一、先簡單分享一下大眾EA211系列發動機的歷史。
大眾的渦輪增壓小型化發動機最早開始於EA111系列的1.4T發動機,該系列大約在2004年左右上市,是大眾第一款小排量的直噴增壓發動機,該系列也開啟了全球發動機增壓直噴小型化的序幕。(圖1)
EA211系列大約在2011年左右上市,是大眾開發的EA111的換代機型。主打機型仍然是1.4T,還包括1.2T以及1.6和1.4自然吸氣發動機,以及1.0自吸和1.0T三缸發動機。EA211系列是目前大眾集團小型發動機的主力機型。(圖2)
相比EA111發動機 EA211發動機採用了模組化的設計,同時進一步提升了效能,降低了油耗,採用了更多輕量化和降摩擦的技術,油耗比EA111降低了8%以上(圖3)。EA211主要的技術如下:
1.模組化的設計
考慮了大眾橫置MQB平臺對發動機模組化的需求。進排氣方向調整成EA888一致,把進排氣從原來EA111的前排後進變成了前進後排。發動機的安裝角度和姿態也重新設計以滿足MQB模組化的要求。(圖4)
2.燃燒系統和直噴系統
採用了高滾流的均質燃燒系統,強調低速效能和油耗。開發了200bar的高壓噴射系統,噴油器採用了傳統的側置佈局,而不流行的是放在汽缸中心的中置佈局。大眾認為側置有利於噴油器的散熱,可以避免噴油器工作中的結焦堵塞。(圖5)
3.缸蓋整合排氣管。
這種設計可以降低排溫,加快發動機暖機,有利於排放和降低油耗。(圖6可以看到進氣管上整合的中冷器)
4.進氣管整合中冷器
這種設計可以縮短中冷器管路,同時由於採用水冷中冷器,所以比普通的空氣冷卻中冷器效率更高。大眾EA111上已經採用了這種整合設計,EA211有進一步進行了最佳化,提高了中冷器的效率。目前這一設計已經成為業界最就行的小排量增壓發動機的中冷器形式。
這一系統需要一個單獨的低溫冷卻系統,由電子水泵驅動,可以同時為增壓器提供單獨的冷卻,因此,就不再需要停車後等待增壓器冷卻了再熄火了,可以直接停車熄火。
5.鋁缸體
EA211採用了鋁缸體設計,缸體重量比EA111的鑄鐵缸體降低了16公斤。
6.凸輪軸後端驅動水泵和雙節溫器
EA211發動機的水泵是佈置在缸蓋後端,由凸輪軸透過皮帶驅動,這樣極大的簡化的發動機前端的複雜度。同時採用了兩個節溫器來分別控制缸體和缸蓋的水流,可以根據情況使缸體缸蓋保持不同的溫度,在發動機暖機過程中可以加快暖機,降低油耗和排放。
7.降低摩擦的技術
(1)帶滾針軸承和罩蓋一體式的凸輪軸,降低摩擦。凸輪軸的凸桃直接在裝配線上在凸輪軸棒芯安裝到罩蓋上以後再焊接到凸輪軸上。這樣就可以保證凸輪軸軸承的直徑最小化,降低摩擦。這是大眾獨有的工藝。
(2)可變機油泵,可以根據發動機的需求在低轉速低負荷時降低機油壓力來減小阻力,降低油耗。早期是兩級調節,後期開發了連續調節的可變機油泵。
7.雙VVT和長壽命正式皮帶
EA211採用了進排氣雙可變氣門正時系統VVT,同時為了降低噪聲和摩擦把EA111的鏈條傳動改為長壽命的正式皮帶,大眾要求9萬公里檢查,理論上可以一直用到30萬公里,基本和發動機等壽命。(圖7)
8.停缸技術ACT
EA211 1.4T後期版本還增加了ACT停缸技術,也就是在低負荷運轉時透過氣門升程控制把2/3缸的進排氣門全部關閉,只用1/4缸工作來驅動車輛。這個技術可以大幅度的改善燃油消耗。但是國內的1.4T發動機未引進此技術。(圖8)
EA211 1.4T發動機在2017年EA211又進行了一次升級,釋出了了最新的EA211 1.5T EVO版本,這一版本目前僅在歐洲銷售還沒有引進國內。EA211 1.5T EVO採用了一系列最新的技術,比如:VTG可變截面渦輪增壓器,米勒迴圈燃燒系統,350bar高壓燃油噴射系統,缸孔APS塗層等(圖9)。
