第"3.5代"EA888发动机主打高效能理念②

2015-05-18 19:02:34来源: 盖世汽车网

第三代2.0升发动机和第三代升级版产品,进气门关闭时的活塞位置对比图。传统燃烧过程中,进气曲柄角通常在190到200度之间;升级版燃烧过程中,部分负载工况下的进气曲柄角为140度,在活塞距离下死点还有一段距离的时候,进气门就已经关闭。为了保证气缸内平均压力值与传统发动机相同,需要流入充足的空气量,这就要求吸入管压力提高,降低节流量,减少气流动力损失

    可实现的效能提升直接依赖于缩短了进气门打开的时间以及可选择的几何燃气压缩比。进气门开启时间越短,燃气压缩比越高,则理论燃油效能也就越大。但是较短的进气时长和较高的燃气压缩比限制发动机无法满足高负载需求,不仅会造成动力不足,还会引起强烈的敲缸噪声。全新TFSI发动机为了获得整体最优,在进气侧采用了奥迪阀门升程系统。在该系统的辅助下,当车辆处在部分负载工况时,进气门开启时间对应的曲柄角为140度,高负载下进气曲柄角会相应增大。满负载进气时长以及有效的燃气压缩比要根据具体的负载等级确定,目标等级越高,进气时间就越长,燃气压缩比也就更低。


第三代升级版TFSI发动机在四个冲程中的效能提升比例分布图。降低节流量提高了进气阶段效能,较低压力提高了压缩阶段效能,较小的燃烧室容积提高了燃烧过程效能。

    第三代升级版发动机利用提前关闭进气门来管控燃烧过程,不过在奥迪公司的早期调查中,工程师们也探究了经典的阿特金斯方法,即滞后关闭进气门。研究发现,提前关闭进气门的燃烧过程在部分负载工况下,始终展现了优良的燃油效能;而额外使用涡轮增压器,使得在较短的进气门开启时间前提下,也可以满足了相对较高的负载要求。提前关闭进气门的理念,可以在一个很大的负载范围内,达到提高燃油效能的目的。


气流运动图。左图表示第三代发动机气缸内的气流运动;中图表示如果采用第三代升级版发动机的正时设定,第三代产品的气流运动将减低2/3;右图表示设计调整保障了第三代升级版发动机的气流运动。

    第三代升级版EA888发动机出现了很多设计变动,例如上文提到了应用在进气侧的奥迪阀门升程系统。通过缩减燃烧室容积,燃气压缩比从9.6提高到了11.7。工程师把燃烧室顶盖的高度下调了0.9毫米,进气阀和排气阀的直径略微减少,位置也发生了轴向下移。火花塞、高压喷油嘴的位置和活塞的形状,都根据全新燃烧室的结构进行了适应性调整。

    在降低进气门开启时间和阀门升程的前提下,保证有效的气流运动是一项重大挑战。提前关闭进气门增大了从蜗旋产生到最终燃烧之间的时间间隔,因此气流运动逐渐耗散的时间也被拉长。除此之外,高压缩比活塞(活塞头凹陷程度减少)也对蜗旋的形成和保持有着不利影响。为了解决这个问题,奥迪专门研发了新式进气通道,在进气门区域附加了遮挡元件,以及优化了活塞头凹陷处形状,这些都有利于产生更高水准的蜗旋。

关键字:主打  理念

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/0518/article_10834.html
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