所以，澎湃、環(huán)保還省油的發(fā)動(dòng)機(jī)，如何煉成？

雖說(shuō)新能源已經(jīng)占據(jù)了車市的半壁江山，但內(nèi)燃機(jī)還遠(yuǎn)未到要退出歷史舞臺(tái)的時(shí)候，而只要內(nèi)燃機(jī)一天尚存，其升級(jí)進(jìn)化就不會(huì)停止。至于其前進(jìn)的方向，其實(shí)標(biāo)題便揭示了——在動(dòng)力體驗(yàn)要一如既往變強(qiáng)的同時(shí)，還得有著更潔凈的排放，以及更低的油耗。

按照目前汽車工業(yè)的技術(shù)水平，上述三項(xiàng)其實(shí)隨便挑一項(xiàng)來(lái)達(dá)成，對(duì)叫得上名的幾乎所有車企而言，其實(shí)都是輕而易舉的，但要同時(shí)實(shí)現(xiàn)，那就真有一點(diǎn)挑戰(zhàn)性了。只是難做并不意味著不可能，比如在上汽大眾途昂Pro上實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首搭的第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)，就是一個(gè)迎難而上且獲得成功的極佳案例，我們不妨看看它都用上了什么“外星科技”，才實(shí)現(xiàn)了這看似不可能的任務(wù)。

師承保時(shí)捷911 Turbo——可變截面渦輪

要說(shuō)EA888這一系列發(fā)動(dòng)機(jī)有什么標(biāo)簽是所有人都會(huì)想起，那我覺(jué)得“渦輪增壓”肯定算其中呼聲最高的一項(xiàng)。所以談到EA888的升級(jí)換代，渦輪自然也是大眾首先會(huì)想到的環(huán)節(jié)。 

相信對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)有所了解的讀者都曾耳聞，在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，渦輪尺寸大小的敲定，曾經(jīng)是個(gè)需要取舍妥協(xié)的矛盾體。要是選個(gè)大一點(diǎn)的渦輪，那最高進(jìn)氣量/增壓值都可以相應(yīng)變大，發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值輸出會(huì)更強(qiáng)，但由于其本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大了，以至于中低轉(zhuǎn)速時(shí)很難被完全吹動(dòng)，產(chǎn)生所謂“渦輪遲滯”，日常行車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制性就差了。反之如果為了中低轉(zhuǎn)表現(xiàn)選個(gè)小渦輪，遲滯問(wèn)題可以得到解決，但最大進(jìn)氣量/增壓值又有了瓶頸，發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值輸出就會(huì)弱一些。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，要馬力就只能接受車子變更不好開(kāi)，而要車子好開(kāi)馬力上就得有犧牲。

但成年人就是想全都要，那有什么方法呢？天空飄來(lái)六個(gè)字——可變截面渦輪。這里的可變截面，指的是安裝在渦輪排氣端殼體上的導(dǎo)流葉片角度可變，通過(guò)不同角度引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣來(lái)吹動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子，可以實(shí)現(xiàn)類似給渦輪裝上變速箱的功能，在低速時(shí)可以更快讓其加速（但最高轉(zhuǎn)速有限），在轉(zhuǎn)速上去后又可以更進(jìn)一步提升高專區(qū)間的持久力，最終實(shí)現(xiàn)的結(jié)果就是一個(gè)渦輪同時(shí)兼?zhèn)淞诵〕叽缛菀状祫?dòng)延遲低，以及大尺寸高增壓值高流量的特性，反映到內(nèi)燃機(jī)整體性能上，則為中低轉(zhuǎn)速區(qū)間的控制性以及高轉(zhuǎn)速時(shí)極限輸出數(shù)據(jù)都能達(dá)到較優(yōu)秀的水平。 

