奥迪Q3 2.0T发动机解析（EA888系列）
1 EA888适用车型目前EA888是大众奥迪集团使用最广泛的发动机之一，其型号之多，版本之多行业罕见。2011年第三代EA888开始，随着排放法规和油耗积分，EA888不断升级，喷射系统、涡轮、压缩比、冷却系统等都有不同程度的调整；在2016年后又推出了EA888 GEN3B，俗称三代半；在2019年后，面向国6排放法规，发动机也进行了全面升级，可以说，如今虽然还是EA888，但是与2011年第三代刚刚诞生时已经有了相当大的区别。图 EA888发动机进化史对EA888进行了整理，目前EA888搭载车型主要集中于大众的中高端和大部分奥迪，以及斯柯达和保时捷（保时捷略过）。目前的在售版本也进行的升级，主要型号为DTA、DKW、DPL、DLH、DKY、DKX、DMF、DMJ。图 各个版本信息汇总（在售国6b型号）2 市售EA888的区别目前市售的EA888都已经更新到国6B的版本，即过了PN11，但是还没有满足RDE排放的版本。在中国主要分为三款机型，即GEN3 Bz，GEN3 普通（功率等级1），GEN3 高功（功率等级2），海外还有功率等级3和GEN3 低功率等版本，在此不做讨论。图 维基百科关于EA888（2.0L）的车型应用，数据略老图 维基百科关于EA888（1.8L）的车型应用，数据略老目前国内主要车型的版本如下图所示：图 代表车型：搭载EA888 GEN3Bz的大众迈腾图 代表车型：搭载EA888 GEN3/GEN3Bz的大众CC2.1 GEN3 和GEN3 Bz区别1：性能图 不同EA888的性能曲线图如图所示为三个主要版本的性能，目前中国的EA888 GEN3的低功率版本已经被EA888 GEN3 Bz替代，在售车型中大多数140kW以下的版本都是GEN3 Bz，抛开奥迪A4L的一款奇葩低功率110kW的版本，GEN3 Bz功率为137kW~140kW，大众的相关车型为137kW的横置版DPL，奥迪为140kW的纵置版DKU/DTA/DKY，峰值扭矩都被调教到320Nm。在这之上为GEN3 标准版，功率为162kW~169kW（目前中国在售为162kW~165kW），扭矩为350Nm，有大众系的横置DKX/DMJ，有奥迪系的纵置DKW；此外中国还有一款GEN3 高功率版本，功率为180kW~185kW，扭矩为370Nm，主要为纵置的DMF/DLH/DKW。可以说，GEN3在性能维度是领先于GEN3 Bz的，尤其GEN3 有高功率版本，其改装的潜力较大。图 大众揽境：目前唯一一款搭载EA888高功率的国产大众2.2 GEN3 和GEN3 BZ区别2：热效率下图为EA888 GEN3 2.0L和EA888 GEN3Bz 2.0L发动机的燃油耗特性曲线，两款发动机的最佳燃油耗点分别为231g/（kW·h）和220g/（kW·h），而在235g/（kW·h）等油耗曲线区域的大小更能明显比较出两款发动机的优劣。图 GEN3和GEN3Bz燃油特性曲线图根据GB T2589综合能源计算通则，汽油的平均低热值是43070kJ/kg，通过公式换算，GEN3的热效率为83.58/231=36.2%，GEN3 Bz的热效率为83.58/220=38.0%。由此可见，GEN3 Bz牺牲掉部分性能，带来了热效率的提升，在涡轮增压发动机中，GEN3 Bz的热效率和本田L15B（1.5T）一样，还是可圈可点的。图 奥迪A6L：搭载GEN3的加速7.9s，油耗6.8L/100km；搭载GEN3 Bz的加速8.3s，油耗6.8L/100km2.3 GEN3 和GEN3 BZ区别2：喷射系统在2011年开始，大众在EA888上使用了双喷射系统（PFI+GDI），时隔多年，目前在售的标准版EA888 GEN3纷纷取消了歧管喷射，保留缸内直喷，在高功率版本中，搭载DMF的奥迪Q7/Q8和大众揽镜采用混合喷射系统，其他高功率也为缸内直喷。目前GEN3 Bz全部搭载双喷射系统。图 不同喷射系统示意图此外直喷系统的燃油压力也有变化，GEN3从GEN2的150bar提高至200bar，最新的GEN3采用了新型喷油器，即使取消掉PFI歧管喷射，也能够满足国6b排放标准（有PN11，无RDE）。而GEN3 Bz采用了双喷射系统，且燃油压力提高至250bar，部分车型仍然无法满足国6b排放标准，需要增加GPF。图 途观L GEN3 Bz版本从2020年开始使用了GPF对于双喷射系统，在不同工况下喷射策略也有调整，简单而言，低转速+高负荷是GDI喷两回；高转速+高负荷时是一次GDI（喷射时间不足）；中低负荷采用多点喷射（MPI），偶尔用一下GDI以防汽油结焦；在冷机状态下（70°C以下），为了确保可靠性，采用直喷的分层燃烧。