混合喷射+闭缸 解析奥迪传统动力新技术

2012-07-13 16:28:00来源: 互联网

    受到一些客观因素的制约,新能源技术在接下来的很长一段时间里都会漫无目的的游离于瓶颈之间,相比之下,春意盎然的传统动力依旧在汽车族群中大放异彩,但与以前不同的是,它并不会为了达到某个动力级别而野蛮地生长,就在等待新能源动力技术化茧成蝶之时,传统动力也在完成着属于自己的救赎。

    “T”这个字母在发动机领域是高效的标志,无论是排量大小以及气缸数量的多少,有越来越多的发动机都投靠了“T字营”,增压器可以将每一滴燃油进行充分的压榨以得到更多的动力输出,而直喷技术的运用则可以将一滴燃油划分成很若干份,这样,就会使得每一滴燃油得到更为充分的利用。与“T”字母一样,提及直喷技术,大多数人脱口而出的都是“FSI”这三个字母,巧合的是,在这些人的印象中,“T”和“FSI”好像是出自一家集团,那么,TFSI这个组合就显得顺理成章了。

全新4.0TFSI发动机亮点解析

    在去年的法兰克福车展上,奥迪发布了全新奥迪S8、奥迪S7 Sportback、全新奥迪S6和新奥迪S5等多款新一代奥迪S系列车型。从奥迪车系的命名规则来看,车系前面字母的变化意味着车款的定位以及不同的特性,“S”则代表着车型在原有基础上仅对发动机部分进行提升(更加让人感到热血的RS版车型则会对整车性能进行全面的提升),上面所提到的4款车中,除新奥迪S5外,其它3款均搭载了这台新的4.0TFSI发动机,在动力上,以这样的机械基础来看,它自然配得上“S”的头衔。但对于那些足够理性的人来说,他们同样会关注到在激情背后的东西。

『2013款奥迪S8搭载的4.0TFSI发动机为高功版』

2013款奥迪S7也搭载了低功版的机型

『2013款奥迪S6搭载的是4.0TFSI低功版,相比之下,有更多的人垂涎于奥迪S6旅行版』

   

    这台90°夹角的4.0升V8 TFSI发动机拥有高低功率两种不同版本的调校:在奥迪S6(含旅行版)、S7车型上搭载的是低功率版,拥有420马力(309千瓦)的最大功率和550牛•米的最大扭矩,而S8车型搭载的高功率版本可输出520马力(382千瓦),扭矩也达到了650牛•米,轻松超越了上一代S8车型所使用的那台5.2升V10自然吸气发动机。匹配7速Stronic双离合变速箱或8速自动变速箱。而这台4.0TFSI还装配在了宾利欧陆GT上。

气缸按需运行(cylinder on demand)系统

    狂荡不羁的美国人一向喜爱大排量V8发动机所特有的畅快,好像也只有这一级别的发动机才能弘扬最纯粹的美国文化,但到了后来,执拗的美国人也开始有了些妥协,在保留原有特性的基础上,断缸变排技术的运用,使得这类发动机也有了乖巧的一面。是的,我们需要性能出众的大马力发动机,这台来自奥迪的4.0升V8双涡轮增压发动机也装配了类似的技术。

    在高速巡航时,变速箱会积极地升至最高挡,以将转速维持在尽可能低的范围内,但对于一台8缸发动机而言,即便是在最经济的工况下,它也不会有着太过出众的油耗表现。气缸按需运行(cylinder on demand)系统可以最大程度的改善8缸发动机在经济工况下的表现,这对于奥迪的工程师来说并非难事,他们只需要在原有的AVS系统的基础之上进行升级便能达到这一需求,即在进排气两侧的凸轮轴上安装一套零行程的凸轮便可实现,也就是说,当AVS执行元件将凸轮切换为零行程时,此时进排气两侧的凸轮轴则无法驱动气门完成进排气动作,与此同时,喷油系统停止了对相应气缸的燃油供给,点火系统也会停止工作。在这样的状态下,发动机电脑会根据车辆的负载以及发动机的工况来对动力输出进行调配,从数据上来看,V4发动机的扭矩输出可以在120牛•米至250牛•米之间进行变化。

一专多能的AVS系统

    在我们所能接触到的车型中,奥迪的AVS可变气门升程系统最初是装配于第7代奥迪A4L所搭载的2.0TFSI发动机中,它的主要功用是通过切换不同角度的凸轮来实现气门升程的变化,以改善依靠废气驱动的涡轮增压器的反应。但在4.0TFSI发动机上,受气门室以及凸轮轴的结构所限,原先用于改善涡轮增压器在低转速下相应的高角度凸轮则不得不为气缸按需运行系统做出牺牲,即换装零角度的凸轮来实现零气门升程。虽然,我们没有掌握充足的证据来证明我们的说法,但这种猜测合乎常理,日后有机会定为大家奉上图文并茂的内容。