以第五代EA888為例，在可變截面渦輪的加持下，能實(shí)現(xiàn)1700-4500rpm持續(xù)輸出高達(dá)400Nm的峰值扭矩，5000-6500rpm持續(xù)爆發(fā)200kW峰值功率的驚人指標(biāo)。其中尤為值得一提的是跨度達(dá)到1500rpm的功率平臺(tái)，這意味著全力加速時(shí)，幾乎每次換擋轉(zhuǎn)速掉落后，發(fā)動(dòng)機(jī)依然能維持最大功率輸出，可帶來(lái)的實(shí)際動(dòng)力體驗(yàn)，用“源源不絕”四字形容絕不為過(guò)，也是途昂Pro這么一款大型SUV憑借2.0T四缸變可實(shí)現(xiàn)（實(shí)測(cè)）7.4秒破百加速成績(jī)的先決條件。

哦對(duì)了，為了最大程度提升燃油效率，第五代EA888還是一款全工況下的米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，200kW的峰值功率對(duì)于一眾奧拓循環(huán)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)都算得上是非常強(qiáng)悍的輸出了，而它竟然是不以功率見(jiàn)長(zhǎng)的米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)？這不欺負(fù)人嗎？由此也可以看得出可變截面渦輪在高轉(zhuǎn)速/高增壓/高進(jìn)氣量工況下，天花板究竟有多可怕。 

說(shuō)起來(lái)，可變截面渦輪其實(shí)并不是特別新鮮的技術(shù)，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是絕大多數(shù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)配，但挪到汽油機(jī)上技術(shù)難度就暴增了，主要原因在于排氣溫度高得多，1000℃以上屬于常態(tài)，這惡劣工況對(duì)活動(dòng)機(jī)械部件來(lái)講壓力還是不小的，比方說(shuō)第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)上搭載的渦輪本體，就需經(jīng)歷遠(yuǎn)超用戶正常使用強(qiáng)度的極限灼燒-冷卻循環(huán)測(cè)試，并成功通過(guò)，方才最終量產(chǎn)，以保證裝車后的可靠性。另外播報(bào)一則冷知識(shí)：實(shí)現(xiàn)可變截面渦輪汽油機(jī)首次搭載的也是同屬大眾集團(tuán)的保時(shí)捷，那是在代號(hào)997的911 Turbo車型上，家里有這樣的先驅(qū)，所以可以看到后來(lái)此項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的普及與下放，也是由大眾集團(tuán)領(lǐng)軍。

全方位多角度將供油玩兒明白

內(nèi)燃機(jī)的最關(guān)鍵核心就是高效燃燒，而高效燃燒意味著要對(duì)空氣與燃料實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，如果說(shuō)可變截面渦輪對(duì)進(jìn)氣控制帶來(lái)了大幫助，那第五代EA888在供油方面的進(jìn)化，也是值得大書(shū)特書(shū)的。

首先要提及的，便是500bar超高壓噴油（目前同級(jí)普遍水準(zhǔn)為200-350bar）。我們都知道，直噴發(fā)動(dòng)機(jī)與電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別，就在于噴油在缸內(nèi)而非歧管處進(jìn)行，這可以帶來(lái)噴油量控制更精準(zhǔn)、帶走更多缸內(nèi)熱量降低爆震風(fēng)險(xiǎn)幫助提升效率與動(dòng)力等好處，但由于油氣混合時(shí)間大大縮短，也有著混合不勻燃燒不充分增加污染物排放的劣勢(shì)，而提升噴油壓力，可以讓噴油嘴處噴出的油滴直徑更?。ū确秸f(shuō)第五代EA888的油滴直徑僅為6微米），結(jié)合高滾流進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，大大縮短油滴在空氣中蒸發(fā)混合的耗時(shí)，從而解決上述問(wèn)題。 

當(dāng)然，單純提升噴油壓力式不能解決所有問(wèn)題的，甚至可能會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題，比如噴射壓力加大后油束的“射程”是不是就可能更遠(yuǎn)了？要是噴太遠(yuǎn)了沾到氣缸壁，不僅目的實(shí)現(xiàn)不了，而且還會(huì)帶來(lái)“濕壁效應(yīng)”，讓氣缸的潤(rùn)滑變差，機(jī)油劣化速度也加快了，所以第五代EA888還在500bar基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了噴油的分段多次精確控制，趨利避害。

