汽车内燃机解析——大众第三代EA888

爱车人无极限2022-05-13 11:51:05

       在中国汽车市场内,有一种信仰叫大众;在中国汽车消费者心中,有一种情怀叫大众;在中国汽车市场里,有一个品牌叫大众;在中国销售的诸多车型中,有一部神车叫大众。

       在中国人的心目中,尤其是父母一代人的心目中,大众车其实耐用,且大气平和的设计,给国人留下了深深的烙印。原上海大众桑塔纳,一汽大众捷达,上汽大众帕萨特,一汽大众迈腾,这四款车型无不在国人的心目中拥有极为特殊的情怀。

       对熟知大众的车友而言,曾经的TSI+DSG的黄金搭档,让无数大众粉领略了加速快感,高收到了EA211、EA888的庞大扭矩,所带来的迅猛输出;同时,也体会到了DSG痛并快乐的使用履历。虽然经历断轴、烧机油、DSG罢工等诸多问题,但是依旧不发阻挡消费者对大众的喜爱。

       在大众车里面,最为让消费者晶晶乐道的论点就是大众EA系列发动机,其中,尤以EA888为消费者谈论的重中之重。经历了第二代EA888的烧机油问题,全新引入国内市场的第三代EA888发动机,还是整体上对“烧机油”现象进行了大幅度的优化,同时,也是自丰田之后,把双喷射技术引入中国市场的车企。这次,为各位爱车的朋友们,分析这款神机。

       在国内车型使用的EA888发动机,目前销售是第三代EA888的2、3两款,排量有1.8T和2.0T,国内的1.8T为阉割版,没有安装双喷射,为缸内直喷。搭载在大众、奥迪、斯柯达等诸多车型里,代表车型是帕萨特和迈腾。

 

       EA888系列发动机发展至今已经是第三代机型。在第一代上,其搭载了涡轮增压、缸内直喷、可变气门正时等主要技术;第二代在第一代基础上增加了AVS(可变气门升程)等配置;而到了第三代发动机,除上述技术外,还新增了混合喷射(缸内直喷+歧管喷射)、缸盖集成排气歧管等技术。 

EA888发动机主要技术一览
第一代 第二代 第三代
主要技术包括:
涡轮增压、缸内直喷、
可变气门正时系统
在第一代的基础上增加:
可变气门升程技术
( 仅搭载部分车型)
在第一、第二代基础上增加:
混合喷射(缸内直喷+歧管喷射)
集成了排气歧管的缸盖

       在这里我给大家列了一张表,可以看到国产车型在调校上几乎不存在差异,而进口车的数据表现则有所不同。国产帕萨特、速派以及高尔夫GTI的最大功率和峰值扭矩均分别为220马力和350牛·米,进口奥迪Q7的对应参数提升到了252马力和370牛·米,进口奥迪S3的数据则进一步提升到了286马力和380牛·米。不同的设定参数与产品定位和工况息息相关。 

 

EA888第三代发动机不同车型参数对比
车型 帕萨特/速派
380TSI
国产高尔夫GTI 高尔夫R 奥迪S3 奥迪Q7
40 TFSI
最大功率
马力(千瓦)
220(162) 220(162) 280(206) 286(210) 252(185)
最大功率转速(rpm) 4500-6200 4500-6200 5100-6500 5100-6500 5000-6000
峰值扭矩(牛·米) 350 350 380 380 370
峰值扭矩转速(rpm) 1500-4400 1500-4400 1800-5100 1800-5100 1600-4500

       与2015款帕萨特上搭载的上一代2.0TSI发动机相比,2016款帕萨特380TSI在更换了第三代EA888后,账面数据发生了明显变化,最大功率从200马力提升到220马力,峰值扭矩从280牛·米提升到了350牛·米,达到峰值扭矩的转速从1700rpm提前到了1500rpm。工程师表示这样的调校是考虑到不少消费者的主要驾驶路况是以城市道路为主,发动机的转速长期维持在2000rpm以下,将转速降低后能让涡轮更早地介入工作,从而提升低转速时车辆的动力性。 

 

● 打开发动机舱盖能看到什么?横置发动机,采用进气歧管在前的反置布局形式 

 

       2.0T机型仍将采用反置布局的形式,即进气歧管在前,排气歧管在后,其目的便是为了缩短排气管路的长度,让整体结构更为紧凑,这不仅利于布置,对于注重平台化的大众来说,结构紧凑的发动机适应性也很强,也难怪小到紧凑型的高尔夫,大到奥迪Q7、大众迈特威一级的SUV和MPV都能应用它。 

燃油喷射系统:由缸内直喷+歧管喷射结合的混合喷射系统

       结合了缸内直喷+歧管喷射两种形式在内的混合喷射系统已经不算是一个新技术了,除大众/奥迪的这套系统之外,丰田和斯巴鲁上搭载的D-4S喷射系统也采用了相同的原理,其特点在于结合了两种单一喷射方式的优势,动力表现、燃油经济性和环保表现都能控制得不错。

 

       双喷射系统用的高压油轨(直喷部分)和低压油轨(歧管喷射),都是从高压油泵接出来的,而1.8T发动机的油泵只提供用于缸内直喷的出油口。由于缸内直喷的喷油压力可达20兆帕,而歧管喷射对于油压的要求并不高,所以两根油轨采用了不同的材质,缸内直喷油轨为金属材质,而歧管喷射为塑料。 

       在发动机处于低负荷状态时,发动机只有歧管喷射一组喷油嘴工作,相比仅有直喷功能的发动机而言产生的污染物更少,同时也减少进气门背面产生积碳的可能。而当发动机转速逐渐提高之后,直喷和歧管喷射两组喷油嘴同时工作保证发动机的动力输出。 