图 GEN3 Bz双喷射系统工况示意图2.4 GEN3 和GEN3 Bz区别4：燃烧室EA888 GEN3Bz实现了高压缩比，对燃烧室进行了重大的调整。比如通过降低燃烧室顶面高度以及调整火花塞和直喷喷油器的位置，气缸盖侧的燃烧室容积比EA888 GEN3 2.0L基础型减小了13％。通过减小气缸盖侧的燃烧室容积，可进一步优化活塞顶形状，降低了圆周凸起，而宽敞的燃烧室碗装结构并无变化，从而总体上能形成1个紧凑平和的燃烧室。通过这些措施，最终将新的燃烧室的压缩比ε设计成11.7。图 GEN3和GEN3Bz燃烧室对比2.5 GEN3 和GEN3 Bz区别5：AVS布局EA888 Gen3的气门可变升程系统AVS在排气侧，主要是为了提升低速性能和增压器动态响应。EA888 Gen3Bz的气门可变升程系统AVS是在进气侧，主要是为了实现B循环的低凸轮升程要求，同时减少米勒循环带来的最大功率损失。图 不同版本AVS的作用不同大众/奥迪经过多方面研究，得出在部分负荷时采用进气门早关与气门重叠相结合能获得最佳的燃油经济性（B循环）。在部分负荷时，气门开启时间为140°CA，全负荷时为170°CA。AVS系统的核心在于两步式进气凸轮轴设计。具体来讲，新设计采用了一款滑动钝齿，可以实现可变气门行程：发动机可以在需要最大功率时保持正常进气门开启设置，也可以在部分负载条件下，利用凸轮凸角提前关闭进气门，从而实现更长的膨胀行程。图 AVS可变气门升程系统这种AVS气门机构能够在部分负荷范围内实现140°CA进气门开启持续时间，实现进气门早关的优点，提高热效率。图中示出了搭载GEN3Bz发动机的奥迪A4轿车在WLTP测试中的实例，在整个WLTP循环中，得益于变速箱合理的换挡策略，发动机可以在140°CA进气门开启持续时间内工作，法规油耗得到降低。另外，即使在试验循环之外，140°CA进气门开启持续时间也能发挥作用，直至200km/h车速下仍可使用短进气凸轮。图 奥迪A4在WLTP和等速行驶时进气门行程（140°CA和170°CA）的应用3 改装潜力如何？EA888是目前发动机中少有的具有改装潜力的机型，当然这里强调的是EA888 GEN3的版本，GEN3 Bz由于压缩比从9.6提高至11.7，其为了燃油经济性对性能有较大妥协，充填系数无法进一步提高了，因此改装潜力不大。GEN3的版本官方有功率等级1（162~169kW），功率等级2（180~185kW），功率等级3（220kW）。GEN3 Bz采用的是日本IHI的IS12的小涡轮，功率等级1和2采用的是IS20涡轮，功率等级3采用的是IS38涡轮。图 日本IHI的IS38 涡轮，改装党的最爱主要得益于EA888至今仍然采用铸铁机体，很多发动机把铸铝缸体作为宣传点，因为铸铝缸体发动机确实比铸铁发动机更轻,但是铝的结构强度比铁低，耐热负荷能力也较弱，因此铸铁发动机在性能维度依然有优势，能承受更高功率的输出。如果追求更大的马力、刷一下revo的程序（世界三大汽车升级程序之一，源于英国的汽车电脑升级品牌、主要针对VAG车系），那么功率可以从300kW以上，如果将IHI的IS38涡轮换上revo的TTR 470涡轮套装、再匹配STG4程序，就奔着360kW/600Nm而去了，一些TTS/S3车友的百公里加速甚至达到2.5s，崩哭了一群跑车。图 奥迪S3：目前停产，曾经的性能钢炮当然，作为这个行业的从业者，我还是建议大家改装要慎重，虽然提高了极限性能，但是必然导致可靠性的剧烈下滑，排放和油耗极度恶化。4、现款EA888还烧机油么？曾经有人为EA888洗地，说大众的发动机烧机油是因为国内的油品不好，还有人说是因为国内的空气不好，这些都是扯淡。第一代和第二代的EA888发动机，不烧机油的才是罕见现象，而且不局限于中国，全球范围都烧机油，很多德国小哥后备箱也常备机油，没事喝一壶。第一、二代烧机油的根本原因就是为了以给铝制活塞预留更多高温下的热膨胀空间，活塞和气缸之间间隙过大，导致机油和汽油互串；油气分离器结构也较为简易，部分机油被带到燃烧室内参与燃烧；此外，一个行业普遍现象为德系发动机冷却系统温度较高，机油正常工作会保持在100-110℃，因此挥发性更高，更容易烧机油 (也就不会出现机油增多)。从第三代EA888开始，烧机油现象得到好转，第三代EA888重新设计了活塞环，第三层的控油环由两块薄钢板以及一个垫片和膨胀弹簧组成，该弹簧将钢板（机油控制环）压在气缸壁上。尽管预紧力降低，但3层式机油控制环对气缸形状的适应性很强，能有效地刮除机油，防止机油窜入燃烧室。