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又一座里程碑 奥迪推第三代EA888系列引擎2016年1月9日ea888
2023-01-16

发动机热管理模块使温度控制更精确了,了发动机运行在最佳状态,既降低了油耗又减少了排放,尤其是在发动机冷启动阶段。

涡轮增压发动机逐渐成为市场的主流,而在这一领域,有着30多年发展历史的奥迪无疑是先行者和领导者。在2006年,集众多科技的奥迪EA888发动机刚一问世,便屡获殊荣(2009、2010奥迪A4的2.0 TFSI荣获“沃德十佳发动机”),如今第三代EA888发动机更是使其又一次引领了发动机变革的风潮。

全新涡轮增压器不但效率提升,在全负荷时的表现也更加突出。

把排气歧管直接放在了缸盖之内,使发动机结构更为紧凑和整洁。好处还有缸盖内的水冷系统可以快速降低排气温度,使到达增压器的废气温度大大降低,使增压器的工作温度随之降低,大大提升了进气效率,在高负荷情况下效果尤其显著。另外,非常有利于寒冷地区冷启动时的快速升温,让排气热量也能更好地被空调暖风系统等设备使用。总之是提升了发动机的热效率。另外,耐高温涡轮增压器与缸盖集成排气歧管共同作用下,在高转速时取消了用于涡轮的全负荷加浓工况。因此,在正常行驶工况以及以运动方式驾车行驶时,燃油消耗就明显降低了。

更先进的热管理模块

奥迪Q5配备了高、低功率两个版本的第三代EA888系列2.0 TFSI涡轮增压汽油直喷发动机。我驾驶的奥迪Q5 40 TFSI车型搭载了高功率版本的2.0 TFSI发动机,在4300rpm至6000rpm的转速区间内可输出165kW的最大功率,从1500rpm即可爆发出350Nm的最大扭矩输出,并一直持续到4200rpm。从数值上看这组数据已经是很出色了。轻点油门,发动机很快就达到了丰满的扭矩输出,让我很难感受到涡轮的介入。

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不得不说,奥迪Q5是同级别中非常动感的SUV,这要归功于奥迪Q5在延续了性能卓越的轻质五连杆前悬架和梯形连杆后悬架的同时,还优化了后悬架控制臂和减振器的阻尼特性,这些细小的变化起到了更好的操控效果,使得车轮弹跳响应速度更快,带来更加轻松、更加轻盈的驾驶体验,并且将传入车内的震动进一步弱化,乘坐舒适性也有较大提升,带来了更高的品质感。

发动机优势更加突出

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第三代EA888发动机以性的排气歧管缸盖内设计,发动机热管理模块、双喷射系统、新式涡轮增压器的应用,还有发动机内部摩擦力优化和轻量化设计等等一系列创新的变革使第三代EA888最大功率和扭矩数值更加突出,发动机效率进一步提升,油耗、排放同时下降。第三代EA888发动机以出色的表现再次站在了传统发动机动力的前沿,又一次引领了发动机变革的风潮。

在时速达70km/h时,将油门踩到底,眼看着挡位从D7到D5、D4、D3的变化,而发动机转速表的指针也是随着挡位的变化一下上升到了4200rpm,此时随着挡位稳定在D3,发动机转速和车速实现了平稳的同步上升。当发动机转速上升到 5400rpm时,车速也达到了100km/h。随着油门的,发动机表的指针逐渐回落,挡位也随之上升到了D6,车速又保持在了60km/h。一切又恢复到了平静,不过那急加速时发动机的轰鸣一直还萦绕在耳旁,带来了愉悦的心情。当我将挡位换入S挡,急加速时会感受到动力爆发得更加迅捷,而发动机的轰鸣也变得更加诱人,那种磁力也是人们去购买Q5的动力吧。

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随着汽油缸内直喷技术日渐普及,车辆的低速动力和燃油效率都得到了提升,不过要兼顾低速和高速动力单靠缸内直喷是无法实现的,第三代EA888发动机的变革就是采用了缸内直喷和歧管喷射的双喷射系统,就是缸内直喷(FSI)和传统多点电喷(MPI)。同时高压喷射系统也采用了更高的直喷压力,从先前的150Bar上升到200Bar。