如何控制发动机震动及噪音

    考虑到运转的平顺度,这个动作是有据可依的,被停止的4个气缸(2、3、5、8四个气缸被停止)交错于以V型排列的8个气缸之间,此时,这台发动机相当于一台V4发动机,利用相互间的运动来抵消掉因进行着无效运动的气缸所带来的震动。而为了减轻活塞与气缸之间的摩擦,工程师则在气缸内壁上附了一层DLC类金刚石碳涂层,事实上,奥迪旗下的多款发动机都采用了这样的涂层。此外,采用主动电子控制的发动机悬置依靠定向计数脉冲也可以削弱低频震动,从而减少震动从车体传入车内。

    降噪的最后一层屏障是位于车内的主动消声系统(ANC),它可以进一步扼制发动机震动给驾驶舱内造成的影响,利用内嵌在车顶篷中的四个麦克风检测噪音,当系统在检测到噪声后会通过音响系统发出与噪声反相的声波,这原本是一项音响的主动降噪技术,在手机以及耳机上也有相应的运用。

解读TFSI的亮点

    工程师会针对气缸及排量的变化对涡轮增压器也进行相应的调教。首先,从结构上来说,为了满足“V4发动机”的使用需要,这台4.0升V8双涡轮增压发动机在排气歧管的布局上会变得更为复杂些,利用双涡管技术,来改善在气缸按需运行工况下涡轮增压器的响应不足的问题。

4.0TFSI技术亮点总结

    在数据方面,这台4.0TFSI发动机已经全面超越了原先服役于奥迪S8的那台5.2 V10发动机的,不仅如此,4.0TFSI发动机的技术更先进,燃烧效率更高,更符合当下形势的需求,估计用不了多久,它便会出现在奥迪R8身上,可能你已经想到了奥迪R8与兰博基尼盖拉多之间的关系,但从兰博基尼的工程师口中,我们得到的说法却是“无论如何一定会坚守自然进气发动机的底线”。事到如今,竟然还敢嘴硬。

全新1.8TFSI发动机亮点解析

    奥迪还发布了一台新的1.8TFSI发动机,在它身上你也会发现一些新的技术理念,奥迪A5将会率先成为新发动机的展示平台。

    先来介绍一下它的基本情况,这台4缸发动机的排量为1798毫升,这与奥迪A4L以及大众迈腾所搭载的1.8TFSI发动机相同。在动力方面,125千瓦的最大功率出现在当发动机运转至3800转/分时,而320牛•米的峰值扭矩则可以从1400转/分坚持到3700转/分,如果为其搭配一台手动变速箱,一辆奥迪A5的0~100千米/时的加速过程可在7.9秒内完成,这与厂商公布的现款奥迪A5 2.0TFSI车款的成绩不相上下。在动力不输的同时,排量的缩减可以使发动机在经济性方面从根本上获得更宽泛的拓展空间,从产品说明上我们也确实看到了这点。

直喷+歧管喷射混合喷射模式

    最为引人注意的是这台全新的1.8TFSI发动机所使用的燃油喷射系统,喷油压力在极限的情况下最高可达到200Bar, 而150Bar的最低燃油喷射压力也要高于其它品牌所使用的直喷系统。喷油压力越高则可以将燃油打的越散,以增大每一滴燃油的燃烧面积,提高燃油的利用率,进而达到省油的目的。另外,在喷射系统的结构上它也有着其它品牌不可比拟的优势。

『这张图可以让大家更清楚的了解TFSI发动机的缸盖结构,但图中所展示的是2.8FSI V6发动机右侧缸体的缸盖,对于自然进气发动机而言,AVS系统被布置在进气侧与可变长度的进气歧管相互配合,而4缸的涡轮增压发动机则会把该系统布置在排气侧。』

    工程师对燃油喷射方面进行了特别的改进,它将直喷技术与传统燃油喷射技术相结合,在低负荷工况下,安装在进气歧管处的喷油嘴在进气行程时会打开喷孔进行喷油,这个过程与普通多点电喷发动机相同,而在高负荷情况下,直喷系统会全权代理气缸的燃油工作。为什么会是这样的编排?直喷技术不是比普通喷射更精准吗?怎么反而直喷还要依靠普通喷射来达到更好的燃烧效果呢?

