不久前大众集团对其第三代的EA211 1.4TSI发动机进行了一系列较大的改动与升级后推出了全新的1.5TSI evo发动机,包括曾经成就了997时代的997 Turbo一代辉煌的VTG可变截面涡轮增压器在内的众多黑科技,那么我们就来品尝一下它的味道吧!
动力总成至于汽车主机厂的重要性就好比是生物的心脏至于其生命一般,不管是戴姆勒AG还是宝马AG亦或是其他国内的主机厂商无疑不把动力总成放在其研发投入的第一线,这不德系的大众集团在第37届维也纳国际汽车座谈会上带来了更清洁更高效的EA211 1.5TSI evo发动机,这款发动机将在未来的时间内逐步开始替代目前的第三代EA211发动机的1.4TSI型号成为大众集团众多车型的全新标配心脏。不过别着急……
△ 为啥突然技术解析的画风变了?咳咳:大众啊你们的排放门罚款呢?你们给美国消费者们的解决补偿方案呢?
去年大众自己因为排放造假而遭到美国司法局开除了将近200亿美金的罚单,面对全球气候以及环境问题美国表示不能忍受,其实不论是发展中国家还是发达国家目前都在稳步推进全新的汽车等工业产品排放法规的升级,众多汽车主机厂自然就得在新能源或者目前的内燃机技术上进行大规模的新一轮研发以应对类似欧VI等更加苛刻的排放法规。
于是带着一丝痛定思痛感觉的大众弄出来了EPC给奥迪先用,然后在大众品牌目前使用最广泛的三代EA211 1.4TSI上进行了EVO(evolution革新),于是便出现了今天的主角EA211 1.5TSI evo。下面我们就详细来从技术上看看这款革新性的全新发动机。
△ 此次的EA211 TSI evo主要技术亮点就集中在了以上6各方面,其中比较知名的当属源自于VTG可变截面涡轮增压器技术,这个我们也会在文中详细的介绍给大家。
下面呢我们按照以上数字排序来进行技术上的解析了,小伙伴们请集中注意力。
不能不提的就是数年前,大众将一台1.4TSI发动机放进了迈腾的机舱中,然后加上了一个DSG做传动系统的匹配,不过那时候的日系厂商们还在自吸的路上集体在看大众的笑话。当年的1.4TSI发动机匹配双离合变速器,动力表现并没有比日系2.0L自然吸气+6AT好多少,TSI+DSG的油耗表现甚至不敌日系同级2.4L匹配CVT变速器的对手,何况自然吸气发动机还拥有小排量涡轮发动机所不具备的线性的动力输出和高转速下更绵长的动力表现,尤其是涡增发动机的Turbocharge lag涡轮迟滞现象也让消费者们甚感不爽。
为了在消费者层面解决涡轮增压发动机的Turbocharge lag(涡轮迟滞)现象,保时捷这个一贯追求驾驶体验的品牌开始在997那一代的911 Turbo上使用汽油机的VTG(Variable Turbine Geometry可变截面涡轮)技术了,良好的设计与制造工艺保证了保时捷涡轮增压发动机拥有了傲视同级的扭矩输出平台以及良好的发动机外特性曲线。
△ 早在997 turbo上,这个黑科技已经面世,在997 GT2 RS上,得益于这个科技,3.6L搭载两个大型涡轮增压器的水平对置发动机被推至620hp最大马力,输出相当惊人。
△ 扭矩平原也是相当的宽,从2250-5500rpm都能输出最大的700Nm扭矩,这就是VTG涡轮技术的功劳,能有效减低涡轮迟滞,能更早地让涡轮快速运转起来。
那么VTG工作原理是什么呢?在传统的涡轮增压器中,发动机排出的废气会驱动一个涡轮,涡轮连接至进气区压缩机,藉由“压缩”动作将更多的空气推进汽缸中,从而产生更大的能量。
涡轮组件的大小是一个很重要的因素,涡轮组件尺寸越小,质量就越低,通常较少的废气排放量就能推动涡轮,轻松达到最佳的旋转速度;但是在较高的发动机转速下空气流量增高,流动阻力也会增加,进而产生的回压会明显削弱发动机高转时的功率输出。
较大型涡轮组件,能够在较高转速时产生较低回压,由于横截面较大以及较重涡轮的相对惯性的关系,需要更多的废气量更长的时间才能旋转;一般说来,这种涡轮只在较高的发动机转速下才能理想的旋转速度,这种现象被称为“Turbocharge lag”,就是我们俗称的“涡轮迟滞”。
△ 但是若能控制A/R值就可以根本性的改善涡轮迟滞与输出功率间的矛盾。保时捷的VTG就是通过ECU监测然后主动控制涡轮增压器的排气端外围的可变角度叶片。
若是看图感觉无法想象VTG的工作状态和原理我们不妨看看下面的视频。
此次的EA211 TSI evo上就已经开始使用源自于保时捷的VTG技术了。
以至于此次大众在其走量最大的车型中慢慢换装EA211 TSI evo依次来打破给消费者们带来的不爽的Turbocharge lag涡轮迟滞了。
△ 应用了VTG后,大众全新的EA211 TSI evo发动机外特性曲线变得很漂亮,从1300rpm开始到4000rpm都是扭矩平台,而从整个功率的输出也变得更加绵柔。
