全新奧迪A4L技術(shù)亮點(diǎn)解讀（上）

文：金夢濤

全新奧迪A4L技術(shù)亮點(diǎn)解讀（上）

文：金夢濤

2016年9月10日，全新奧迪A4L在上海東方體育中心上市，發(fā)布了2.0 TFSI高低功率兩個版本的共6款車型。

動力方面，全新奧迪A4L搭載EA888系列全新第三代MLBevo 2.0 L 4缸TFSI發(fā)動機(jī)，變速器從上一代車型的CVT變速器更換為全新7擋Stronic變速器。全新奧迪A4L配備了quattro全時四驅(qū)系統(tǒng)，采用冠狀齒輪差速器，在增強(qiáng)車輛動態(tài)性能的同時，更提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。

全新奧迪A4L可配備自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（包括堵車輔助系統(tǒng)）、預(yù)測式高效輔助系統(tǒng)、主動式車道保持輔助系統(tǒng)、奧迪換道輔助系統(tǒng)、泊車輔助系統(tǒng)、后方交通輔助系統(tǒng)、預(yù)防保護(hù)系統(tǒng)等舒適及安全配置。同時配備第二代MMI信息娛樂平臺，MMI操縱面板的中心部件是全觸摸式觸屏?？蛇x裝抬頭顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以把相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換成易于快速理解的符號和數(shù)字并投射到風(fēng)擋玻璃上。標(biāo)配單區(qū)自動空調(diào)，可選裝3區(qū)舒適自動空調(diào)。

為了方便廣大讀者朋友對該車的深入了解，本文將對全新奧迪A4L的主要技術(shù)亮點(diǎn)進(jìn)行講解。

圖1 第三代MLBevo 2.0 L-TFSI 4缸發(fā)動機(jī)

一、發(fā)動機(jī)

這款第三代MLBevo 2.0 L-TFSI 4缸發(fā)動機(jī)（圖1）采用了新一代開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，是以第三代EA888系列1.8 L和2.0 L發(fā)動機(jī)為基型進(jìn)一步開發(fā)而來，目標(biāo)是降低CO2排放，以及按法規(guī)要求降低顆粒物排放。新款發(fā)動機(jī)排量為2 L，功率分為2個級別：140 kW和185 kW。

就發(fā)動機(jī)機(jī)械部分而言，兩個功率等級的發(fā)動機(jī)改動基本一致，均采用了一系列減小摩擦的措施，二者區(qū)別在于換氣和燃燒方式。其中功率等級1的發(fā)動機(jī)，采用的是改進(jìn)過的米勒循環(huán)燃燒方式。該發(fā)動機(jī)在2015年5月的維也納發(fā)動機(jī)學(xué)術(shù)交流會上，被譽(yù)為本級別發(fā)動機(jī)中效率最高的汽油發(fā)動機(jī)。

下面對2個功率級別的發(fā)動機(jī)的改進(jìn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1. 發(fā)動機(jī)機(jī)械部分

圖2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

（1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)（圖2）

2個功率級別的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的改進(jìn)重點(diǎn)都在降低質(zhì)量和減小摩擦上，但二者之間的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的改進(jìn)還是有些不同之處。

①曲軸

與前代的2.0 L TFSI發(fā)動機(jī)相比，第三代MLBevo 2.0 L TFSI功率等級2的發(fā)動機(jī)的主軸承直徑保持不變，而功率等級1的發(fā)動機(jī)的主軸承直徑減小到與以前的1.8 L TFSI發(fā)動機(jī)相同了，以進(jìn)一步減輕質(zhì)量。這2種曲軸都配備有4個平衡配重（圖3）。

圖3 曲軸

②活塞和氣門

在功率等級2的發(fā)動機(jī)上，活塞和氣門基本與前代發(fā)動機(jī)一致，只有活塞環(huán)有所改進(jìn)，現(xiàn)在使用的是三件式刮油環(huán)。

在功率等級1的發(fā)動機(jī)上，提高了壓縮比且采用了新的TFSI燃燒方式，還有一些其他變化。燃燒室的擠氣面積（也叫擠氣帶）更大了，因此就必須要采用更小的進(jìn)氣門。增大擠氣帶最大的作用是增加氣缸內(nèi)燃油和空氣的渦流強(qiáng)度。與此相應(yīng)，氣門凹座形狀也得與活塞頂相適應(yīng)，且通過增大所謂的ε-區(qū)來進(jìn)行補(bǔ)償。另外，進(jìn)氣門和排氣門的氣門桿也稍微長了一些。排氣門的直徑仍保持不變（圖4）。

