自2005年福斯正式推出1.4T(EA111)發動機後,他們的小排量增壓時代就全面開啟了。儘管這臺1.4T發動機在2012年曾經更新為EA211,但除了缸體材質的改變外,其實並沒有太大差別。15年後,隨著第8代Golf和全新一代奧迪A3的陸續釋出,他們所搭載的1.5T EA211evo發動機也將正式接過前輩的衣缽,成為福斯集團小排量增壓的當紅炸子雞!
作為未來福斯集團最主力的小排量增壓發動機,除了Golf8和A3以外,Sagitar、Passat、Magotan、Tiguan,奧迪A4、Q3以及斯柯達的部分車型都會陸續換裝這臺代號EA211evo的1.5T發動機。從發動機代號也能看出,這臺1.5T發動機就是現款1.4T的“evolution版”,也就是進化版本。
在結構方面,全新的1.5T發動機依然採用直列四缸佈局,並且氣缸間距以及缸徑與1.4T發動機保持一致,只是衝程從80mm增加到了85.9mm,發動機的排量也因此從原先的1395ml提升到了1498ml。此外,全新的1.5T發動機同樣擁有低功率和高功率版本,最大馬力分別為131匹和150匹,與現款1.4T保持不變,這就說明這一代發動機升級的目標不是為了提升效能。
既然新的發動機效能沒增長,那是為了什麼換代呢?
答案只有兩個字:法規。為了應對全球範圍內越來越嚴格的排放和油耗法規,福斯現有的1.4T發動機已經顯露疲態,於是,EA211evo誕生了。
那EA211evo究竟使用了哪些技術來提升發動機的排放和燃油經濟性呢?接下來我們就逐一聊聊。
由於效能和經濟性的原因,福斯針對全新的1.5T發動機推出了高、低功率版本,並且針對這兩種功率應用了不同的技術,我們先來說說低功率版1.5T都使用了哪些技術。
眾所周知,傳統的發動機採用的是奧托迴圈,也就是發動機內部的壓縮比=膨脹比。但是按照熱力學的原理,如果發動機內部的膨脹比能夠大於它的壓縮比,發動機的燃燒效率就會增加,理論上就更省油。
於是福斯在低功率的EA211evo上加入了米勒迴圈,通過低升程進氣凸輪軸降低發動機進氣門的開啟時間,在進氣衝程過程中提前關閉進氣門,讓少量的空氣膨脹成更多體積,進而提升了發動機的膨脹比。
簡單來說,低功率1.5T發動機的結構壓縮比為12.5:1,但是每次進氣只吸入10.5份空氣就提前關閉了進氣門,然後只壓縮這10.5份空氣。在火花塞點燃以後,這10.5份空氣膨脹為12.5份,因此這臺發動機的實際壓縮比只有10.5,但是膨脹比達到了12.5,熱效率也就因此提升了。
當然啦,米勒迴圈的劣勢在於它只能應對低負載工況,不擅長高動力輸出,於是這臺低功率的1.5T發動機依然保留了傳統的奧托迴圈工況,在發動機高負載時可以通過VVT可變氣門正時技術在0.25秒實現進氣門開閉時間的調整。因此這臺發動機是有兩種迴圈工況的,也就是俗稱的“雙迴圈發動機”,這也是老款1.4T發動機所不具備的。同時,得益於雙迴圈技術的加入,這臺低功率的1.5T發動機的理論熱效率也達到了37.5%以上,與本田1.5T的38%只有一步之遙。
其實雙迴圈技術也不能說多麼先進,畢竟早在2011年萬事得就在創馳藍天發動機上搭載了這項技術了,此後豐田的6AR、A25A發動機也使用了這項技術。同時,福斯也在EA888 Gen3b上應用過雙迴圈技術,這款發動機搭載於目前在售的福斯TiguanL、斯柯達Superb等福斯系2.0T低功率版(330TSI)車型上。
至於為什麼福斯只在低功率版本上使用米勒迴圈,主要還是因為米勒迴圈特殊的做功方式與高功率輸出相違背,很難滿足高功率發動機對於效能的需求。因此高功率的EA211evo發動機依舊保持了10.5:1的壓縮比設定,並且採用傳統的奧托迴圈。
除了米勒迴圈技術外,福斯還為低功率的EA211evo配上了VTG可變截面渦輪技術,這項技術主要是為了彌補米勒迴圈低轉速扭矩不足的問題。通過電控系統調整渦輪增壓器葉片角度,進而調整了渦輪增壓器的管徑,從而提升增壓器的響應速度,降低渦輪遲滯,達到提升低扭的目的。
