大眾EA888發動機,第三代應用在哪些車型?

2020-07-10 15:28:25

EA888是為了取代EA113發動機而研發出來的新機型,由奧迪研制。新發動機相比EA113有諸多的技術突破,如使用正時鏈條取代正時皮帶進行動力傳輸、采用了分層燃燒技術以及采用了可變氣門正時技術等。

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采用分層燃燒技術能夠提升發動機的燃油經濟性,但與之相反的是,新技術對噴油系統、燃油品質也提出了較高的要求,同時也難以解決氮氧化物的排放問題,所以該技術在國內的應用并不廣泛。

該系列發動機采用的均為直列四缸的布置方式,共有1.8和2.0升兩種排量的發動機,兩者的氣缸直徑完全相同,為82.5mm,而活塞行程有所區別,分別為84.1mm和92.8mm。目前已有諸多車型搭載了第二代EA888發動機,包括途觀、帕薩特、一汽-大眾CC、奧迪A3等,而率先搭載第三代EA888發動機的車型包括凌渡、進口的奧迪A3和高爾夫R等,現使用第二代發動機的車型未來也會逐步更新為第三代發動機。

第三代EA888采用的是進氣歧管在前,排氣歧管在后的反置布局,這與第二代機型并無區別。這樣的布局形式在大眾旗下其他系列的發動機上也較為常見,諸如裝備EA211 1.4T發動機的新明銳等等。這種布局最大的特點是結構緊湊,排氣管路較短,但也存在低速時動力輸出較弱等問題,但隨著發動機可變氣門技術的廣泛采用,正置布局和反置布局的差距已經越來越不明顯了。但對于如今普遍采用平臺化設計的大眾車型來說,更為緊湊的結構倒是更受到青睞。

  在布局形式不改變的情況下,我們依然能通過發動機罩殼上的細微差異來辨別兩款發動機。其中最顯著的是機油加注口位置從原來的發動機罩殼上挪到了更外側的位置,發動機罩殼的造型也相去甚遠。

為發動機“減肥瘦身”一直以來都是大眾改進現有發動機型的目的之一,其最終目的無非是降低燃油消耗,并減少排放。與第二代EA888發動機相比,第三代發動機的缸體進一步輕量化,整體重量僅為32公斤,比二代機減少了5公斤。其中最重要的輕量化設計是將鑄鐵缸體的壁厚從3.5毫米減少到3毫米。大眾的工作人員稱盡管壁厚減少了,但這并不會影響發動機的強度。此外,據大眾的技術人員稱,新機型缸體內的水道走向和位置也作了一定的調整,散熱效率也得到了優化。

EA888發動機的曲軸為鑄造而成,并采用了4塊配重的設計,這樣的設計我們在EA211上就已經見到過了,而更早之前的直列四缸發動機都采用8塊配重的設計,由此看來這也將是未來大眾發動機的一種趨勢。對于鑄造曲軸來說,減少了配重塊后曲軸質量更輕,但是對機加工精度的要求會變得更高。

EA888發動機上所使用的正時鏈條相信大家并不陌生。與傳統的正時皮帶相比,鏈條的優點在于傳動可靠性高,耐久度也更好,基本可做到終生免維護。然而在使用過程中,有部分消費者反應車輛在行駛過程中有正時鏈條脫齒的問題。那么它是怎么發生的呢?如下圖所示,原先的張緊器卡緊槽只有一側有,在較高的沖擊下卡緊槽的齒會產生磨損。當這些齒失效后便無法為正時鏈條提供足夠的張緊度。

  說到這里我們來看看問題都出在哪里,一是張緊器的耐久度,二是正時鏈條的脫齒問題。首先我們先來聊聊前者,張緊器的作用是為了讓正時鏈條保持張緊狀態的機構,一旦其損壞,正時鏈條就變為了松弛狀態,從而導致鏈條與齒輪之間的嚙合不足,造成一系列的問題。

  為此在第三代機型上,鏈條張緊器的結構也做了重大調整,新的張緊器支柱的卡緊槽變為了螺紋式,受力面積更大,在張緊器支柱的直徑和材料不變的情況下能夠承受比此前更強的沖擊力,從而降低卡緊槽磨損的可能性。

針對正時鏈條本身,大眾也作了大幅改進,第二代EA888上使用的5片式鏈條改為了4片式,每節鏈條的厚度也進一步增加。據透露,使用新的鏈條之后,其抗磨損率可以提升約40%,正常使用周期內鏈條的伸長率控制在0.5%以下。用大眾技術人員的話說,新的鏈條結構能做到“免維護+更高的可靠性”。

  油氣分離器究竟是個啥?我們知道曲軸箱內并不是真空的,由于發動機處于持續運轉中,氣缸內的高壓混合氣會通過活塞環與氣缸之間的縫隙進入曲軸箱中,這就使得曲軸箱內除了空氣和機油之外還有微量的汽油、水蒸氣等物質。為了防止這些物質影響機油的品質和潤滑效果,這就需要一個裝置將機油與其他物質分開,讓機油重新凝結成機油滴流回油底殼參與運動機構的潤滑工作,其余的空氣等重新進入渦輪增壓器的進氣側,重新參與燃燒。此前第二代EA888遇到的另一個問題是機油消耗速度較快,有網友稱自己的愛車平均每行駛1000公里都要消耗掉大約1升的機油,以至于車主不得不在車上隨時備著一桶機油隨時添加。而根據國家的相關規定,車輛每行駛2000公里的機油消耗量均不得超過1升,由此看來,部分大眾車友的機油消耗速率真的是有點高了。

