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标题: 增压阵线联盟盘点奥迪旗下增压发动机 [打印本页]

作者: jujoinyd 时间: 2014-12-7 12:57
标题: 增压阵线联盟盘点奥迪旗下增压发动机
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有人曾经用“一边是海水，一边是火焰”这句话来形容涡轮增压发动机的特性，而随着发动机的配气技术以及调校方式的日趋成熟，这些原本拥有双重性格的发动机也开始慢慢学会如何理性的控制自己的情绪。奥迪算得上是最先将增压技术推广开来的高端品牌，纵观其产品线，增压发动机阵营已初具规模。
时尚的外观再加之下探的价格，奥迪A1及A3轿车给了年轻人接受奥迪品牌的理由，其受众层面因此得以被拓宽，而与之匹配的必然是更青睐于小排量、经济且高效的动力系统，目前你所能接触到的是EA111型号的1.4升涡轮增压直喷发动机（以下均称TFSI），它装配在奥迪A1上，而奥迪A3轿车则有1.8TFSI发动机可以选择，着眼于未来，还将有1.2TFSI发动机的车型面世，正如我们之前的谍照新闻所说的那样。
● 1.2TFSI发动机
1.2TFSI发动机或许会让你感到有些陌生，其实你也大可不必为此而憧憬着，就在之前我们制作的有关新甲壳虫的选题中《个性结合理性测试全新一代甲壳虫1.2T》，这台1.2升发动机就已经开始与大家慢慢熟络起来，是的，就是这台发动机，它也将搭载于奥迪A1。
1.2TFSI发动机拥有4个气缸，论排量论体积，它是三款汽油发动机中最小的一个，基于全铝材质发动机以及相关结构轻量化的设计，刨去发动机周边像发电机以及空调压缩机等附件后，发动机本体的重量仅为89.5千克（这对于发动机而言已算得上“精瘦”了），重量的把控在一定程度上也使得发动机的结构受到了影响。
奥迪1.2TFSI发动机参数气缸排列形式  直列四缸进气形式  涡轮增压排量（ml）  1197 缸径（mm）  71.0 行程（mm）  75.6 最大功率（马力/转每分钟）  104/5000 最大扭矩（牛米/转每分钟）  175/1550~4100 缸盖/缸体材质  铝/铝特有技术  缸内直喷打开发动机舱盖后，隆起的铝制气门室盖在轮廓上只映衬出了一根凸轮轴，资料里也证实了这点。
在单顶置凸轮轴结构的配气系统中，进气门和排气门之间的关系就好比是绑在了同一条线上的蚂蚱，与那些双凸轮轴结构的配气系统相比，这意味着在进排气的控制上它多少会变得有些捉襟见肘，不过，我个人认为，倒也不必为此而患得患失，结构的精简一方面减轻了重量，另一方面，这对于发动机在运转时的内耗也有着积极的作用，当然，对于绝大多数消费者而言，这样的设计也为他们拉低了购车的门槛，其次，用车的维护费用也会有所降低。纵然结构精简，但这根凸轮轴还是兼顾了驱动燃油高压泵的重任。
1.2TFSI发动机的点火系统采用的是集成式点火线圈，这与一汽-大众捷达的点火方式相同，点火线圈将电压提升后，由发动机电脑发出电压分配指令，电能经过缸线传递至相对应的气缸，而在传递的过程中，缸线会使得电能出现一定程度的衰减，从而影响到火花塞的点火性能。另一方面，当缸线出现老化时，还有可能出现漏电甚至打火的情况，从而存在一定的故障隐患。相比之下，单缸独立点火的工作状态就显得更稳定些。目前，一些主流的发动机例如1.4TFSI、2.0TFSI、3.0TFSI等发动机都采用了单缸独立点火系统。不过，单缸独立点火系统在成本上要高于集成式点火线圈。
说到了内耗，这台1.2TFSI发动机在细节上的优化也主要围绕着这点进行，例如，使用低预紧张力的活塞环以及优化曲轴轴瓦以降低部件之间相互运动时产生的摩擦。依据不同工况发动机对润滑的需求来对机油泵的工作状态进行调整，以此来降低不必要的消耗。
尽快让发动机达到最佳的工作温度也是提高效率的方式之一，1.2TFSI发动机使用的双循环冷却系统采用双节温器控制，对于通过缸体和缸盖不同温度的冷却水产生一个分开的冷却水导向，分别对缸体和缸盖进行大小循环控制。冷启动时只在缸体内开启小循环，使得缸体快速加热，高的缸体温度有利于减小曲柄连杆机构的摩擦，降低驱动磨损，同时缸盖的大循环并不会受到干涉，因此冷却性能更好，降低了进气温度，同时提高了充气效率。
我知道，这台1.2TFSI发动机与你所想象的有一定的差距，至少从定位上来看，它与所服役的车型是有着一定差异的，但还是那句话，它可以拉近你和奥迪A1、A3，乃至甲壳虫的距离，当然，我们也有理由期待心中的那台技术含量更高的1.2TFSI发动机的出现，或许，就在第七代大众高尔夫出现之时。