    在低负荷的工况下,通过直喷系统释放到气缸内的燃油虽然已经达到了很好的雾化效果,但由于气缸的进气量不够充分,以至于在气缸内无法形成最佳的空气燃油比例,从某种角度来说,混合气是处于偏浓的状态。而在进气阶段,通过位于进气歧管处的喷油嘴进行少量喷油,这样,在燃油被输送至气缸内的途中便可进行与空气的混合,待这部分混合气进入气缸时,缸内直喷系统再根据发动机工况需求进行混合气加浓的工作。而据我们推断,采用这样的设计还有另一个目的,我们都知道直喷技术可以使燃油达到更好的雾化效果,提高燃烧效率,但因此而产生的副作用也很明显,由于温度过高,气缸内存留的氮、氧会发生强烈的反应形成氮氧化物,这对尾气排放的影响很恶劣,无形中加重了三元催化器的负担,而传统的缸外喷射则可以最大程度的弥补直喷系统的缺陷。当然,类似的混合喷射模式也只是为了追求更为极致的燃烧效果而已。

    以上有关混合喷射的内容并非出自官方的产品说明,若日后有机会求证一定第一时间通报给大家,如果你对这方面比较了解也请不吝赐教,但语气不要太尖酸呦~

AVS系统和涡轮增压器

    这台4缸发动机是没有气缸按需运行需求的,所以,被保留下来的AVS系统还是像往常一样可以通过对两个不同角度的凸轮的切换来实现气门在升程上的变化,大角度(60°)的凸轮可以增加气门开启的行程,以扩大排气的节流面积,从而改善涡轮增压器在发动机低转速下的响应,待转速过度至较高的范围,AVS系统会把常规的凸轮(角度为30°)切换回来,依靠可变正时系统来调节呼吸,使得进排气的效率维持在一个较均衡的层面上。当然,对于奥迪来说,如果需要实现闭缸技术,那么在AVS基础上稍加改动即可,完全不是什么难事。

    涡轮增压器也是全新设计的,从性能上来看,它可以蓄积更高(1.3Bar)的压力,以向气缸压入更多的空气,这便可压榨出更多的动力,再加之电子控制的泄压阀在增压数值上的精准控制,这就是这台1.8TFSI在动力表现不输给比它排量更大一些的2.0TFSI发动机的原因了吧。涡轮增压器的本体还采用了全新的合金材料,这种材料在耐高温(最高可承受980摄氏度的高温)方面更为出众。

电子冷却系统

    这台1.8TFSI发动机还做到一些值得炫耀的事。闪光点出现在发动机的冷却系统,传统的冷却系统是依靠机械水泵的旋转来维持冷却液在发动机冷却系统中的循环,而为了满足发动机的工况需求,冷却系统又有大、小循环之分,石蜡型节温器凭借其物理特性可对此进行控制,但由于其自身结构单一,所以,在灵活度方面还是有所欠缺。

    奥迪的这台1.8TFSI发动机采用了一套全新的电子冷却系统,它具备两套控制元件分别对发动机本身以及机油的温度进行控制,其中,负责冷却发动机的部分则由一个电控开关来控制冷却液的循环路径,以使得在发动机启动初期,可以尽快达到最佳工作温度。而对机油的温度控制则可理解成间接对涡轮增压器进行冷却,由于采用的是电子水泵,所以即便是在发动机熄火后,它也可以维持一段时间的运转,已帮助机油温度尽快回落。

1.8TFSI技术亮点总结

    这台发动机会代替2.0TFSI吗?这个问题听上去挺有建设性的,但细想后又觉得似乎没有太大的必要,但可以肯定的是,这台全新1.8TFSI发动机所涉及到的理念一定会在奥迪的各发动机之间完成相互的渗透。当然,也包括排量更小的发动机,特别是那套混合喷射系统,虽然,在制造成本上或许会延缓推广的进程,但在模块化生产运作最为成功的奥迪,这些似乎也仅是时间的问题。

编辑总结:

    文中介绍的这两台发动机是奥迪新推出的动力总成,从中我们看到了未来传统动力的发展趋势。首先可以肯定的是,将会有越来越多的自然进气发动机被排量更小的增压发动机所取代。其次,发动机的电子集成度会越来越高,这两台发动机的冷却系统均采用了电子水泵进行驱动,传统的节温器也被电子装置武装了起来,从而提高了对发动机热量的管理效率。

    同时你也会发现它们都装配了自动启停系统,在奥迪的部署规划中,自动启停系统将会成为奥迪动力的标准配置。试想下,如果每辆车都具备这个功能,那一段时间下来,因汽车尾气给环境带来的影响一定会有着相当明显的改善。

    这两台发动机还向我们展示了一些“新”理念,例如4.0TFSI发动机的的气缸按需运行系统,它可以在特定的条件下关闭4个气缸让发动机“偷个懒”,而全新1.8TFSI则为我们讲述了歧管喷射和缸内直喷协同工作的好处。好吧,你们一定会说这不是奥迪的技术,其它品牌早就使用过了。但现实情况是,那些品牌并没有将这些技术成功地推广,而奥迪或许有这个能力。

 

关键字:混合  喷射  解析  奥迪

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0713/article_5639.html
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