在第二代EA888發動機上,其所使用的外部式旋風式油氣分離器僅有一級裝置,機油蒸汽進入分離器后,仍然會有一部分機油蒸汽會隨著空氣一同進入進氣歧管,隨即與混合氣一起進入氣缸參與燃燒,久而久之機油便逐漸減少了。為了進一步降低機油的消耗速率,在第三代發動機上,該旋風式分離器又增加了一級圓錐形分離裝置,改進之后其分離效果有了一定的改善。技術人員表示,上一代發動機中機油往往會以機油顆粒的形式進入進氣側,改進后雖然并不能完全杜絕機油消耗的情況,但是機油顆粒變為了機油蒸汽,其消耗速率得以降低,也在一定程度上解決了如今所面對的問題。

與傳統的機油濾清器相比,EA888的機濾結構也得到了簡化,首先是第二代發動機上金屬材質的機濾變為了塑料材質,體積更小,更換機濾時也僅需對其中的濾網進行更換而無需更換外殼,從而降低保養成本。第三代發動機的機濾位置并沒有做任何改變,依然采用頂置設計,機油易回流,拆裝也較為省力,方便維修保養人員操作。

第三代發動機對于壓縮機和發電機皮帶張緊輪也進行了更換,體積變得更小。官方表示其張緊力由第二代的338牛降低到了220牛。張緊力的降低能夠延長皮帶的使用壽命,降低維護成本,與此相對的是,張緊力降低后一旦皮帶開始老化,就容易引起皮帶打滑。為此,大眾的工程師還換裝了阻力更小的發電機,既減小了發動機運轉時的動力損耗,同時也能延長皮帶的使用壽命。

平衡軸的造型在第三代機型上也作了調整,最大的改變在于其軸頸造型,采用了類似偏心式的設計,除了能起到減緩發動機整車振動的功能外,與原先的圓柱型軸頸相比質量更輕,從而進一步達到輕量化的目的。

第三代EA888發動機配備了雙可變氣門正時技術(VVT),該技術其實在奧迪部分高端車型上的第二代EA888上已經有配備,而一些配置較低的發動機側僅在進氣側的凸輪軸上安裝了該系統。在進氣凸輪軸上加裝該裝置能夠更精確地控制進氣門的開合時機,改變配氣相位,滿足發動機低轉速和高轉速等工況下的動力需求。

EA888另一個備受關注的是可變氣門升程技術(AVS)。與剛才介紹的可變氣門正時不同的是,AVS主要通過改變凸輪軸的凸輪高度來使氣門的開度產生變化。比如說當發動機以較低的轉速運行時啟動AVS功能,這就能讓排氣的速度更高,從而有利于推動渦輪的運轉,提升低速狀態下車輛的動力性。

    可變氣門且不能改變氣門開閉時機,如今進氣和排氣側都有該系統,能夠更精準地調整氣門開合時機和角度。據透露,該系統利用電磁閥調節,升程范圍為11毫米。此外,大眾對氣門開啟角度范圍也做了調整,其中,進氣凸輪軸的最大調整角度范圍在60°曲軸角,排氣凸輪軸的最大調整角度范圍為40°曲軸角,從而適應更多的工況,優化進排氣效率,提升燃油的利用率。

在之前的資料中,我們了解到第三代EA888發動機將會采用包括缸內直噴+歧管噴射兩種噴射形式在內的噴射系統,直譯過來就是“燃油多重噴射系統”。采用兩種燃油噴射形式能夠結合兩者的優點,選擇不同的方式工作,從而滿足動力和經濟性兩種需求。而凌渡1.8T發動機上僅配備了缸內直噴系統。為了保證燃油在氣缸內的霧化效果更好,噴油嘴的壓力也從原來的150Bar提升到了200Bar,從而兼顧了動力性和燃油經濟性。

然而在這款發動機上,這套類似豐田D-4S的雙噴射系統并未出現在這臺第三代機上,而是依然僅配備了缸內直噴功能。對于該功能本身來說與大眾以往采用同樣技術的發動機并沒有不同,在此我們就不對技術本身進行闡述了。

大眾的工程師還表示,提升了燃油的噴射壓力后,發動機對于燃油的要求也相應提升,所以要求車主加注燃油時一定要使用標號在95號以上的汽油,這樣才能保證發動機的穩定性。

第三代EA888發動機的渦輪由日本IHI提供,其全稱為石川島播磨重工業株式會社,據大眾工作人員稱該公司是目前全球制造小型渦輪增壓器最強的企業之一。除了車用渦輪增壓器外,該公司業務還涉及軍工產業(感興趣的朋友可自行上網搜索)。新的渦輪系統最大的改變在于使用的材質,第二代發動機渦輪使用的鑄鐵外殼更換為了不銹鋼,其最大的好處在于不銹鋼具有更強的防腐性和耐磨性,能夠承受更高的負荷。


大眾EA888發動機,第三代應用在哪些車型?


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