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    大众第五代EA888发动机率先在中国实现量产,核心技术有哪些?

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    第五代EA888发动机率先在中国实现量产,并将在途昂(图片|配置|询价)Pro上全球首发搭载。最新一代 EA888将辅助设备紧密封布置缸体周围,以便安装在各种不同的车辆平台上, 为了满足不断变化的排放法规,进行了一系列改进,基于长期使用的 EA888 涡轮增压 I4(于 2006 年开始批量生产)和E839涡轮增压 V6(于 2015 年发布)发动机打造。EA888的最新版本将是第五代,新的V6发动机也同步升级,两者都可以配备一系列轻度和插电式混合动力系统。

    大众集团希望在已经成功的发动机基础上继续改进,确保其继续符合美国、欧洲和中国不断变化的排放法规。还需要增加输出,同时消除整个发动机功率曲线中燃油表现不佳的部分。同时,易于集成到大众集团的一系列平台是首要考虑因素,同时还要足够灵活以适应不同的混合动力选项。

    EA888的此次升级的部位较多,包括新的增压冷却、涡轮增压器、喷射系统和凸轮轴设计;为提高效率和输出,对燃烧系统进行修改,特别是在高性能版本中将压缩比从12.2:1 增加到 12.5:1。对于输出较低的版本,增幅更为显著,从9.6增加到 10.5:1。为了抵消对NVH的影响,在进气凸轮上使用电动凸轮轴调节器以减少启动期间的压缩。运动部件也得到了加强,曲轴销直径从47.8mm增加到 50.0mm,连杆长度从144mm缩短到140mm,以便在活塞上打造更大燃烧室。

    还采用了可变几何涡轮增压器 (VGT),燃油喷射压力从350巴增加到500巴。后者需要改变机械燃油泵的驱动系统来处理额外的负载,而现在由曲轴箱内的平衡轴驱动,而不是像EA888 之前的版本由排气凸轮驱动。尽管压力增加,但喷油器仍然使用O形圈密封。

    第五代EA888采用了米勒循环,因此需要修改燃烧室设计,与VGT相结合的是使用空气和水热交换器的新型增压冷却系统,降低不同型号之间的设计复杂性。中冷器集成在进气歧管内,据奥迪称,尽管发动机的米勒燃烧循环要求很高,但中冷器仍能提供出色的增压冷却效果。

    值得注意的是,与之前的空气增压冷却解决方案相比,能够更一致地控制增压温度,这对于高增压水平下的燃烧稳定性至关重要。此外,靠近进气口的位置有助于改善油门响应。然而,由于节气门位于涡轮增压器压缩机和增压冷却器进气口之间,因此必须添加水冷以防止挡板过热和因膨胀而导致的潜在泄漏。

    在进气口配备了电子凸轮调节器,可提供156°的调节范围,而旧液压系统仅提供 60° 的调节范围。据奥迪称,使用全范围的调节来减少压缩意味着启动时的振动可以减少三分之一,尽管新发动机的压缩比更高。

    在凸轮轴控制方面也进行了简化,以前使用四个独立的凸轮件和八个调节器控制,增加了封空间要求和成本。新系统将两对凸轮件组合在一起,使用两个双执行器实现切换动作。这种方法打开了气缸盖周围的空间,使增压冷却器的封装更加紧密,同时也简化了生产。通过使用精密套管连接以前分开的凸轮件,可以保留现有的生产线。

    实现米勒循环潜力的关键是全新的涡轮增压器。之前的迭代使用了传统的废气旁通阀设置,而新的发动机部署了VGT装置。为了实现促进米勒循环所需的更高增压水平,需要涡轮增压器具有更大的压力比。虽然可以通过传统的废气旁通阀来实现,并且可能具有更高的峰值效率,但更高的废气温度会成为一个问题。使用 VGT 时,由于缺乏废气旁通阀质量流量和更好的气缸扫气,因此温度更低。但有一个缺点是响应略有降低,后期会通过控制软件进行修改,在量产车型上会消除。

    与其前代产品一样,利用米勒循环以促进在所有负载下运行并实现更高的压缩。要实现这一点,涡轮增压、增压冷却、气门正时和燃烧室设计必须协调一致。一个关键因素是尽可能压缩燃烧室外的进气,同时通过增压冷却器实现出色的散热。这有助于克服米勒循环提前关闭气门正时的缺点,同时避免爆震问题,而无需延迟点火正时,从而降低输出。

    实现这一目标绝非易事;例如,奥迪强调了在提前关闭进气门的情况下实现高充气运动的挑战,同时还要在高压缩比的情况下优化燃烧室形状,与第四代发动机相比,可以承受更高的增压压力(高达 600mbar),扭矩也会有所增加,并且在许多工况下效率提高 2-3%。

    EA888和EA839均采用了新的废气后处理系统,并提供了更紧凑的设计,可实现横向和纵向安装。通过将催化转化器和汽油颗粒过滤器放置在靠近发动机的位置,可以改善催化剂的起燃时间并避免主动再生。必要时,可以使用辅助催化转化器。在纵向安装中,催化转化器安装在涡轮出口处,颗粒过滤器横向安装在发动机后部。对于横向安装,组合式催化转化器和颗粒过滤器可使整个后处理系统安装在发动机后面。

    毫无疑问,EA888仍将是大众集团大型内燃机平台的支柱,新发动机的热效率达到 38%,同时具有许多功能以提高其作为该集团各个品牌的“全球”引擎的生产效率。

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