機(jī)皇來了：第五代EA888最詳細(xì)解析

EA888發(fā)動機(jī)作為全球高效動力的標(biāo)桿，多次榮獲“沃德全球十佳發(fā)動機(jī)” 獎項，累計裝配超過2000萬輛汽車。歷經(jīng)渦輪增壓和燃油直噴技術(shù)的革新，EA888實現(xiàn)了從性能車到家用車的全面適配。日前其橫置、高功率版的第五代EA888發(fā)動機(jī)，官宣在途昂 Pro上全球首發(fā)。

200kW（272馬力）的最大功率與400Nm的峰值扭矩，讓途昂Pro零百加速僅需7.6秒，一腳油門，強(qiáng)烈推背感瞬間襲來，駕駛激情即刻點(diǎn)燃。全工況米勒循環(huán)充分利用燃油能量，最終達(dá)成WLTC工況8.35L/100km的低油耗。與D Q501七速濕式雙離合變速箱默契配合，換擋干脆利落，毫無頓挫。面對復(fù)雜路況，4MOTION智能四驅(qū)按需分配動力，15擋可調(diào) ，全新一代DCC自適應(yīng)電子懸架靈活調(diào)整軟硬，無論是城市街道，還是郊外泥路，都能保證穩(wěn)定通過，舒適駕乘。智能駕駛輔助方面，IQ.Pilot智能輔助駕駛系統(tǒng)達(dá)到L2+級，支持全速域自適應(yīng)巡航、撥桿變道等功能。IQ.Drive泊車管家系統(tǒng)新增RPA遙控泊車，停車更便捷。座艙內(nèi)，15英寸智能2K懸浮式液晶中控大屏、11.6英寸高清副駕娛樂屏、10.3英寸全數(shù)字液晶儀表等組成6屏聯(lián)動，搭配MOS 3.0 GP智慧車聯(lián)系統(tǒng)與雙AI引擎，實現(xiàn)油電同智、油電同進(jìn)。

該發(fā)動機(jī)刷新了人們對4缸發(fā)動機(jī)的認(rèn)知，實現(xiàn)了更強(qiáng)勁、更經(jīng)濟(jì)、更干凈、更安靜、更可靠的表現(xiàn)，其中創(chuàng)新的增壓全MAP米勒燃燒概念更是讓人眼前一亮：

·同級最強(qiáng)的200kW、400Nm的動力輸出，相當(dāng)于V6發(fā)動機(jī)的功率水平

·全MAP不加濃（λ=1），實現(xiàn)了高速大負(fù)荷區(qū)域的CO排放最優(yōu)，并保證了持續(xù)的高扭矩輸出

·全MAP米勒循環(huán)+超高增壓中冷技術(shù)，滿足高效+動力的雙重輸出

·相比上一代，3%的發(fā)動機(jī)能效優(yōu)化

·滿足歐7法規(guī)的清潔尾氣排放，遠(yuǎn)低于國6排放限值

·降幅最高5分貝的本體NVH優(yōu)化，雙平衡軸凸顯豪華特性

·極寒、極熱、高海拔數(shù)百萬公里的可靠表現(xiàn)

·整機(jī)兼顧了橫置、縱置，并適配48V與高壓插混等技術(shù)

本文對第五代EA888進(jìn)行全面的技術(shù)解析，拆分其中的關(guān)鍵設(shè)計指標(biāo)。

發(fā)動機(jī)關(guān)鍵設(shè)計特點(diǎn)

發(fā)動機(jī)設(shè)計了全新的燃燒系統(tǒng)，與EA888 EVO4相比，壓縮比從9.6：1提高到10.5：1，為超強(qiáng)的動力性能打下基礎(chǔ)。為使該發(fā)動機(jī)具備更高的耐用性，相關(guān)團(tuán)隊特別對曲軸等關(guān)鍵部件的強(qiáng)度進(jìn)行了強(qiáng)化。例如，加寬了曲軸主軸承，并安裝了更長的油槽。通過重新規(guī)劃曲軸油道的鉆孔設(shè)計，實現(xiàn)了對連桿軸承的持續(xù)供油。為確保機(jī)油供應(yīng)滿足需求，EA888發(fā)動機(jī)首次采用了葉片泵。柄銷直徑從47.8毫米增大至50.0毫米，曲軸的連桿長度從144.0毫米縮短至140.0毫米，借此得以實現(xiàn)更厚的活塞頂設(shè)計。