  至于直喷系统在发动机达到多少转速时介入工作,工程师并未给出一个明确的转速值,而是给了一个较为宽泛的转速范围,大约在2000-3000rpm之间。工程师还透露,两组喷油嘴开始工作的时间节点是通过ECU控制的,转速仅作为启动直喷喷油嘴的参考值之一。

 

● 可变气门正时和升程技术:与1.8T发动机相同。

  可变气门正时和升程两个功能(什么是可变气门正时/升程技术?)分别在第一、二代EA888发动机上就开始出现,无论1.8T还是2.0T都可采用该技术。凸轮轴前端的两个电磁阀分别控制进气侧和排气侧凸轮轴的角度,其中进气凸轮轴调节范围为60度,排气侧为40度,无论1.8T还是2.0T发动机,其调节角度并没有不同。可变气门升程技术仅配备在排气侧的凸轮轴上,通过切换两组升程不同的凸轮来实现调节排气门开度的目的。

 

 

       发现该摇臂的造型与以往有所差异,摇臂的圆形滚子更厚,内部的滚珠都被两侧金属板牢牢夹住,新设计或能够避免因滚珠失效造成摇臂损坏失效的情况发生。当然,具体耐用性究竟如何,还得经受住时间和里程的考验。 

● 集成式缸盖:结构紧凑,冷却水升温更快,制造工艺比传统缸盖更复杂。

  集成了排气歧管的缸盖设计我们已经提到不止一回了,在发动机热管理上的优势使该设计被越来越多的厂家所采用。除了EA888发动机外,大众旗下的EA211(1.4TSI)发动机以及通用、本田等品牌的发动机也都采用了同样的设计,不得不说,这是未来发动机设计的趋势之一。

       与1.8T发动机相比,2.0T只是将原本“属于”涡轮废气端外壳的歧管夺了过来纳入缸盖麾下,尽管这能降低涡轮自身的重量,但对于缸盖来说其制造工艺就变得复杂很多。将排气歧管纳入缸盖内之后,交错歧管周围的冷却水道能够将歧管内的排气温度迅速带热冷却水,不仅能让水温以更快的速度达到最佳工作温度(90摄氏度左右),对于乘客的体感来说,天冷的时候座舱内的暖风也会来得更早。 

       为了配合冷却系统的变化,并能更精准地调节冷却系统的温度,灵敏度更高、调节也更灵活的电子节温器取代了传统的石蜡型节温器。1.8T发动机也使用了电子节温器,不过由于没有采用集成缸盖式设计,冷启动时冷却水的升温速度自然赶不上2.0T发动机。 

活塞油环造型改善刮油效果更好

● 气缸与活塞:1.8T和2.0T发动机气缸直径相同,区别仅在行程。

       1.8T和2.0T机型的铸铁缸体基本没有太大区别,壁厚为3mm,四个气缸的直径均为82.5mm,通过改变活塞的行程实现两种排量,其中1.8T的活塞行程为84.1mm,而2.0T发动机的行程则提升到了92.8mm。虽然两者的行程只相差了8.7mm,但这足以将排量扩大。

       气缸壁表面并非是光滑的,仔细看的话可以看到内壁上有交叉的纹路,这是加工时留下的。随着活塞的上下运动,微量的机油可能会通过气缸壁与活塞环之间的缝隙进入燃烧室。为了减少从这里消耗的机油量,活塞油环结构进行了改进,采用了波浪状的设计,刮除效果更好 。

       1.8T和2.0T发动机的涡轮增压器均由石川岛播磨重工业株式会社(IHI)提供,两者进排气侧叶轮的规格完全相同,不过由于2.0T发动机的排气歧管整合在了缸盖内,所以在涡轮总成上我们看不到歧管结构。而在1.8T发动机上,排气歧管与涡轮废气端被铸造成了一个整体,两者很容易就能够被区分出来。 

       从这两次的拆解中,我们可以看到相比第二代EA888而言,全新一代在正时链条系统、油气分离器、平衡轴等部分都进行了重新设计,从而最大程度降低此前各种故障再度发生的概率。而在诸如缸体结构、曲轴、涡轮增压系统等部分进行了轻量化的处理。同时,此次拆解的2.0T上,集成在缸盖上的排气歧管、混合喷射等技术的搭载令它在技术上拥有了这个时代最新的发动机技术。 

 

文章总结:未来2.0T级别的主力产品,集成缸盖/双喷射系统配置齐全。

       此次我们提到的双喷射系统、集成缸盖以及可变气门正时和升程对于不少读者来说已经是耳熟能详的配置了,但对于大众来说,正是由于有了这些硬件设施加上后期的不断调试和改进才成就了EA888如今在大众/奥迪集团的地位。

  与1.8T发动机相比,配备上所有领先技术的2.0T要显得更有诚意。如果说1.8T是大众“销量担当”的代表的话,那么2.0T足以被冠以“性能”担当的称号。除了帕萨特、速派等顶配车型外,标榜运动的高尔夫GTI、凌渡GTS等车型也将配以这样一颗强健的“心脏”。从此前高尔夫GTI的评测表现来看,它能在6.66秒内将这款运动小车从0加速到100km/h,跑完400米直线的时间仅为14.79秒相比第六代GTI来说快了不少。

       与此同时,在2017年爆发了部分第三代EA888的烧机油现象,在这里,大众的2.0t还是需要进行优化,相对丰田2.0T的可靠性有所不足。最后,也希望自主品牌能够加速研发,早日达到与合资品牌同等的技术实力,甚至超越合资品牌,为国内广大车主带来更好的产品。