸等部分都進行了重新設計,從而最大程度降低此前各種故障再度發(fā)生的概率。而在諸如缸體結構、曲軸、渦輪增壓系統(tǒng)等部分進行了輕量化的處理。同時,此次拆解的2.0T上,集成在缸蓋上的排氣歧管、混合噴射等技術的搭載令它在技術上擁有了這個時代最新的發(fā)動機技術。那么,未來呢?
● 未來的EA888如何發(fā)展?
盡管相比第二代EA888發(fā)動機而言,第三代機型進行了不少改進。不過,其并非完美無瑕。在冷卻控制及熱效率上,我們推測未來第四代EA888將成為其繼續(xù)精進的區(qū)域。以中冷器為例,大眾旗下的EA211發(fā)動機以及寶馬最新的縱置2.0T發(fā)動機均采用了水冷式設計,其效率相比風冷而言更為高效。
除此以外,缸體材質上,排量更小定位更低的EA211發(fā)動機已經采用鋁制缸體,相比而言,第三代EA888仍舊采用鑄鐵缸體顯得不那么與時俱進,新一代EA888研發(fā)時,我們預測缸體材質也將發(fā)生改變。
『上面這個視頻詳細展示了寶馬噴霧冷卻系統(tǒng),推薦您觀看』
● 文章總結:未來2.0T級別的主力產品,集成缸蓋/雙噴射系統(tǒng)配置齊全。
此次我們提到的雙噴射系統(tǒng)、集成缸蓋以及可變氣門正時和升程對于不少讀者來說已經是耳熟能詳的配置了,但對于大眾來說,正是由于有了這些硬件設施加上后期的不斷調試和改進才成就了EA888如今在大眾/奧迪集團的地位。
與1.8T發(fā)動機相比,配備上所有領先技術的2.0T要顯得更有誠意。如果說1.8T是大眾“銷量擔當”的代表的話,那么2.0T足以被冠以“性能”擔當的稱號。除了帕薩特、速派等頂配車型外,標榜運動的高爾夫GTI、凌渡GTS等車型也將配以這樣一顆強健的“心臟”。從此前高爾夫GTI的評測表現來看,它能在6.66秒內將這款運動小車從0加速到100km/h,跑完400米直線的時間僅為14.79秒相比第六代GTI來說快了不少。雖然凌渡GTS還未正式上市,但參考了GTI的成績后我們對它的表現又充滿了期待。
作為一款“民用”發(fā)動機,發(fā)動機的可靠性仍是優(yōu)先考慮的重點。進化到第三代的EA888已經針對前兩代發(fā)動機的問題進行了諸多改進,對于大眾的誠意和態(tài)度我們仍給予肯定和鼓勵,同時也希望它在未來改進和更新的道路上繼續(xù)保持領先勢頭,當然我們也希望這款新機型能夠像它的前輩那樣伴隨著車主跑上數十萬公里,獲得更多消費者的口碑。(文/圖/攝 汽車之家 朱力神 唐朝)
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