按照官方的引數,這臺低功率1.5T發動機的渦輪響應速度比老款1.4T發動機提升了35%,並且從1400轉開始就能輸出200N·m的最大扭矩,完美地補足了米勒迴圈低扭不足的情況。
至於為什麼福斯不給1.5T高功率版本使用VTG可變截面渦輪呢?主要是因為這套電控系統最大承受的排氣溫度僅為880度,由於高功率版本的排氣溫度高於880度,所以這套VTG可變截面渦輪只能應用在低功率版本上。不過福斯目前也在跟博世、馬勒、博格華納等供應商聯合研發可以承受更高溫度的VTG渦輪,未來也將普及在高功率版本上。
說完低功率版本專屬的米勒迴圈和VTG可變截面渦輪,我們再來聊聊1.5T高功率版本的專屬技術。
在低功率版本上,發動機依然使用了傳統的鑄鐵缸套,雖然成本低、維護方便,但是對於發動機的重量和內部摩擦都不具備太多優勢。於是福斯為高功率版的1.5T發動機應用了全新的APS(atmospheric plasma spray大氣等離子噴塗)塗層工藝,在缸孔表面形成一層只有大約0.3mm的鐵合金塗層來代替原來的鐵缸套。這樣可以減輕重量,降低活塞環的摩擦和磨損,同時增加了散熱,減少了爆震傾向,提高了對全球不同地區油品的適應性。
其實這是一個非常巧妙的思路,低功率版擁有米勒迴圈保證油耗,使用VTG保證動力輸出,而高功率版則使用APS塗層保證發動機的效率,雖然技術路徑不同,但是實現的目標卻是相同的,都是在保證效能的同時最大程度降低油耗。至於為什麼福斯不給低功率版本使用APS技術,主要就是成本問題了,因為米勒迴圈+VTG已經很貴了!
說完高、低功率版的專屬技術,我們再聊聊EA211evo系列相比老款的1.4T還有哪些技術提升,這些技術也都是為了提升效率、降低油耗在做努力。
全新的EA211evo系列引入了目前最新的350bar燃油直噴技術,在一個發動機迴圈內可以實現連續5次噴油,相比老款1.4T發動機的200bar噴油能夠帶來更好的霧化效果,讓油氣和空氣混合的更加充分,降低油耗的同時還能減少汙染物排放。
支援閉缸技術的發動機其實非常多,目前海外版的1.4T發動機也有這項技術,只是中國產版閹割掉了而已。這項技術實現的方式也很好理解,就是在2、3號氣缸的進排氣凸輪軸上,加入了一組可以滑動的凸輪,在發動機低負載時能夠讓2、3號氣缸的進排氣門全部關閉,同時噴油系統和火花塞也不再工作,實現1、4號氣缸的雙缸模式。
據官方表示,ACT閉缸技術能夠為發動機降低0.4L/100km的油耗,並且這項技術在全新的1.5T發動機上是標配,希望未來中國產版的發動機不會再閹割這項技術!
相比1.4T發動機純機械結構的節溫器冷卻系統,全新的1.5T發動機使用了由ECU電控單元MAP控制的冷卻模組,可以通過ECU控制旋轉閥的角度來分開控制缸體和缸蓋水套的冷卻,從而加快暖機,降低油耗和排放。
這樣做的好處是在低負荷的時候保持較高的水溫,從而減少傳熱損失,提高熱效率。在高負荷時保持相對低一些的水溫,抑制爆震,提升效能。
通過以上分析我們可以看出,福斯為了應對全球範圍內的油耗和排放法規針對EA211evo發動機做了很多改進升級,這波“應試”做的相當到位。
但是福斯自己心裡也非常清楚,EA211evo終歸只是EA211的升級產品,而不是徹底的技術換代,因為我們沒在EA211evo上看到剛剛興起的ISG電機,即使是擁有48V輕混系統的版本也是比較老舊的BSG皮帶電機,說明福斯對於這臺小排量當家花旦還有一定的技術保留。
就像當時賓士M274到M264的變化一樣,EA211evo之於EA211,更像是一次“中期改款”,因此我也更加期待福斯未來會推出真正具有技術革命意義的EA311(也許叫這個)發動機。不出意外的話,未來中國產的全新一代A3和第8代Golf都將搭載這臺全新的1.5T發動機,具體的動力以及油耗表現還要等未來的試駕體驗了!
你覺得福斯的發動機技術先進嗎?
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