● EA888型号1.8TFSI/2.0TFSI发动机
EA888型号旗下有1.8升和2.0升两种排量的发动机，二者所使用了相同的技术，只是在排量上有所差别，而在技术方面也基本沿袭了上文中所提到的那些配置，因此，重复的内容在这一部分就不再赘述了。
奥迪1.8TFSI/2.0TFSI发动机参数气缸排列形式  直列四缸进气形式  涡轮增压排量（ml）  1798/1984 缸径（mm）  82.5/82.5 行程（mm）  84.1/92.8 最大功率（马力/转每分钟）  160/4500~6200
180/4000~6000 最大扭矩（牛米/每分钟）  250/1500~4500
320/1500~3900 缸盖/缸体材质  铝/铁
铝/铁特有技术  缸内直喷
虽然同为涡轮增压直喷发动机，但与前面两款发动机不同的是，奥迪所搭载的EA888型号的发动机在排气端，装配了AVS可变气门升程系统，它是通过切换额外安装在凸轮轴上的高角度凸轮来实现增加气门运动行程的，从而排气量得以提高，以此来改善涡轮增压器在低速状态下响应不足的问题。当发动机转速过度至较高的范围后，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。现在看来，这项技术的意义远不止于此，向闭缸技术领域的渗透便拓展了这套系统的作用。
● 搭载EA888型号发动机的车型
这两款发动机搭载于奥迪A4L车型，而2.0升排量的发动机则取代了原先搭载于第六代奥迪A6L那台同排量发动机，满足了第七代奥迪A6L入门级车型的需求，在Q系列车型中，该型号发动机同样有所建树。
-- 奥迪A3
-- 奥迪A4L
-- 奥迪A5
-- 奥迪A6L
-- 奥迪Q3
-- 奥迪Q5
● EA113型号2.0T发动机
EA113型号的2.0 TFSI凭借其宽泛的扭矩输出、优异的平衡性和良好的经济性完美结合，并连续获得06、07和08年的沃德十佳发动机称号。通过数据的调校，这台2.0TFSI发动机可呈现出不同的状态，其最大功率覆盖了170马力至270马力区间，充分满足了不同定位车型的需要。
   奥迪2.0 TFSI DOHC 技术参数排量  1984毫升气缸排列形式  直列4缸缸径  82.5毫米行程  92.8毫米升功率  63.0千瓦（85.7马力）/升~
100.3千瓦（136.4马力）/升最高转速  6000rpm 最大功率  170马力（125千瓦）/4300rpm~
271马力（199千瓦）6000rpm 最大扭矩  280牛米/1800~4200~
350牛米/2500-5000rpm 特有技术  铝合金缸盖、缸内直喷、双平衡轴
由凸轮轴控制的高压泵将燃油压入高压共轨管，再由ECU控制直接伸入气缸的喷油嘴喷油，其压力高达110bar。
以曲轴双倍转速转动的两个平衡轴抵消了发动机内部运动惯性，并保证了高标准的发动机声响效果，这是四缸发动机所能达到的最出色表现
该四气门缸盖采用低摩擦凸轮滚子挺杆配气机构，气门采用充钠冷却保证其正常的工作温度。进气歧管中装有进气导向阀门，由一台步进电机调节，这样就可以根据发动机转速及负荷情况恰当地控制空气的流动。燃料和空气混合气体在燃烧室内均匀分布，可自然提升动力，使得在较大的发动机转速范围内的每个工况点上都能迅速且充分地燃烧。进气口几何形状与自然吸气式FSI发动机相同，这样能产生更强的旋流，既保证了工作的精确性又能提高防爆震等级，从而提升发动机的工作效率。因此，涡轮增压发动机的压缩比可达10.5：1，这个数字原本只有自然吸气的发动机才能达到。
● 搭载车型
EA113系列的2.0TFSI发动机主要搭载在老款的A6L以及奥迪TT车型上。搭载于不同车型的同一发动机也有不一样的调校，其中，奥迪TTS车型匹配的EA113 2.0TFSI是这个发动机阵营中的最强型号,搭载K04涡轮，拥有272马力（199千瓦）/6000rpm的最大功率和350牛米/2500~5000rpm的最大扭矩。
-- 奥迪A6(C6)
-- 奥迪TTS
● 新技术
把目光着眼于未来，进一步提高燃油经济性是这一级别发动机较为重要的攻克目标，为了解决燃油直喷系统在喷射方面的缺陷，这台1.8TFSI发动机又将歧管喷射系统重新带回了人们的视线。
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。