被精確控制的不僅僅是油束的射程，還有就是每次噴油的分量。要知道對(duì)于汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，如果要同時(shí)達(dá)成澎湃、高效、經(jīng)濟(jì)、耐久等目標(biāo)，噴油量其實(shí)是存在最優(yōu)解的，那就是噴油量與進(jìn)氣量盡量接近理論最佳空燃比λ，對(duì)于普通汽油來(lái)說(shuō)這個(gè)魔法數(shù)字大概是14.7，此比例下燃料可在空氣中剛好完全燃燒。

此基準(zhǔn)下如果噴油加濃，可以一定程度降低缸內(nèi)溫度，對(duì)部件耐久性有利，但是會(huì)導(dǎo)致廢氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔锏炔煌耆紵龑?dǎo)致的污染物增加，當(dāng)然油耗也會(huì)水漲船高；如果噴油減少變?yōu)橄”∪紵?，的確可以節(jié)省一定量的燃油，但缸內(nèi)溫度會(huì)升高，部件壓力暴增，同時(shí)因高溫導(dǎo)致的NOX等污染物也會(huì)增加。

目前的電控汽油機(jī)有一臺(tái)算一臺(tái)都是閉環(huán)控制，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)進(jìn)氣與排氣的監(jiān)控，是可以通過(guò)ECU計(jì)算，實(shí)現(xiàn)比較精準(zhǔn)的噴油的，策略上都會(huì)比較接近理想空燃比。但問(wèn)題在于，內(nèi)燃機(jī)的工況是多變的，一方面是出于部件壽命與穩(wěn)定性考慮，在必要時(shí)會(huì)稍稍改變實(shí)際空燃比（比如大輸出加濃），一方面則是系統(tǒng)機(jī)械性能（反應(yīng)速度）所限，拉長(zhǎng)時(shí)間線看空燃比可能可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，但具體到每一瞬間就難說(shuō)了。而第五代EA888的強(qiáng)項(xiàng)，就是在于通過(guò)技術(shù)升級(jí)，能實(shí)現(xiàn)幾乎每一瞬間的空燃比都更趨于接近理想值。

這帶來(lái)的最大好處當(dāng)然就是油耗與排放，尤其是排放方面，第五代EA888是可以達(dá)到遠(yuǎn)高于當(dāng)下國(guó)六B標(biāo)準(zhǔn)的歐七排放的，開(kāi)個(gè)玩笑，在某些空氣污染較大的地區(qū)，甚至可以當(dāng)凈化器來(lái)用。至于說(shuō)高輸出工況下，因?yàn)椴患訚舛赡軐?dǎo)致的動(dòng)力響應(yīng)與缸內(nèi)/排氣溫度過(guò)高等問(wèn)題，則是靠著包括可變截面渦輪在內(nèi)的一眾新裝備來(lái)規(guī)避了。

不讓用戶承擔(dān)環(huán)保的代價(jià)

要讓排放廢氣中的污染物含量降一降再降，發(fā)動(dòng)機(jī)本體對(duì)燃燒的優(yōu)化當(dāng)然是根本，但排氣后處理系統(tǒng)也是必不可少的環(huán)節(jié)。提到這個(gè)我估計(jì)很多車主就要犯愁甚至發(fā)火了，因?yàn)樽源驀?guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，GPF搭載變得普及以來(lái)，后處理系統(tǒng)被堵，需要原地再生，甚至到店維修的情況不絕于耳，大大降低了消費(fèi)者的用車體驗(yàn)。

對(duì)此，很多聲音都說(shuō)這是為了環(huán)保而必須付出的代價(jià)，但像大眾這樣負(fù)責(zé)任的大廠看來(lái)，哪怕環(huán)保有代價(jià)，那也并不能讓用戶來(lái)承擔(dān)。因此，第五代EA888也對(duì)此作出了必要優(yōu)化，最核心的升級(jí)便是采用了緊耦合排氣凈化處理裝置。 