图 EA888 GEN3 之后的活塞环油气分离器也改为了两级分离，机油不会再随着汽油挥发进入燃烧室，烧机油情况得到了明显的改善，每5000km消耗机油不超过300ml，就算你1万公里保养一次，消耗的机油也不过0.6L，但是每次保养加注的机油都在4-5升左右，所以不影响使用了。甚至奥迪自信的在服务手册中写根据驾驶条件，15000km/1年~30000km/2年换一次机油，国内估计还是1万公里换一次。5 现款EA888 GPF拥堵相关原因，是否有解决方案？先聊聊行业的大背景，为啥有GPF这个东西。如下图所示，一切的根源都是排放法规，在国五之前法规对于汽油机的PN是没有指标限制的，但是在国6a的时候增加了PN限值，在2020年7月1日之前，汽油车PN适用于6.0*10的12次方个/km的过渡，这个指标对于汽油车没任何问题，但是2020年7月1日之后PN限值变为6.0*10的11次方，直接降低之前的1/10，这是大批量发动机就过不掉PN排放了，只能增加GPF颗粒捕捉器。2023年随着国6b的上台，RDE随机道路排放也出台了，对汽油车排放要求更加严苛，那是绝大多数汽油车都要用上GPF了。图 目前中国轻型乘用车排放政策之前探岳GPF事件闹得沸沸扬扬，不少媒体报道车辆存在"加速无力、油耗飙升、自动启停失灵"等问题，而且投诉量不在少数，其实这都是GPF颗粒过滤器惹的祸。大家翻一翻说明书，看看有没有关于颗粒过滤器的内容，如果有，那么"恭喜"你，你的车有GPF颗粒过滤器。GPF (Gasoline Particulate Filter) 汽油颗粒过滤器，外形是圆柱体,和传统的"三元催化器"外形并无差异,不同的是内部气流流通的通道,GPF为壁流式载体，载体内部为平行的蜂窝状 孔道,相邻的两个孔道内只有一个进口开放,另一个只有出口开放。尾气通过GPF载体多孔壁面至相邻孔道排出，而颗粒物就被捕集在载体的壁面上了，从而降低尾气的颗粒物排放。图 GPF示意图我把大众/奥迪目前搭载GPF的车型进行汇总，数据都是目前在售的车型。可以看到目前GEN3的EA888都没有采用GPF，而GEN3 Bz EA888有的装了GPF有的没有安装GPF。图 该数据是通过中国汽车网-汽车公告查询获得图 之前闹得沸沸扬扬的主角——大众探岳为何就探岳等几款车型大范围出现GPF问题呢？这个和布置结构是息息相关的。下图是我以前做试验时WLTP工况下催化器温度，有前级（靠近发动机），后级（地板下面），可以看到，前级的催化器温度很容易上升到450℃，高速行驶也很容易进入再生良好温度600℃，因此日常使用GPF可以再生，问题不大。但是如果是后级，日常使用温度很难再生，必须120km/h高速下才有可能进入再生良好的工况。图 某车型跑WLTC工况的催化器温度曲线而目前EA888的GPF布局是啥样呢？如下图所示，奥迪Q3、大众探岳、途观L等车型GEN3 Bz发动机的GPF布置图（远离发动机），GPF封装在单独的容器中，串联在TWC之后，布置在后级（地板下面），因此很难达到再生良好的温度，日常驾驶就爆发了GPF堵塞的问题。图 奥迪Q3、大众探岳、途观L等车型GEN3 Bz发动机的GPF布置图（远离发动机）而大众旗下的280TSI 1.4T EA211虽然也有GPF，但是布置位置靠近发动机，排气温度高，可以充分再生，因此市场上抱怨很少。图 EA211evo和国内EA211发动机的GPF布置图（接近发动机）奥迪A4L的GEN3 Bz也有GPF，除了尾气处理，其他和330TSI的DPL基本一样，为何没有GPF抱怨？因为它是MLBevo平台，纵置平台布局下，发动机和防火墙有足够空间，GPF可以布置到发动机舱，排气温度较高，可以充分再生，也没有GPF的抱怨。图 奥迪A4L GEN3 Bz发动机纵置的GPF布置图（接近发动机）由此可见，横置GEN3 Bz上的GPF并不是一个成熟的方案，大众/奥迪也是在没有办法的情况下给发动机"堵屁股"，来满足国6b的PN11法规，据说后续RDE阶段EA888会配350bar喷油器，降低基础碳烟，GPF方案也会改，改善再生性能。我从专业角度建议，GPF再生良好的工况需要合适的温度（600℃以上），且有一定的氧气流量。所以大部分消费者日常短途驾驶都是对GPF极端不友好的工况，颗粒物堆积无法清除，如果北方冬天，有可能开无论怎么开GPF都无法达到工作温度，无法再生。这里推荐给大家一个好的方法，如果提示需要再生了，那么先让发动机完全暖机，然后找一个长距离上坡道，保持较大油门较高车速，这样比较容易满足再生的温度和流量条件，再生速度较快；或者在跑高速的时候人为的进行几次中等油门下的急加速，然后到达120km/h后再松油门进入Fuel Cut，让GPF中充满氧气，快速再生。图 大众爬坡能力确实强
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