奥迪新的复合喷射系统不但获得了均衡的高低转速动力性能,同时也降低了排放。

双喷射系统更高效

全新设计的涡轮增压器

山表现更加奔放

另一项重要改进,就是排气凸轮轴上增加凸轮轴调节器。这样的话,在操控换气过程时,就可以达到最大灵活度。奥迪气门升程系统与排气凸轮轴调节器一起使用,就可满足在全负荷和部分负荷时对于换气的不同需求了,其结果就是能快速产生所需力矩。发动机在一个转速很宽的范围内都能获得高达350Nm的扭矩,这样就能更轻松地与各种变速器匹配,同时也降低了燃油消耗。

奥迪Q5全系标配电子机械式助力转向系统,当车辆直线行驶时该系统并不消耗任何能源,使得油耗能够降低约0.2L/100km。奥迪Q5还提供领先的动态转向系统,与传统随速助力转向只改变转向助力大小不同,动态转向系统能够改变方向盘转向比(实际转向角度)。最早应用于航天技术的叠加齿轮和集成在转向柱中的电机可根据车速提供无级可变的转向比。在高速行驶状态下,间接转向比和高转向扭矩可卓越的驾驶舒适性和直线稳定性。相反,在蜿蜒道及中低速行驶状态下(如掉头或泊车入位),转向比会更加直接,以便实现更高的转向精度和轻松的转向操作。

得益于创新的双重燃油喷射系统、排气歧管与汽缸盖集成、奥迪可变气门升程系统(AVS)和智能热管理旋转阀模块等诸多奥迪最新的高效技术,这款全新的2.0 TFSI发动机不但拥有杰出的动力性,还拥有出色的燃油经济性,奥迪Q5的每百公里平均油耗仅为8.4L,在同级中十分出色。

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在正常行驶情况下,奥迪quattro全时四轮驱动系统将发动机60%的动力传送给后轮,而矢量扭矩控制系统则可在毫无延迟的情况下重新分配动力与扭矩,将动力最为高效地传递至每个车轮。在极端行驶情况下,系统可将高达70%的动力分配给前轮,或将高达85%的动力分配给后轮。此外,该系统还能有效车轮打滑,纯机械式的结构设计了车辆行驶的运动性能和安全表现。

摩擦力优化和轻量化设计

遥想在2006年,伴随着新一代奥迪A4的诞生,一台具有意义的汽油直喷涡轮增压发动机也随之展现在大家面前,它就是奥迪第一代EA888发动机,伴随着可变正时气门和汽油直喷技术的应用,这款涡轮增压发动机在低速扭矩的表现上尤为突出,同时也大大提升了经济性,成为当时非常耀眼的一颗新星。2011年,随着奥迪A4改款车型在海外的面世,第三代EA888发动机也随之浮出水面,而这第三代EA888发动机也像当年第一代EA888面世一样,引起了不小的轰动。在国内,随着换装新发动机得奥迪A4L和奥迪Q5的上市,国产第三代EA888发动机也展露出了真容。第三代EA888的变革撼动了发动机的传统结构,让我们认识到了发动机原来还可以这么造。

在8挡tiptronic手动/自动一体式变速器和quattro全时四轮驱动系统的协同工作下,奥迪Q5 40 TFSI车型由静止加速到100km/h仅需要7.2s,而综合油耗仅为8.4L/100km,在同级车型中这一数值已经十分出色了。充沛的动力输出、精确的动力分配,以及杰出的燃油经济性,在这款车型上达到了完美的平衡。

在当年做发动机设计制图时,最让我头痛的就是缸盖部分了,因为这里有结构复杂的正时、进排气、点火系统。而当我看到第三代EA888发动机时,就被它唯美的缸盖深深吸引住了,因为传统粗糙的排气歧管已经暗藏到缸盖里的排气歧管带来了更好的雕塑感,也让它的表面展现出一种金属的艺术感。这也是奥迪首次在缸盖内集成了排气歧管和废气冷却系统,可想而知它的设计难度。

