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    EA211 EVO II发动机技术分享,大众的“小心思”

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    懂车老王2023-03-21

    EA211 1.5T发动机,是现在大众汽车比较有代表性的,本次EVO II的更新其实在行业里目前来看已经不是新闻了,老王这一篇想讲的东西比较模式化,但在这其中有很多观点可能还是比较值得分享出来的。

    众所周知大众的发动机历来从最大功率、最大扭矩方面来看,都并非行业内数据最顶尖的,EA211也是同理。但这个系列的发动机从2014年初代装车至今,该型发动机的机械稳定性及多种工况适应能力较好。从1.4TT到1.6NA,横跨了多个车型,从EVO I和II的变迁也能发现大众的“小心思”,比如国内阉割了停缸技术就是一个值得争论的事情,这个大家记得关注该账号,我会找机会细讲。那么这回的1.5T的 EVO II亮点也是有一些的。

    EA211 EVO2的技术亮点

    主要的技术亮点主要体现在以下几个方面:

    • 改进的米勒循环工况,即深度米勒循环模式
    • 等离子涂层缸体技术
    • 中置式可变气门正时机构
    • 改进的可变截面涡轮增压器

    以上四点构成了EVO2型发动机的主要特点。接下来老王分三个部分细说

    一、改进的深度米勒循环

    深度米勒循环什么意思呢?首先,米勒循环和奥托循环其实区别主要在于进气冲程气门的活动上。米勒循环通过提前打开进气门,延后关闭进气门的方式,从而使得气缸里尽可能多进一些空气,再配合特殊设计过的活塞顶部形状和时机恰到好处的喷油,就可以在气缸里实现比较好的稀薄燃烧效果,简单来说,米勒循环能增加发动机的燃烧效率,降低油耗。

    集成排气歧管IEM(Integrated Exhaust Manifold)是节能减排利器,也可加快冬季暖机时间,有助于空调快速升温

    那么深度米勒呢?米勒循环只是一个大概念,如果在具体的气门开闭方式上存在因为转速区间的不同,而在米勒循环和奥托循环之间切换的话,那就不算真正米勒循环了,所谓深度米勒循环,就是发动机无论在任何工况下,采用的都是米勒循环。换句话说,这台发动机无论处在什么转速,目标都是为了省油。

    二、结构优化的可变截面涡轮增压器

    可变截面涡轮最早是保时捷956赛车上首次搭载。它在结构上其实和普通的涡轮区别不大,但最大的不同点在于,可变截面涡轮的涡轮叶片的角度是可变的,根据转速不同,涡轮叶片相对于气流方向的攻角会变化,目的是让气流能用尽可能大的能量推动涡轮叶片,进而在给定的转速下为压气机提供更高的转速。或者换句话说,是改善车子在不同转速下的涡轮迟滞,提高动力响应用的。

    全称Variable Geometry Turbo(VGT)可变截面涡轮,拆开壳体后,你可以看到看到外围一圈的静态叶片是可调角度的,设计自由度只有轴向转动这一个,中间的涡轮该怎么转还怎么转,不用调整,避免了高转速旋转带来的解体隐患。这个机构背后是凸轮连杆驱动这一圈的叶片转动,连杆由电磁阀驱动,非常稳定。

    这么设计的原因有二,一个是同成本下,当两侧涡轮转速不同步的时候,使用可以实时改变进气截面的涡轮可以让两侧涡轮的转速变得可以预测,免去了使用大量多余的平衡管道的复杂度,控制系统更优化。而且相比普通的废气旁通阀涡轮,低速响应还会更好。毕竟这里可以变形,低负载是这样,进气气流会有助于推动涡轮去增压。

    大众在深度米勒循环发动机上搭配可变截面涡轮其实非常合理。因为米勒循环的先天不足就是低及中转速区间无力,而VTG正好解决的就是中低转速动力的问题。

    三、等离子缸体涂层技术和其他优化涂层

    这个技术老王之前在从业时期大量接触过合资品牌1线的供应商技术人员,其实改天我单开一个专栏讲这个都可以,内容可是真的有些多。总的来说,在缸体等离子喷涂的工艺中,大众的APS大气等离子喷涂是德系中的佼佼者。包括活塞销轴和活塞连杆内侧也有特殊涂层,感兴趣的小伙伴可以查一下IROX辉门科技这家公司,保证你会有很大收获,当然大众供应商很多不一定是这一家,目前我看到很多涂层技术公司逐步开始把深层次技术分享出来,这是个好现象。

    无论是深度米勒循环还是可变截面涡轮,它们都没办法在本质上提高动力。而大众在EA211 EVO2型发动机应用了缸体涂层技术。具体来说,EA211 EVO2型把整个燃烧室+活塞运行的区域都设计了涂层,这么一来就能更好地保证发动机长时间高负荷工况下,也能获得稳定的散热表现。

    注意看老王给的图!如图中所示:可变几何涡轮增压器( VGT ),有时称为可变喷嘴涡轮机( VNT )

    实际上,深度米勒循环在全工况大功率输出状态下,活塞局部积温情况甚至会比奥托循环的机器更严重,这主要是因为米勒循环的活塞通一般呈现“双U形状”,刻意地把火焰引导到活塞顶部两端,根据缸内火焰传播路径的热力学模拟,米勒循环发动机在左右两侧活塞顶部堆积的热能是最高的

    此大众在EA211 EVO II 上,在活塞也增加了一个冷却喷头,对于米勒循环发动机缸盖同样会出现积温的现象,大众也在EVO2上做了缸盖冷却流道优化。通过这两个手段,大众在实现了大功率的同时,也消除了可能的高温问题。当然大家阅读的时候也要知道,Piston Cooling Jet这种冷却喷头是所有发动机都有的,大众只不过是在EA211之中优化了喷口流量,不代表这是大众的独特配件,比如下图为大家展示了不同形态、不同品牌的Piston Cooling Jet。大家不要被营销号忽悠了。

    三、外围零部件优化

    电子调节水泵及主动式油气分离器这两个零部件看似边缘实则重要。电子水泵完全消灭了传统的机械式节温器所容易导致的对于冷车工况响应性不佳及大负载工况下难以及时让发动机得到冷却的先天缺陷。在电控系统的主动控制下,EVO II能实现更精确的水温控制,无论是冷车快速暖机还是大工况响应会更及时,电子水泵可以让三元催化升温速度更快,对排放的负面影响进一步降低。

    EA211 EVO II 1.5T

    电子水泵是散热系统的改进,而主动式油气分离器是供油系统的改进。对于任何一款直喷发动机来说都非常关键。EVO2长时间工作稳定性得到了进一步提升,一定程度改善了机油过量消耗现象。

    总的来说,EA211 EVO II通过多个技术改良从外到内变成了一台“新机器“更少的消耗,更高的热效率。目前,该型发动机搭载在多个车型上。

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