該發(fā)動機(jī)燃燒系統(tǒng)的一項關(guān)鍵設(shè)計是500bar超高壓燃油系統(tǒng)。鑒于其超高壓力，高壓泵的位置進(jìn)行了重新布局，由原本的凸輪軸驅(qū)動改為位于曲軸箱，由進(jìn)氣平衡軸負(fù)責(zé)驅(qū)動。

500bar超高壓燃油系統(tǒng)

壓縮比一旦提高，發(fā)動機(jī)很容易出現(xiàn)早燃、爆振問題。為解決這一難題，就得大幅延遲噴油時機(jī)?？蛇@么做會縮短混合氣形成時間，所以對混合氣質(zhì)量要求更高了。500bar高壓直噴能讓燃油霧化得更徹底，但如何維持住這超高壓力的穩(wěn)定，就成了設(shè)計的關(guān)鍵。

高壓泵通過單獨(dú)的法蘭，安裝在氣缸曲軸箱冷的那一側(cè)，由進(jìn)氣平衡軸經(jīng)滾輪挺桿驅(qū)動。由于位置改變，相比凸輪軸驅(qū)動時，轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼乃谋丁榇?，在平衡軸上設(shè)置了單個凸輪，同時對軸承設(shè)計進(jìn)行調(diào)整。高壓噴射閥與高壓油軌，還是采用經(jīng)典的O型圈連接方式。高壓油軌設(shè)計成鍛造件，以便承受更高壓力，并且其螺紋連接從雙螺紋改為四螺紋，讓連接更穩(wěn)固。

增壓中冷

為了讓EA888發(fā)動機(jī)能輸出更強(qiáng)勁的動力，特意換上了更厲害的渦輪增壓器。大家都知道，空氣被壓縮后溫度會變高，為了讓高溫的壓縮空氣盡可能地冷卻下來，增加空氣密度，從而提升發(fā)動機(jī)功率，新款發(fā)動機(jī)采用了間接式增壓空氣冷卻技術(shù)。這個技術(shù)可以最大化降低進(jìn)氣溫度，而且壓縮機(jī)和燃燒室之間的空間比較小。

不過，增壓空氣在進(jìn)入節(jié)氣門之前沒辦法冷卻，所以節(jié)氣門就配備了液體冷卻裝置。這樣一來，就能有效控制節(jié)氣門瓣的溫度上升，還能避免發(fā)動機(jī)怠速時，因溫度升高導(dǎo)致的泄漏問題。

在設(shè)計增壓空氣這部分的時候，不只是要把氣流優(yōu)化好，聲音方面也得考慮。另外，集成式中冷器的設(shè)計也有講究，得防止冷卻水里出現(xiàn)結(jié)冰、積碳或者沸騰這些情況，不然會影響發(fā)動機(jī)的正常工作。

發(fā)動機(jī)燃燒系統(tǒng)

EA888 EVO5發(fā)動機(jī)可以達(dá)到400Nm的最大扭矩，達(dá)到200kW的峰值功率。整機(jī)采用了全MAPλ=1與米勒循環(huán)的燃燒技術(shù)，這使得在輸出大扭矩的同時可以具備更低的油耗。

大眾這次可以說首先開發(fā)了一種更新的兼顧油耗與動力性的方式，即通過改變壓縮方式，從內(nèi)部壓縮轉(zhuǎn)變?yōu)樵鰪?qiáng)外部壓縮（增壓），從而顯著降低缸內(nèi)壓縮溫度，這對整套燃燒系統(tǒng)是至關(guān)重要的。外部壓縮程度越高，在內(nèi)部壓縮開始前的再冷卻效果就越好，即壓縮結(jié)束時的溫度就越低。然而，實現(xiàn)這種過程控制的前提是增加增壓壓力供應(yīng)和進(jìn)行高效的增壓空氣冷卻。

在廣泛的工況范圍內(nèi)，尤其是在接近滿負(fù)荷的工況下，可以明顯看到EVO5的增壓壓力顯著提高。EVO5米勒循環(huán)程度增加，這使得燃燒中心位置得到優(yōu)化，即燃燒中心提前。

為了在保持高壓縮比的同時實現(xiàn)不受限制的λ=1（空燃比為1）運(yùn)行，即使在滿負(fù)荷工況下，EVO5發(fā)動機(jī)也需要采用更顯著的米勒燃燒過程。進(jìn)氣門開啟時間為150°的設(shè)計，結(jié)合創(chuàng)新的渦輪增壓技術(shù)，使發(fā)動機(jī)在滿負(fù)荷時能夠達(dá)到所需功率，甚至扭矩比EVO4發(fā)動機(jī)高出20Nm。