虽然在排放以及使用情况上与目前大众集团的顶尖技术EPC还存在一定的差距,不过对这个级别的车型来说已经是饕殄盛宴了。
首先你要明白这可不是真的把压缩比做到了12.5:1,这是因为应用了米勒循环提高了发动机的热效率,而将ε的值等效到了12.5:1的水平,要是真做到12.5:1的压缩比缸体活塞等都得跟着在材料和制造工艺上有不小的升级。
△ 马自达家的SKY ACTIVITY创驰蓝天技术就是应用了米勒循环,像马自达这样的喜欢转子喜欢米勒循环又要做HCCI/PCCI的厂家,笔者表示它真的很个性。
米勒循环大家已经非常熟悉(奥拓四冲程循环中慢慢分支出来了阿特金森循环和米勒循环),马自达创驰蓝天引擎利用米勒循环,也就是进气气门的提前和延长关闭技术,实现了超过14:1的等效压缩比,获得了更高的热效率,但实际压缩比依然是正常的水平,所以依然可以方便的使用93号汽油。和奥托循环压缩比和膨胀比相等不同,米勒循环的膨胀比大于压缩比,有效压缩冲程更短,燃烧和膨胀过程则保持不变,从而实现了高膨胀比,同时减小了泵气损失,发动机热效率因此提升。大众1.5TSI等效12.5:1的压缩比并不会对油品提出高要求,95号汽油即可满足。
曾几何时当环保问题也成为那些富豪们care的point的时候,大众集团就在旗下的高端品牌的旗舰车型中推出了ACT技术,对于这项技术笔者的理解就是:为了那些能买得起宾利欧陆、奥迪A8和S7、辉腾等高端豪华车的车主们在不使用混动系统的前提下了却一颗环保的心。
△ 和奥迪的V8T引擎一样,这台四缸引擎的闭缸原理依然通过一个控制器控制凸轮模块的左右运动形成,达到对需要闭缸的第二第三个气缸的进排气气门的运行和停止的控制。
当车辆行驶不需要大功率的时候,ECU会自动判断是否进入闭缸状态,当ACT开始工作,第二和第三缸的进排气门不再上下动作,从而使这两个气缸不工作,四缸发动机的气缸工作顺序为1-3-4-2,关掉第2缸和第3缸后,发动机曲轴本来每旋转180度就有一次来自活塞的做功,变成了旋转360度才有一次来自活塞的做功,而车辆的传动比跟以前一样,这样行驶相同距离,喷油次数就少了一半,虽然油耗远远达不到降低一半的水平,但ACT的加入,油耗表现肯定是降低的。
Injection直喷系统已经成为目前的主流发动机都搭载的标配了,不过加上高压就不太一样了。
△ EA211 TSI evo使用了最新的第四代燃油直喷系统,实现了350bar的燃油喷射压力。
更高的压力意味着形成更小的油滴,油滴越小,也就意味着喷射等量的燃油与空气接触的表面积更大,于是提升了燃油和空气混合燃烧效果,燃烧反应更充分,降低了颗粒物质的排放量,因此这台1.5TSI发动机可以满足欧盟未来几年的排放标准。
风冷发动机时代后,水冷发动机时代也发展了这么多年,不过其本质上并没有太多的改变与创新,看看大众此次玩的有啥新花样吗?
△ 这台1.5TSI搭载了基于ECU控制,根据map模型的智能控制冷却系统。简单来讲,就是在热车过程中,1.5TSI引擎曲柄箱和发动机中的冷却液不会流动,降低了热损失,缩短了热机的时间。
这样一来就降低了缸体的磨损(发动机的大部分磨损都发生在热车阶段),由于润滑油没有处于最佳工作温度,并不能提供良好润滑效果,因此发动机在热车阶段磨损很大。智能控制冷却系统的加入,可以让发动机根据预设的map图,根据不同工况和冷却液温度实现不同的冷却强度,从而保证了在各种复杂发动机工况下,都能够找到最优的冷却效果,实属发动机冷却系统的一大进步。
话说最近宝马B系列模块化发动机一直在说自己的发动机涂层技术,这样的气缸内壁涂层技术都是作为降低发动机机械磨损而应用的。
不过这样一来也不知道能不能确定以后国内的版本就不会继续喝机油了,笔者初步推断未来这款发动机进入国内后可能对国内车辆工况的兼容性提升不少,但是这样的缸壁涂层好像确实跟降低烧机油的发生没啥直接联系,这是降低了摩擦系数,还真没准未来到了国内在路况没改变的时候喝机油更多了。
△ 这台全新的发动机在输出功率以及峰值扭矩、扭矩平台甚至排放等方面都有着较大的进步。
数据上看起来也比较漂亮,可能未来短时期内大众的新量产车搭载后没准会引发国内平行车进口商一轮新的发展热潮,毕竟VTG的体验有着十分巨大的诱惑力。
总结:未来这款EA211 TSI evo发动机将开始全面的在海外市场,对就是海外市场逐步替代第三代EA211 1.4TSI版本的发动机(搭载在众多大众车型上,未来的概念SUV车型量产版可能首先搭载),未来国内会不会引入,或者未来引入了会不会出现类似的2.5代版本的EA888和TFSI事件也不好说。
不过迷途知返总是一件好事,但笔者更期待大众能对中国市场的消费着有更多的责任和态度,不要总是欺负我们好吗?对了未来这款发动机还可以进行混动车型的匹配,由于研发的时候就进行了混动控制逻辑的预先设计,没准未来五年这台全新的大众发动就又要走向世界的每一个角落了!