明锐、迈腾发动机技术解析

要细数今年中国市场即将上市的新车，上海大众的“明锐”和一汽大众的“迈腾”无疑是闪光灯下关注的焦点。这两款车本不应该放在一起谈论，毕竟他们不属于同一级别，甚至是不同的定位。但是。由于他们的“身世”渊源，在中国，他们不得不成为同“芯”相连的车型。将他们联系在一起的，便是大众全新开发。并由大众一汽大连发动机工厂生产的1.8T FSI(EA888)汽油发动机。

说到TFSI技术。最早可追溯到2004年。那年。奥迪公司将2.0T FSI分层直接喷射增压汽油机推向市场，这是该公司第一次在直喷式汽油机上应用废气涡轮增压技术。EA888系列的1.8T FSI分层直接喷射增压汽油机是奥迪公司专为A级车研发的高性能发动机，无论从技术水平、动力性、燃油经济性以及环保等方面都居世界领先地位。该发动机2007年初才装备到新款奥迪A3上。值得业内人士关注的是，这种最新型的直喷式汽油机是在全新设计的发动机结构基础上应用了升级版的增压燃油分层直接喷射(T-FSI)燃烧过程，能够提供更大的低速扭矩和实现更低的燃油消耗。同时，新一代的发动机管理系统和喷油系统高压部件还能满足未来更严格的排放法规要求。

发动机的主要尺寸和特性数据

1.8T FSI发动机主要尺寸和技术数据，并与速腾、帕萨特上所使用的1.8-5V-T-MPI发动机机进行对比。我们可以看出它比老机型明显紧凑。而且在采用了平衡轴传动机构和高压喷射系统后，发动机质量并没有增加。

发动机性能改进

1.8T FSI汽油机的换气和燃烧过程是以2004年已批量生产的2.0T FSI汽油机为基础的。但是许多部件都经过了改进，其开发的重点是改善起步时低速扭矩，特别是动态扭矩的建立。

1.8T FSI汽油机继承了2.0T FSI汽油机的燃烧室形状，其进气道同样也是滚流气道，压缩比则考虑到按燃用辛烷值为95(研究法)的汽油进行设计而降低到9.5。除了优化滚流阀之外，还采取了新的配气正时策略，对换气过程进行了较大的改进，并在批量生产中采用多孔喷油器，同时还应用了新型的多油束和双次喷射技术。为了在低转速时获得较高的平均有效压力，混合气形成和燃烧过程必须满足特殊的技术要求。

1．燃油喷射

1.8T FSI汽油机应用了多孔喷油器技术。以便能够明显地改善混合气的均质化。通过喷孔数目、单个喷孔几何形状、单个分支油束锥角和方位的选择，并与喷油压力相结合，多孔喷油器可以提供多种匹配可能性。为此，技术人员进行了广泛的试验研究来验证众多的开发目标对喷油系统设计参数的敏感性。在喷油器的开发过程中，除了进行压力罐试验和石英玻璃单缸发动机试验之外，进行流体动力学(CFD)计算也是一种非常有价值的辅助方法。

试验结果显示，在选定的10MPa喷油压力下静态流量为15cm3³／s时，采用6个喷孔和最短喷孔长度的喷油嘴结构是最理想的。而选择最大喷油压力为15MPa则使得喷油器能够实现最小和最大喷油量之间大的喷油量跨度，并从而获得对喷油定时进行精细优化的空间。这样就使得发动机低负荷时最小油量的混合气形成更加理想，高负荷时改变喷油参数的可能性也大大增加，特别是全负荷工况的混合气形成得到了明显改善，燃油消耗和排放也大大降低。由于混合气良好的均质化，即使在极限条件下也会避免出现例如提前点火等无法控制的燃烧出现。同时，通过应用双次喷射使混合气均质化获得了更多的优点。由于将燃油量分配到进气行程和压缩行程进行喷射，从而使燃油与新鲜空气可以更加均匀的混合。但是，应用双次喷射会受到一定条件的制约：负荷太低时受到喷油系统最小喷油量的限制；而当发动机在3000r／min时又受到电控单元输出功率及再充电时间的限制。

2．充量运动

在受爆震制约的特性曲线场范围内，低转速和高平均有效压力工况必须具有很高的燃烧稳定性，其中滚流阀的控制作用十分重要。通过关闭滚流阀，进气充量产生的高强度滚流运动可以明显改善混合气的形成。如图4所示为有／无充量滚流运动汽缸内部流动模拟计算结果比较。当滚流阀完全打开，与进气同步喷射时，充量流动使燃油束向活塞运动，并且液态燃油滴碰到活塞顶面；而当滚流阀关闭的时候，强烈的充量滚流运动将燃油束包裹起来，燃油很少呈液态，到点火时已形成了非常有利的均匀的油雾分布。

在从怠速到3000 r／min的特性曲线场范围内，滚流阀是始终关闭的，以确保形成良好的混合气和稳定的燃烧状态，从而能够在部分负荷时应用较高的残余废气稳定运行。并保持理想的燃烧效率。发动机在高负荷时，由于强烈的充量运动使燃油获得良好的均质化，燃烧速度提高，从而使50％能量转换点出现在较早的相位。Pmi的标准偏差也明显减小。这样，发动机在保持低噪声运行的同时达到了较高的平均有效压力。

3．稳态全负荷特性

1.8T FSI发动机采取上述优化措施后其效果反映在全负荷特性曲线上(图5)，在1000r／min转速时的扭矩就已经达到了165N·m，而在1500～4200r／min范围内始终保持着最大扭矩250N·m，并在5000～6200r／min的转速范围内达到最大功率118kW。因此能够匹配低燃油耗的变速器传动设计，并具有运动特性。

发动机排量修改后在平均有效压力方面的提高是非常明显的。由于在2.0T FSI汽油机上应用了汽油直接喷射，与采用进气道喷射的增压汽油机相比，低转速时的平均有效压力得到了非常明显的改善。新型1.8T FSI汽油机的开发是通过优化缸内充量运动使起步扭矩得到了进一步提高，特别是在动态扭矩建立方面的改善更加显著，这对提高汽车加速性能是非常重要的。

4．动态加速性能

1.8T FSI汽油机2000 r／min转速时负荷突变，它达到全负荷的时间缩短到了1.2s，而在以前的1.8T-MPI进气道喷射增压汽油机则需要1.6s。若要对比达到1.5MPa平均有效压力所需要的时间间隔来看，当1.8T-MPI汽油机换为新型的1.8T FSI汽油机。可缩短1s的时间。因此这种新型汽油机在改善动态性能方面取得了很大的进步，这对车辆的加速性能是非常重要的。

由于1.8T FSI汽油机的稳态和动态扭矩建立较快，从而获得良好的行驶动力性。以装备该发动机的奥迪A3为例，当该车在最高的两个档位时，新欧洲行驶循环(NEFZ)燃油消耗和机动性，并将2.0T FSI汽油机和1.8T-MPI进气道喷射汽油机进行比较。与1.8T-MPI汽油机相比。1.8T FSI汽油机的行驶动力性稍有改善，但是其燃油消耗量却降低了0.8 L／100km。这相当于在舒适性明显提高和驾驶机动性得到改善的同时燃油消耗却降低了9％。

1.8T FSI汽油机是2004年首次推出2.0T FSI汽油机以后大众公司在汽油机战略中的一个里程碑，其再次显示出增压直接喷射汽油机技术未来所具有的潜力。

推荐访问:明锐 发动机 解析 技术