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，該裝置的核心思路在于將三元催化與GPF等后處理單元高度整合，使其變得緊湊，并盡可能安裝在更接近渦輪后端排氣出口的位置。相比起部分車型將后處理安裝在排氣中段（一般位于車底中部）的方案，第五代EA888的這種設(shè)計(jì)，可以讓排氣在未被過(guò)多冷卻，溫度尚在高位的情況下通過(guò)后處理裝置。

大家可能不知道，在材料可承受的安全范圍內(nèi)，通過(guò)后處理裝置的排氣溫度越高，處理效果是相對(duì)更理想的，尤其是對(duì)于GPF而言，因?yàn)槠涓竟ぷ鬟壿嫳闶墙亓魪U氣中以碳煙為主的顆粒物，并在載體中通過(guò)排氣的高溫（一般需要550℃乃至600℃以上）與殘留氧氣二次燃燒掉。要是正常行車時(shí)就能達(dá)到工作溫度，那GPF是可以實(shí)現(xiàn)邊行駛邊無(wú)感再生的，但要是其長(zhǎng)期無(wú)法達(dá)到工作溫度，積存于其中的顆粒物無(wú)法被燃燒，就會(huì)帶來(lái)上面提到的堵塞問(wèn)題。

是的，都知道溫度很重要，但到這里就又回到部件如何承受更高工作溫度的問(wèn)題上了。以正在講的排氣后處理單元為例，第五代EA888上面，大眾就強(qiáng)化了整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料，全部使用了高鎳不銹鋼，關(guān)鍵部位使用鈦合金不銹鋼，并使用了激光焊接技術(shù)。生產(chǎn)過(guò)程中使用了定制化封裝技術(shù)，確保每一個(gè)三元催化載體、襯墊、殼體高度適配。 

至于發(fā)動(dòng)機(jī)本身以及最受排溫影響的渦輪本體，也作了對(duì)應(yīng)的升級(jí)，比如排氣門(mén)就用到了比較常用但有效的中空充鈉設(shè)計(jì)，而渦輪殼體也采用了高鎳鉻不銹鋼材質(zhì)，都使這些部件本身對(duì)高溫的耐受性有了較理想的提升，不至于那么容易因?yàn)楦邷刂丝径А４送鈴那白鞅氵\(yùn)用到的水冷集成式排氣歧管也在第五代EA888上得到了延續(xù)，即便幅度有限，但某程度上還是可以適當(dāng)控制被排往渦輪與后處理系統(tǒng)的廢氣溫度的。

寫(xiě)在最后

至此，關(guān)于第五代EA888如何同時(shí)做到澎湃、環(huán)保還省油，基本就解答完畢，可以說(shuō)每一項(xiàng)新技術(shù)單拎出來(lái)都值得大書(shū)特書(shū)，這款機(jī)器還一次性搭載了那么多，要是展開(kāi)慢慢講，講一天一夜都未必能講完。就我們自己對(duì)途昂Pro的體驗(yàn)而言，這么大的一款SUV，方方正正的造型風(fēng)阻也不低，破百僅需7.4秒，幾乎和一眾小鋼炮大差不差，高速油耗能壓到6.6升每百公里，跟轎車比都不遜色，其實(shí)就這些數(shù)據(jù)便很有說(shuō)服力。 

另外，我個(gè)人覺(jué)得第五EA888的亮點(diǎn)還不僅僅在性能參數(shù)上，作為大眾這種國(guó)際化一線大廠的主力機(jī)型，大家看不到的還有其開(kāi)發(fā)過(guò)程中所經(jīng)歷的一眾數(shù)之不盡、場(chǎng)景多如繁星般的耐久度驗(yàn)證測(cè)試，為的就是讓每位用戶都可以放心買(mǎi)到可靠的產(chǎn)品，如果這都不夠說(shuō)服力，還有“動(dòng)力總成終生質(zhì)?！卑藗€(gè)大字兜底。相比起那些從立項(xiàng)開(kāi)發(fā)到量產(chǎn)上市，從PPT到經(jīng)銷商可能都不到三年的產(chǎn)品，誰(shuí)能讓用戶安心，可謂不言而喻。