圖4 活塞和氣門

（2）缸體

①曲軸箱通風(fēng)

功率等級1的發(fā)動機(jī)將奧迪氣門升程系統(tǒng)（AVS）轉(zhuǎn)移到了進(jìn)氣側(cè)，因此曲軸箱通風(fēng)裝置也做了相應(yīng)變動。在以前，竄氣的取氣點(diǎn)是在3缸和4缸的曲軸箱內(nèi)，現(xiàn)在的竄氣是從1缸和2缸的曲軸箱取氣，竄氣從這里進(jìn)入到平衡軸殼體。有一個開了槽的套管插入平衡軸殼體內(nèi)，竄氣會穿過這個套管（圖5）。

圖5 缸體

由于平衡軸的旋轉(zhuǎn)（離心作用），竄氣中的大部分機(jī)油會被分離出來（機(jī)油粗分離器）并流回油底殼。竄氣繼續(xù)去往缸蓋內(nèi)的機(jī)油細(xì)分離器。

②活塞冷卻噴嘴

由于功率等級1的發(fā)動機(jī)的曲軸箱通風(fēng)裝置有所變化（竄氣要繞過平衡軸），因此缸體的制造也有變化。這就影響到了活塞冷卻噴嘴的安裝位置，不再位于曲軸箱處。

在前代的發(fā)動機(jī)上，有一個定位棱邊用于安裝活塞冷卻噴嘴，現(xiàn)在這款新發(fā)動機(jī)上則取消了這個定位棱邊，因此在安裝活塞冷卻噴嘴時，要注意精確對準(zhǔn)，否則就無法保證活塞冷卻功能的可靠性（圖6）。

圖6 活塞冷卻噴嘴

①前面已經(jīng)提到，功率等級1的發(fā)動機(jī)將奧迪氣門升程系統(tǒng)（AVS）轉(zhuǎn)移到進(jìn)氣側(cè)了，同時為了適應(yīng)這種改變，氣缸蓋罩的安裝位置也做了相應(yīng)調(diào)整。

②通過縮小壓縮容積，使壓縮比從9.6：1提高到11.7：1。

③氣門擠氣帶有變化。

④燃燒室頂下沉9 mm。

⑤活塞形狀有變化。

⑥FSI噴油器位置更靠近燃燒室。

⑦進(jìn)氣道形狀做了重新構(gòu)造，進(jìn)氣道變得更直了，這樣可以改善充氣運(yùn)動。

⑧火花塞和高壓噴油器以及活塞形狀都針對燃燒室形狀做了重新匹配。

⑨排氣門的氣門桿油封采用雙密封唇口。

（4）鏈條機(jī)構(gòu)

鏈條的基本結(jié)構(gòu)直接取自前代發(fā)動機(jī)，但是有所改進(jìn)。由于摩擦降低，所以鏈條結(jié)構(gòu)所需的驅(qū)動功率也降低了。功率等級1的發(fā)動機(jī)改進(jìn)較多，下面進(jìn)行具體介紹。

圖7 缸蓋（功率等級1）

圖8 鏈條導(dǎo)向裝置

①鏈條導(dǎo)向裝置（圖8）

張緊導(dǎo)軌用于在2個凸輪軸正時齒輪間引導(dǎo)鏈條，但是它幾乎不接觸鏈條。新發(fā)動機(jī)的鏈條導(dǎo)向裝置加長了，且用螺栓擰在氣缸蓋罩上，以作為防跳板使用。導(dǎo)軌的兩端裝有防跳板，該措施在前代發(fā)動機(jī)上就已經(jīng)采用了。

②平衡軸的驅(qū)動

在平衡軸驅(qū)動中，采用了下述措施來減小摩擦（圖9）。模塊

圖9 平衡軸的驅(qū)動

（3）缸蓋

功率等級2的發(fā)動機(jī)缸蓋基本上就是直接取自前代發(fā)動機(jī)，但是功率等級1的發(fā)動機(jī)缸蓋則有較大改動。這是為了適應(yīng)新的TFSI燃燒方式，同時對降低運(yùn)行噪聲和改善爆震傾向也有好處。功率等級1的發(fā)動機(jī)缸蓋的改動如下（圖7）。

a.鏈條更窄，且將鏈節(jié)數(shù)從96降至94。

b.鏈條換向部分尺寸減小。

c.采用新的鏈條導(dǎo)向裝置和導(dǎo)軌。

d.采用新的鏈輪。

e.鏈條減振器的減振特性更軟了。

③正時機(jī)構(gòu)的驅(qū)動輪

凸輪軸上凸輪輪廓的特殊形狀，會在正時機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生作用力。因此正時鏈條的驅(qū)動鏈輪形狀不是圓的，有點(diǎn)像三葉草的形狀。這就減小了鏈條受力以及鏈條張緊器的運(yùn)動，使得鏈條張緊器的結(jié)構(gòu)可以更簡單（無壓力限制閥）。