一、先簡單分享一下大眾EA211系列發動機的歷史。
大眾的渦輪增壓小型化發動機最早開始於EA111系列的1.4T發動機,該系列大約在2004年左右上市,是大眾第一款小排量的直噴增壓發動機,該系列也開啟了全球發動機增壓直噴小型化的序幕。(圖1)
EA211系列大約在2011年左右上市,是大眾開發的EA111的換代機型。主打機型仍然是1.4T,還包括1.2T以及1.6和1.4自然吸氣發動機,以及1.0自吸和1.0T三缸發動機。EA211系列是目前大眾集團小型發動機的主力機型。(圖2)
相比EA111發動機 EA211發動機採用了模組化的設計,同時進一步提升了效能,降低了油耗,採用了更多輕量化和降摩擦的技術,油耗比EA111降低了8%以上(圖3)。EA211主要的技術如下:
1.模組化的設計
考慮了大眾橫置MQB平臺對發動機模組化的需求。進排氣方向調整成EA888一致,把進排氣從原來EA111的前排後進變成了前進後排。發動機的安裝角度和姿態也重新設計以滿足MQB模組化的要求。(圖4)
2.燃燒系統和直噴系統
採用了高滾流的均質燃燒系統,強調低速效能和油耗。開發了200bar的高壓噴射系統,噴油器採用了傳統的側置佈局,而不流行的是放在汽缸中心的中置佈局。大眾認為側置有利於噴油器的散熱,可以避免噴油器工作中的結焦堵塞。(圖5)
3.缸蓋整合排氣管。
這種設計可以降低排溫,加快發動機暖機,有利於排放和降低油耗。(圖6可以看到進氣管上整合的中冷器)
4.進氣管整合中冷器
這種設計可以縮短中冷器管路,同時由於採用水冷中冷器,所以比普通的空氣冷卻中冷器效率更高。大眾EA111上已經採用了這種整合設計,EA211有進一步進行了最佳化,提高了中冷器的效率。目前這一設計已經成為業界最就行的小排量增壓發動機的中冷器形式。
這一系統需要一個單獨的低溫冷卻系統,由電子水泵驅動,可以同時為增壓器提供單獨的冷卻,因此,就不再需要停車後等待增壓器冷卻了再熄火了,可以直接停車熄火。
5.鋁缸體
EA211採用了鋁缸體設計,缸體重量比EA111的鑄鐵缸體降低了16公斤。
6.凸輪軸後端驅動水泵和雙節溫器
EA211發動機的水泵是佈置在缸蓋後端,由凸輪軸透過皮帶驅動,這樣極大的簡化的發動機前端的複雜度。同時採用了兩個節溫器來分別控制缸體和缸蓋的水流,可以根據情況使缸體缸蓋保持不同的溫度,在發動機暖機過程中可以加快暖機,降低油耗和排放。
7.降低摩擦的技術
(1)帶滾針軸承和罩蓋一體式的凸輪軸,降低摩擦。凸輪軸的凸桃直接在裝配線上在凸輪軸棒芯安裝到罩蓋上以後再焊接到凸輪軸上。這樣就可以保證凸輪軸軸承的直徑最小化,降低摩擦。這是大眾獨有的工藝。
(2)可變機油泵,可以根據發動機的需求在低轉速低負荷時降低機油壓力來減小阻力,降低油耗。早期是兩級調節,後期開發了連續調節的可變機油泵。
7.雙VVT和長壽命正式皮帶
EA211採用了進排氣雙可變氣門正時系統VVT,同時為了降低噪聲和摩擦把EA111的鏈條傳動改為長壽命的正式皮帶,大眾要求9萬公里檢查,理論上可以一直用到30萬公里,基本和發動機等壽命。(圖7)
8.停缸技術ACT
EA211 1.4T後期版本還增加了ACT停缸技術,也就是在低負荷運轉時透過氣門升程控制把2/3缸的進排氣門全部關閉,只用1/4缸工作來驅動車輛。這個技術可以大幅度的改善燃油消耗。但是國內的1.4T發動機未引進此技術。(圖8)
EA211 1.4T發動機在2017年EA211又進行了一次升級,釋出了了最新的EA211 1.5T EVO版本,這一版本目前僅在歐洲銷售還沒有引進國內。EA211 1.5T EVO採用了一系列最新的技術,比如:VTG可變截面渦輪增壓器,米勒迴圈燃燒系統,350bar高壓燃油噴射系統,缸孔APS塗層等(圖9)。