『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。』
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。为什么是这样的设计？
缸内直喷系统所运用的分层燃烧技术实现了稀薄燃烧，相比于普通的燃烧技术，其优势在于它可以让混合气在空燃比更高的状态下（燃油少，空气多）完成燃烧，提高燃油效率，不过，这种燃烧技术也会产生一定的副作用，在稀薄燃烧（氧气过量）的工况下，气缸内多余的氧气与气缸内存留的氮比较容易发生强烈的反应形成氮氧化物，它对尾气排放的影响很恶劣，此前，提高三元催化器的能力是弥补这一弊端的重要方式，随之而来的便是制造成本的提升，这种得不偿失的技术在一些人眼中已被划分到鸡肋范畴。但这样的声音并没有动摇工程师们继续研发分层燃烧技术的决心，他们面临的最重要的问题就是如何从根本上解决分层燃烧技术的劣势。
从目前来看，加入歧管喷射系统是个不错的方案，它专门用于发动机低负荷的工况，这样，尾气质量以及三元催化器的工作压力都能得到改善。
● 2.5TFSI直列五缸发动机
国际发动机大奖由76位来自世界各地汽车媒体人组成的评审团选出，在2.0升至2.5升级别中，这台由quattro公司负责开发的2.5TFSI发动机凭借涡轮增压和缸内直喷技术曾先后三次获取殊荣，在评审团看来，搭载了这台发动机的奥迪RS 3 Sportback、TT RS Coupe 及 Roadster车型无论是在动力响应上还是在排气的声浪方面都有着别样的表现。
燃油缸内直喷以及涡轮增压两项主力技术汇集一身的2.5TFSI发动机采用直列五缸结构，其拥有最大340马力（250千瓦）的动力，并且这一峰值数据可以从5400转/分钟持续至6500转/分钟，在扭矩方面，450牛?米的峰值扭矩更是从1600转/分钟可持续至5300转/分钟。这是一副典型的涡轮增压发动机的参数，不大的排量却可以缔造出如此耀眼的数据。在不改变机械结构的基础上，仅对发动机电脑数据进行调整，这台发动机的最大输出功率便可提升至473马力（348千瓦）。
● 搭载2.5TFSI发动机的车型
它是奥迪性能车的专属，奥迪RS 3和奥迪TT RS车型都在使用它，此外，它装配在奥迪quattro概念车身上也显得恰如其分。
-- 奥迪RS 3
-- 奥迪TT RS
-- 奥迪quattro概念车
为了向经典致敬，在30年后，奥迪基于RS5平台开发出了一款同样名为quattro的概念车，它与老quattro的样子有着明显的不同，车身的外观流露出了强烈的侵略性，随处可见的锋利线条好像是在对被尘封多年而宣泄着不满。虽然，不同时代下的quattro在外观上是迥异的，但你不能否认它们在属于各自的年代里是杰出的，在它的身上你不太容易能找到与之前车型的雷同的设计，不过，精神的延续则更加可贵。
● 曾经的直列五缸发动机
这并不是奥迪第一台使用直列五缸结构的发动机，早在奥迪100车型上就曾经搭载过一台五缸汽油发动机，在那时，这台五缸发动机就像现在的2.5TFSI发动机一样特立独行，其所采用的机械燃油喷射系统在技术含量方面远远超过当时盛行的化油器，其中最为重要的一点是可以实现气缸多点喷射（什么叫多点喷射），要知道，这对于化油器来说可是天方夜谭，不过，它并没能得到广泛推广，主要原因是它极大的增加了汽油的消耗，因为机械喷射结构对于所有气缸并无法实现有针对的调配，只能局限在喷与不喷间，而当一个气缸需要燃油时，其它气缸也只能被喷油，这样做显然太过“奢侈”，另一个原因在于它的制造成本。这反而使价格低廉且稳定可靠的化油器喷射系统更受人们的青睐。不过，这在一定程度上也彰显了奥迪在技术上的开拓精神。
现在，你还有机会在修理厂碰到这些老车，但面对它们所面临的问题，即便是经验丰富的老师傅也会显得有些束手无策，这并非取决于技艺，因为，与这些车型相对应的配件实在太少了，有时候为了寻找一个合适的密封垫片则要耗费很长时间。不管怎样，机械喷射系统还是书写了一段历史。
● 3.0TFSI机械增压发动机
3.0TFSI发动机是奥迪家族唯一一台单独使用机械增压器的发动机（我们所熟知的1.4TFSI发动机也有机械增压和涡轮增压并存的版本），从机械结构以及工作特性来看，它并不存在涡轮增压发动机的烦恼，也无需为动力的衔接而去苦苦追求完美的调校。这台3.0TFSI机械增压发动机在奥迪A5、A6L、A7、A8以及Q7车型上都在使用。
为了适应不同车型的定位，这台3.0TFSI发动机的功率调校涵盖了272马力至333马力区间，共4种不同的调校。例如，低功版奥迪Q7搭载的3.0TFSI的功率为272马力，而高功版的车型所搭载的3.0TFSI发动机的功率为333马力。