圖10 機(jī)油泵的驅(qū)動

④機(jī)油泵的驅(qū)動

機(jī)油泵的驅(qū)動傳動比有所變化，以便使機(jī)油泵轉(zhuǎn)得更快（圖10）。因此，鏈輪現(xiàn)在是有22個齒，而不是24個齒。這樣的變化是為了要保證該發(fā)動機(jī)所采用的新型號發(fā)動機(jī)潤滑油0W-20能順利到達(dá)潤滑點(diǎn)。

2. 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)

（1）空氣流量計

功率等級1的發(fā)動機(jī)，使用的是Bosch 公司的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)MED17.1.10。該系統(tǒng)使用單獨(dú)安裝的一個空氣流量計來測量吸入的空氣量（圖11）。這是因?yàn)樵贐-循環(huán)工作時，節(jié)氣門開度非常大，只有用空氣流量計才能識別出回流氣流。

圖11 空氣流量計

（2）燃燒方式

在功率等級1的發(fā)動機(jī)上首次采用了一種新的燃燒方式（B-循環(huán)），其目標(biāo)是進(jìn)一步降低燃油消耗，具體實(shí)施方式是縮短壓縮過程。

功率等級1的2.0 L TFSI發(fā)動機(jī)上所采用的這種新燃燒方式，就是一種改進(jìn)型的米勒燃燒方式。因此，盡管因排量大而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)內(nèi)部摩擦較大，但是與前代1.8 L TFSI發(fā)動機(jī)相比，耗油量仍是較低的。

通過奧迪氣門升程系統(tǒng)（AVS）來改變進(jìn)氣氣門的開啟時間。氣門升程系統(tǒng)作用到一個凸輪上，一方面可以改變氣門打開時間（提前關(guān)閉進(jìn)氣門），另一方面還可以讓進(jìn)氣門打開程度小一些。

這種燃燒方式就被稱作“延長了膨脹的燃燒方式”，或者也叫“B-循環(huán)”。從實(shí)際來講，其實(shí)不是延長了膨脹過程，而是縮短了壓縮過程。只有把這種燃燒方式與排量更小些的發(fā)動機(jī)（這種發(fā)動機(jī)在總行程減小時，有相似的新鮮混合氣壓縮特性）比較時，才能覺得稱作“延長了膨脹過程”很恰當(dāng)。

二、底盤

1.前軸

前軸的開發(fā)是基于縱置模塊（MLBevo）平臺的，全新奧迪A4L上使用的是五聯(lián)桿式車橋。前軸的主要特點(diǎn)如圖12所示。

圖12 前軸的主要特點(diǎn)

2.后軸

后軸也采用的是基于縱置模塊(MLBevo)平臺的新式五聯(lián)桿車軸，后軸的主要特點(diǎn)如圖13所示。

圖13 后軸的主要特點(diǎn)

3. 帶有電子減振器的底盤/ 運(yùn)動底盤（1BL/1BQ）

該系統(tǒng)是基于上代車型上使用過的電子減振器系統(tǒng)進(jìn)一步開發(fā)而來，主要改進(jìn)之處是使用了底盤控制單元J775（包含了調(diào)節(jié)軟件）。另外，以前獨(dú)立的系統(tǒng)元件車身加速度傳感器現(xiàn)在也與繞X軸和Y軸的力矩（側(cè)傾力矩和俯仰力矩）傳感器一同集成在J775內(nèi)了（圖14）。

該系統(tǒng)使用的是CDCivo減振器（連續(xù)阻尼控制內(nèi)部改進(jìn)），把電磁閥集成到減振器內(nèi)了?？刂茊卧ㄟ^PWM信號來操控相應(yīng)的電磁閥，于是就形成了一個活塞閥的旁通支路。根據(jù)閥的開口截面的不同，減振器在伸長和壓縮階段的阻尼力也會跟著變化，這個控制過程可以針對某個單獨(dú)車輪來實(shí)施。