流畅的操作与动力相辅相成

与前一代使用传统蜡式节温器的机型相比,通过使用热管理模块可更准确地进行温度控制,冷却液的升温速度提高了约30%,达到目标发动机温度的时间缩短了约50%。发动机快速升温也能带来许多好处,如减少冷启动产生的摩擦,降低油耗、减少CO2排放量等。有效使用热管理模块可降低每公里4g的CO2排放。

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排气歧管跑到了缸盖内

气缸盖内本就结构复杂,在狭窄的空间内再布置排气歧管绝非易事。此外,由于排气歧管工作时的温度较高,所以对冷却系统也提出更高的要求。对于发动机缸盖的制造工艺也提出了巨大挑战,缸盖内的冷却系统也进行了全面改进,这也导致了全新一代热管理模块的应用。

在市内驾驶时,标配的发动机起/停系统还是很实用的,只要深踩制动踏板,发动机便戛然而止,可以在驾驶者毫无察觉的情况下实现对能源的节约。在D挡驾驶模式下,以60km/h匀速行驶时,挡位保持在了D7挡,而发动机转速则维持在1300rpm,不但表现出了良好的省油特性,也表现出了发动机与变速器的出色匹配。

当信号灯由红变绿时,一脚油门踩到底,在将要突破轮胎的抓地极限时,Q5“飞”了出去。在D1挡,发动机转速直接蹦到了红线处的6200rpm,升到D2挡,发动机转速回降到5000rpm后再次飙升到红线,升挡,此时车速已经超过了80km/h,此时让我满足的并不是流畅的提速和身后还在起步的车辆,而是发动机清脆的轰鸣声。

文/卫东 @S卫东 摄影/崔凯、卫东

在各种新设计的应用下,第三代发动机的动力表现和燃油经济性都得到了不小的提升。其实,第三代EA888发动机进步的地方还不只以上这些内容,如缸体上的防冻裂塞就可以预防冷却液结冰膨胀撑裂发动机缸体。防冻裂塞部件虽小,却很实用。第三代EA888发动机可以同时在横置的MQB和纵置的MLB两个新平台上应用,奥迪Q5、A4L、A5等已经成为先头兵,接下来会有更多车型换装新发动机,让我们拭目以待。

在第三代EA888发动机中,设计师们重新设计了与摩擦相关的主要组件。例如,对活塞衬套和活塞环进行改进以减小与缸体之间的摩擦力;使用的可切换式活塞冷却喷嘴提升压缩进程和低负荷下的冷却效果,提升曲轴传动性能等。另外,在第三代EA888发动机的轻量化设计上也是下了一番功夫,轻量化设计的最直接贡献就是油耗的降低。第三代EA888发动机的整个缸体重量仅为32kg,比上一代轻了5kg。3mm的气缸壁厚度也堪称史上最薄。与第二代发动机相比,曲轴主轴承直径从52mm降至48mm,平衡重块的数量从8个降至4个,可以使重量降低1.6kg。主轴承的上轴瓦和下轴瓦都是双层无铅轴承,可适用于智能起停的工作模式。由于发动机排量和缸数的减少,平衡轴正在被越来越多地使用,因为这可以使小型发动机运行相对平稳,以使用户得到更舒适的用车。但由于平衡轴的支撑轴承(轴瓦)具有一定的摩擦阻力,因此平衡轴会“吃掉”一部分发动机的能量。而对于第三代EA888来说采用了创新的滚动轴承来代替轴瓦,使平衡轴摩擦损失减少了50%。另外,在几何结构上也进行了优化,这一举措可以使EA888发动机的重量减少1kg。

摩擦力优化和轻量化设计提升了发动机效率,还降低了油耗。

排气歧管与缸盖一体化的优势是除了发动机更紧凑、进气效率提升、燃油消耗降低、排放更好外,冷启动时发动机升温更快了。

2008年,奥迪选择在中国向首次公开展现旗下首款中型SUV——奥迪Q5。2009年,奥迪Q5正式在国内上市,并在2010年迎来了其国产车型的上市。Q5以其运动特性在消费者口中保持了良好的口碑,而这国产的第三代EA888发动机也是第一个便安装在了2015款奥迪Q5上,以更加突出Q5的运动性能。我们也是于第一时间在体验了新Q5的同时,感受了第三代EA888发动机的强劲表现。

