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详解大众奥迪EA888系列1.8L增压燃油分层直喷式汽油机(二)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-09-05 09:34:20

    同时,还通过应用双次喷射使得混合汽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分两次进行喷射,促进了燃油与周围新鲜空气更均匀的混合。但是,当年可应用双次喷射的范围尚受到限制:负荷太低时受到喷油系统最小喷油量的限制,而3000r/min时又受到电控单元输出功率及再充电时间的限制。当然,现在由于喷油器和电子控制技术的进一步发展,这些限制已不成问题了。

(2)充量运动
    在汽油发动机受爆燃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高的燃烧稳定性,其中滚流阀的控制起着十分重要的作用。通过关闭滚流阀使进气充量产生的高强度滚流运动能明显改善混合汽的形成(见图21)。当滚流阀完全打开的时候,在与进气同步喷射时充量流动使燃油喷束向下朝活塞运动,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,燃油量中很少有呈液态状的,到点火时刻时已形成了非常有利的均匀的入分布。

在从怠速一直到3000r/min的特性曲线场范围内,滚流阀是始终关闭的,以便确保良好的混合汽形成和稳定的燃烧,这样就能够在部分负荷时应用高的残余废气含量稳定运行,并保持高的燃烧效率,而在高负荷时,由于强烈的充量运动而获得良好的均质化,使燃烧速度提高,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,因而奥迪轿车在保持低噪声运行的同时首次达到了如此高的平均有效压力。

(3)稳态全负荷特性
    该机型采取上述优化措施的良好效果反映在全负荷特性曲线上(见图22),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非常宽广的转速范围内都能发出最大功率118kW,因此能够获得低燃油耗的变速器传动设计,并具有运动型汽车的特点。发动机排量小型化后在平均有效压力方面的提高非常明显(见图23)。由于在2.0L-TFSI汽油机上应用了汽油直接喷射技术,与采用进气道喷射技术的老的增压汽油机相比,低转速时的平均有效压力得到了非常明显的改善,而新型1.8L-TFSI汽油机的开发则通过优化缸内充量运动使起步扭矩得到了进一步的提高,特别是在动态扭矩建立方面的改善更加显著,这对提高汽车加速险能非常重要。

(4)动态加速性能
    图24示出了在2000r/min转速时负荷突变的情况。1.8L-TFSI汽油机达到全负荷的时间缩短到了1.2s,而进气道喷射的老机型1.8L-T-MPI增压汽油机则需要1.6s。若考察达到1.5MPa平均有效压力所需要的时间间隔,则当将1.8L-T-MPI汽油机调换成2.0L-TFSI汽油机后加速时间缩短了0.4s,而新型的1.8L-TFSI汽油机还能再减少0.4s,已缩短到了1s以下,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,这对用户来说是非常有利的。

    由于1.8L-TFSI汽油机的稳态和动态扭矩建立得较快,因此汽车能够选择一个具有较大速比范围的变速器,从而获得良好的行驶动力性。图25示出了其在最高两个挡位时的新欧洲行驶循环(NEFZ)燃油耗和机动性,并与2.0L-TFSI汽油机和老的1.8L-T-MPI进气道喷射汽油机进行比较。与1.8L-T-MPI汽油机相比,1.8L-TFSI汽油机的行驶动力性稍有改善,但燃油耗降低了0.8L/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耗却降低了9%。

    1.8L-TFSI汽油机是2004年首次推出2.0L-TFSI汽油机以后奥迪公司汽油机战略的一个里程碑,并再次显示出增压直接喷射汽油机未来具有非常大的潜力。

二、第三代1.8L-TFSI机型
    2009年大众奥迪公司又对EA888汽油机系列1.8L-TFSI增压分层直喷式汽油机进行了多处摩擦优化成为其第二代机型,继而于2011年再次推出了经进一步广泛优化并装备奥迪可变气门定时和升程机构(Avs)机构的第三代1.8L-TFSI机型。这种最新一代机型已经过全新的修改,应用了众多的创新技术,例如集成在汽缸盖中可冷却废气的整体式排气歧管;具有缸内直接喷射和进气道喷射的双重喷油系统以及采用双凸轮轴相位调节器的可变气门机构;应用新型的全电动冷却液调节实施创新的热管理;通过不断地降低摩擦功率、进一步开发燃烧过程以及采用单涡道涡轮增压器和电动废气放气阀等新的增压技术,使得有效功率和燃油效率达到了一个新高度,并能满足世界未来最严格的废气排放标准。

    第三代EA888-1.8L-TFSI汽油机的开发目标是:①以高的通用化率开发1.8L和2.0L机型的模块化组合部件;②搭载于大众集团所有的发动机横置和纵置汽车平台上;③降低机内摩擦;④改善功率、扭矩和燃油耗;⑤进一步改善舒适性;⑥为未来的废气排放标准(如欧VI)作好准备;⑦为应用于所有市场作好准备;⑧提高耐久性适应不断增长的混合动力化和应用于这些新兴国家;⑨进一步减轻质量。

    第三代机型继承了久经考验可靠的带有兰开斯特(Lancaster)平衡装置的曲柄连杆机构,并进一步改善了发动机内部摩擦,为此再次减小主轴承直径,平衡轴部分采用滚动轴承以及优化包括可调式机油泵在内的压力机油循环回路。

    为了改善扭矩特性,继承了2.0L老机型可靠的可变气门机构,并附加集成了排气凸轮轴相位调节器。由于1500r/min转速时的扭矩高达320N·m,因此具有卓越的行驶性能,而且特别是因匹配了合适的变速器速比也达到了较低的燃油耗。

    为这种新一代汽油机开发了一种全新的汽缸盖,而且在这种功率和扭矩等级机型中首次将通往涡轮增压器的排气管集成到这种汽缸盖中。这种水冷整体式废气冷却对降低全负荷燃油耗能起到了决定性的作用。

    为了智能控制发动机的热流量(热管理)开发了一种新型的旋转滑阀模块,用于全电动冷却液调节,例如在发动机暖机运转阶段,能够将发动机冷却液进口完全关闭或者将冷却液调节到最小的体积流量,而在热机运转状态下能够根据负荷要求和外部环境条件迅速而全可变地调整到不同的温度水平。

    为了满足未来欧VI排放标准,奥迪公司首次开发了一种具有缸内直接喷射和进气道喷射的双重喷油系统,通过自由选择喷油模式能够在宽广的特性曲线场范围内降低颗粒排放,而且还降低了燃油耗。

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