為了確定到底需要多大的阻尼力，調(diào)節(jié)軟件采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。豎直模塊根據(jù)控制單元內(nèi)部集成的傳感器信息來評估車輛的提升運(yùn)動、俯仰運(yùn)動和側(cè)傾運(yùn)動。

橫向模塊利用轉(zhuǎn)向角度傳感器和橫向加速度傳感器（在安全氣囊控制單元內(nèi)）的測量數(shù)據(jù)，來識別車輛橫向動力學(xué)性能。

縱向模塊通過分析制動壓力測量值（來自ESC）和駕駛員期望力矩（來自發(fā)動機(jī)控制單元），來評價車輛縱向動力學(xué)性能。有一個更高級的系統(tǒng)模塊，用于應(yīng)對其他系統(tǒng)（ESC、 EPB和 制動輔助等）的活動。

另外，車速和路面狀態(tài)（不平度 – 是通過控制單元J775內(nèi)的車身加速度傳感器測量值而確定的）也參與這個調(diào)節(jié)過程。

（1）底盤控制單元J775

圖15 底盤控制單元J775

全新奧迪A4L與奧迪Q7一樣使用了底盤控制單元J775來進(jìn)行減振器調(diào)節(jié)（圖15）。就是說，J775取代了水平調(diào)節(jié)控制單元J197的這個功能。

另外，用于探測車輛垂直方向的加速度值、繞車輛縱軸方向的側(cè)傾運(yùn)動和繞車輛橫軸方向的俯仰運(yùn)動的傳感器，也包含在該控制單元內(nèi)。

由于該控制單元還承擔(dān)著為運(yùn)動型差速器計算車輛行駛動力學(xué)性能的功能，因此該控制單元有兩種型號。在配備有運(yùn)動差速器但沒有減振調(diào)節(jié)的車上，控制單元內(nèi)就省去了上述那些傳感器。在沒有配備運(yùn)動型差速器和減振調(diào)節(jié)的車上，就不安裝該控制單元了。該控制單元安裝在車輛的前部中央通道處，它使用FlexRay數(shù)據(jù)總線來進(jìn)行通訊。

（2）系統(tǒng)工作原理

電子減振調(diào)節(jié)有3種不同的阻尼特性。根據(jù)在Audi drive select上選定的設(shè)置，就會激活相應(yīng)的特性曲線，以便實(shí)現(xiàn)均衡、舒適或者運(yùn)動這些行駛特性。

當(dāng)接通了點(diǎn)火開關(guān)（端子15），阻尼閥就會被通上短促脈沖，以便激活調(diào)節(jié)并給閥通氣。在車輛停住且端子15接通時，阻尼閥會被通上約0.4 A的電流。如果通上約1.9 A的電流，就可獲得最大的阻尼力。

如果某一減振器無法激活，或者無法獲取某個車輛水平傳感器的測量值，那么調(diào)節(jié)系統(tǒng)就會被關(guān)閉。

這些阻尼閥是這樣設(shè)計的：在不工作狀態(tài)（就是沒激活），仍能保持中等大小的阻尼力（相當(dāng)于基本減振狀態(tài)）。這樣，雖然舒適性有所降低，但不影響車輛的動態(tài)行駛特性。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉，會顯示相應(yīng)的黃色圖形（減振器符號）和文字內(nèi)容來提示駕駛員。

4.制動裝置

在開發(fā)車輪制動器時，重點(diǎn)放在了結(jié)構(gòu)輕量化上。與前代車型相比，根據(jù)所配發(fā)動機(jī)的不同，制動裝置最多能輕5 kg。制動摩擦片現(xiàn)在不含銅了，已經(jīng)能滿足2021年才會實(shí)施的法規(guī)要求。與前代車型一樣，電動機(jī)械式駐車制動器是車輛標(biāo)配（圖16）。

圖16 電動機(jī)械式駐車制動器

第9代ESC系統(tǒng)直接取自奧迪Q7（車型4M），只是調(diào)節(jié)軟件針對全新奧迪A4L重新做了改進(jìn)。與前代車型不同的是，制動管路的布置形式由雙管路對角布置改為前橋制動器/后橋制動器分開的形式了。

踏板機(jī)構(gòu)是全新開發(fā)的。為了改善傳聲方面的效果，所有踏板都是采用封閉截面型材制造的。這套踏板機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)仍是放在結(jié)構(gòu)輕量化上，因此其鋁制制動踏板就比前代車型上的制動踏板輕了約50%。由于采用了自動變速器車專用的支座，因此與手動變速器相比，質(zhì)量可減輕約400 g。

（待續(xù)）