这是一台在2010-2012连续三年入围沃德十佳发动机榜单的发动机，可见奥迪在发动机技术的领域实力强大，333马力的最大功率、440Nm的峰值扭矩，以及高达111hp/L的升功率让这款发动机在同排量车型中鹤立鸡群。
   奥迪3.0TFSI发动机参数气缸排列形式  V型六缸进气形式  机械增压排量（ml）  2995 缸径（mm）  84.5 行程（mm）  89 最大功率（马力/转每分钟） 245/5500~6500
333/5500~6500
最大扭矩（牛米/转每分钟） 440/2900~5300
550/1759~2750
缸盖/缸体材质  铝/铝特有技术  铝合金缸体、缸内直喷
此款发动机综合了轻量化、机械增压、缸内直喷等先进技术，使得其不仅是在动力方面有突出表现，燃油经济性方面在轻量化及直喷+均质燃烧的作用下油耗仅为9.5L/100Km。这是动力性和经济性平衡的完美诠释，难怪连《AMS》（一份德国汽车杂志，中国俗称“车评”）对于这个数据都表示惊讶，称其为“伟大的成就”。
硅铝合金铸造的曲轴箱和缸体为这台发动机减轻了不少体重，曲轴箱仅有33公斤，包括增压器在内的整机也只有189公斤而已。
3.0TFSI发动机使用了罗茨式机械增压器，两个四叶旋转活塞可以每分钟2万3千转的速度为发动机提供压缩空气。在某方面机械增压与涡轮增压相比有天生的优势，靠曲轴驱动的机械增压器可从怠速开始介入且响应速度也较快（涡轮增压靠废气驱动，由于自身转动惯量影响涡轮需要足够的废气才能驱动，加速下的延迟问题也是其最难克服的困难），使得这款发动机在2900rpm-5300rpm转速下获得440牛米的扭矩。
机械增压器布置于呈90°夹角的气缸的进气歧管处，显然增压后的进气路径很短，这意味着更快的油门响应。这款发动机可以轻松达到6500rpm，并在5500rpm时达到333马力（245Kw）的额定功率。官方资料显示，搭载3.0TFSI的奥迪S5 Coupe 百公里加速时间仅需4.9秒。
● 搭载3.0TFSI发动机的车型
-- 奥迪A4L 50 TFSI quattro
-- 奥迪S5
-- 奥迪A6L 50 TFSI quattro
这款发动机目前已经广泛应用在大众集团旗下品牌当中，目前奥迪旗下的S5、A6、A7、A8、Q7等车型均分别搭载了不同功率版本的3.0TFSI发动机，过去的4.2FSI产品阵线已经被全面取代。
『奥迪A7和A8L都搭载了3.0TFSI发动机，并且
在A8L上该发动机有两种高低功率不同调校』
-- 奥迪Q7
『奥迪Q7车型也搭载3.0TFSI发动机』
● 4.0TFSI双涡轮增压发动机
在法兰克福车展上，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去年的同的特性，“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，此前，我们的编辑专程去德国试驾了这款车，详情请查阅《性能与优雅结合慕尼黑试驾全新奥迪S7》』
『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』
   奥迪4.0TFSI发动机基本参数发动机/参数类型  高功版（搭载于S8车型）  低功版（搭载于S6、S7车型）排量  3993ml  3993ml 气缸数及排列形式  V8  V8 最大功率  520马力（382千瓦）/5800rpm 420马力（309千瓦）最大扭矩  650牛米/1700~5500rpm  550牛米/1400~5300rpm 供油方式  缸内直喷  缸内直喷发动机特有技术  气缸按需运行  气缸按需运行
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。
◆ 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。
编辑总结：
通过多年的积累，奥迪对于涡轮增压发动机的调校经验已趋于完善，我的意思是那些所谓的动力响应迟滞问题依旧存在，但它可以很好的隐藏在动力曲线的背后。不过，奥迪对此并不打算就此罢手，它们要彻底修复瑕疵，在刚刚结束的巴黎车展上它们向外界展示了电动涡轮技术，或者这将开启增压发动机的新篇章。（图文/汽车之家

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