如圖為EVO4與EVO5不同高低功率版本的熱效率對比。在大部分工況區(qū)域，有效效率都有顯著提升，從36.6%提升至38.4%。由于始終保持λ=1（空燃比為 1）運(yùn)行，在高速和高負(fù)荷工況下，高效區(qū)間的擴(kuò)展也十分明顯。

可變截面渦輪增壓器（VTG）

EA888 EVO5發(fā)動機(jī)系列，專門研發(fā)了一款定制的、帶有可變渦輪幾何形狀（VTG）的廢氣渦輪增壓器，以確保實現(xiàn)適度提升性能和具備靈敏響應(yīng)特性的研發(fā)目標(biāo)。面臨的挑戰(zhàn)是要始終避免在整個發(fā)動機(jī)工況范圍內(nèi)出現(xiàn)燃油加濃的情況（空燃比λ=1），并且，如上文所述，提供更強(qiáng)的中冷壓縮空氣能力，最高可增加約為2.7bar的增壓能力。

另一方面，為了在不進(jìn)行燃油加濃的情況下達(dá)到預(yù)期的性能和扭矩目標(biāo)，渦輪增壓器需要具備較高的整體效率，因為在空燃比λ=1時的最大功率受到廢氣溫度的限制。就渦輪本身而言，在峰值效率方面，旁通閥渦輪增壓器相較于可變渦輪幾何形狀（VTG）渦輪增壓器具有優(yōu)勢。但由于沒有旁通閥的氣體流量，可變渦輪幾何形狀渦輪增壓器在渦輪熱端具有更好的整體效率。這會使渦輪前的壓力降低，進(jìn)而減少氣缸內(nèi)的殘余廢氣，從而使燃燒中心提前。結(jié)果就是達(dá)到了預(yù)期的較低廢氣溫度，進(jìn)而實現(xiàn)更高的額定功率。因此，對于EA888 EVO5發(fā)動機(jī)使用了最高廢氣溫度可達(dá)1020℃的可變渦輪幾何形狀渦輪增壓器。

在動態(tài)響應(yīng)方面，必須在渦輪增壓器的轉(zhuǎn)動慣量、渦輪的流通能力以及相關(guān)的渦輪效率之間找到設(shè)計上的平衡點(diǎn)。在1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下，可以看到，EVO5達(dá)到發(fā)動機(jī)最大扭矩的時間比EA888EVO4快了約0.4秒。在扭矩建立初期，可變渦輪幾何形狀（VTG）渦輪增壓器的渦輪必須處于關(guān)閉狀態(tài)，以便在渦輪前方形成高壓，這最初會導(dǎo)致渦輪效率降低。這一原理使得在中等扭矩建立過程中存在些許劣勢，EVO5通過優(yōu)化措施將這一遲滯降到最低，讓用戶幾乎無法感知。

EVO5實現(xiàn)催化轉(zhuǎn)化器和汽油顆粒捕集器盡可能靠近發(fā)動機(jī)安裝，從而縮短起燃時間，并避免采用主動再生策略，還可以選擇增加第二級催化轉(zhuǎn)化器作為補(bǔ)充，以達(dá)到最佳的清潔排放效果。

大功率或?qū)⒅爻鼋?，混動也需?.0T

隨著電氣化程度的不斷提升，很多人認(rèn)為大排量發(fā)動機(jī)已經(jīng)死去，內(nèi)燃機(jī)時代結(jié)束了。實際上，正是因為電動技術(shù)的優(yōu)化，也讓高性能發(fā)動機(jī)重出江湖，用以匹配更強(qiáng)的動力需求。無論是燃油車市場、還是PHEV，抑或是REEV，整車的動力性需求在不斷提升，用戶所需要的整車功率還是在不斷提升。第五代EA888正是大功率2.0T的全球標(biāo)桿，無論從動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性還是排放性上看，都不愧于“機(jī)皇” 的稱號，其中增壓技術(shù)與米勒循環(huán)的創(chuàng)新匹配更是讓人眼前一亮。未來，扎根于國內(nèi)的主機(jī)廠更應(yīng)該將關(guān)注重心放在2.0T上，配合混動技術(shù)，提供更加極致的用戶體驗。