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在门头沟的山上Q5还是那么的流畅,将挡位拨入S挡,发动机“轰”的一下,其转速立马上升了几百转,挡位也下降了一挡,一下就激发起我更加高涨的驾驶。弯前手动降挡,弯中加油提速,发动机动力及时的响应与车身的姿态相辅相成。伴随着山中回荡的发动机轰鸣,Q5表现出一种桀骜不驯的心态,也让我的内心产生了一些浮躁感。

奥迪在开发第三代EA888发动机时深感传统冷却系统需要变革,再加上缸盖结构的改变,改变冷却系统也是势在必行,于是开发了新一代多功能热管理模块TMM。在发动机暖机阶段,模块完全关闭发动机水套循环或将循环保持在一个较小的流量。发动机温度达到正常水平后,热管理模块可根据发动机负荷和外部将冷却液温度快速且灵活地调节至不同的水平,发动机运行在最佳状态。

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对于新一代发动机的特性在已经说了许多,它真实的表现又如何呢?首先感受到的是发动机点燃后的快速升温,我们还没有开出200m就感受到了温暖的暖风,再加上电加热座椅,车内很快就变得温暖如春了,在三的这着实为我们带来了几分惊喜。

来自2015款奥迪Q5的真实体验

奥迪Q5装备了新一代MMI系统。位于换挡杆后方的MMI多信息交互系统,其按键布局采用全新设计,四周的功能按键缩减到4个,更为优化的操作逻辑带来更加人性化的使用感受。奥迪Q5的换挡杆也采用与奥迪A6L相同的设计,具有更好的握持感,并且将原来D挡与S挡机械式切换改进为更便利、更友好的电子式操作。从D挡切换至S挡,只需将换挡杆向后轻轻按压即可,随后换挡杆将自动回归原位,从S挡切换至D挡的操作亦然。这确实是很实用的进步,有许多车型的机械式切换操作时很容易将挡杆推到N挡,造成误操作。

由于排气歧管的变化,第三代EA888的增压器进行了重新设计,采用了基于石川岛播磨(IHI)的RHF4型增压器。新的单涡轮增压器在转子和壳体等方面都进行了改进,以兼顾低速扭矩和高负荷工况的性能表现。另外,由于较短的排气距离,涡轮增压器被废气推动的效率得以提升,但是也需要对点火重新设计,确保排气不会(尤其是低转速下这种可能会比较明显)。第三代EA888发动机还首次采用了电动废气阀和泄压阀,这有利于对废气阀/泄压阀的时机和开度进行精确控制,一方面可以提升整机的经济性,另外又可以主动废气阀让催化器快速加热,减少车辆启动时的冷机排放。同时在结构上也首次把氧传感器布置在涡轮增压器上游,能更早对排气成分进行分析,进而实时调整发动机混合气的浓度,进一步提升发动机的效率和动力性能。

奥迪Q5还提供带换挡功能的三辐真皮多功能运动方向盘,使驾驶者在双手不离开方向盘的前提下实现挡位的切换,尽情享受奥迪Q5带来的驾驶乐趣。驾控与辅助系统的操作秉承了奥迪的一贯——简洁、直观。具有全新布局的驾驶员信息系统(DIS)为车主提供了非常全面的信息,位于仪表盘中央的彩色显示屏显示逻辑经过优化,方便用户操作。此外,DIS还提供了节能程序,在不同行车状态下提供给车主切实可行的节油操作方案。

试驾体验Q5的时间虽然短暂,可Q5上搭载的这款融合了奥迪领先的涡轮增压燃油直喷技术和AVS奥迪可变气门升程技术、连续五次荣获“全球十佳发动机”殊荣的明星发动机,为奥迪Q5带来了更出色的表现。