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大众2.0T与丰田2.0T,谁更好?

   2020-11-04 726
 一、两个发动机的开发背景
 
1.大众EA888 2.0T
 
大众从上世纪90年代开始尝试将涡轮增压发动机大批量推广到民用车上,主要的目标是实现整车性能的提升。大家非常熟悉的就是最早引入国内生产的帕萨特B5个奥迪A6上使用的5气门的EA113系列1.8T发动机。这一系列发动机后期开发出了2.0T的直喷增压版本,在早期的奥迪A4上使用。
 
从2005-2006年大众推出了第二代的涡轮增压直喷2.0T发动机,代号改为EA888,称为EA888二代发动机。从这个时期开始,大众开始了全面涡轮增压直喷发动机转型,这一系列的发动机非常成功,从此大众奠定了业界领先的均值混合直喷增压小型化发动机的技术路线。目前这一技术路线已经成为业界当前最主流的方案之一。几乎所有的汽车公司都在跟随这一技术路线。随后大众又在2012年和2016年发布了EA888三代GEN3和GEN3B。
 
 
2.丰田8AR-FTS 2.0T
 
丰田其实早在上世纪80年代就开始了涡轮增压发动机的开发,当时丰田的涡轮增压技术主要是为了提升发动机的性能。在1982年,丰田就已经推出了代号3T-GTE的1.8L涡轮增压发动机,随后,丰田的涡轮增压发动机开发在80、90年代达到高潮,推出了一系列增压发动机。
 
 
90年代后期随着日本经济泡沫结束,丰田逐渐停止了高性能跑车和增压发动机的开发,转向美国市场需要的大排量自吸发动机开发和混合动力技术开发。直到2013年左右,丰田重新开启增压发动机产品的开发,不过这次不是为了性能而是要用增压直喷小型化发动机来降低油耗。这就是目前我们看到丰田的增压发动机产品2.0T和1.2T。
 
二、两个发动机技术水平对比
 
1.性能比较
 
大众EA888是大众模块化战略的产品,需要满足几乎大众旗下所有品牌的应用需求。因此第三代EA888发动机的功率覆盖范围非常宽,从低功率版本EA888Gen3B的137kW到常规高功率版本的167kW和1854kW,再到原厂性能版本的213kW,覆盖了从A级到D级入门的动力需求。大众还专门针对高功率和低功率需求采用了不同的发动机设计方案,低功率版本偏重油耗,高功率版本注重性能。后面会展开分析一下:
 
 
丰田的2.0T不用考虑那么多性能版本,目前只有一个性能版本。因为丰田对它的定位比较单一,主要满足横置中型SUV比如汉兰达和纵置后驱豪华轿车的需求比如皇冠和IS。因此丰田2.0T的性能取向基本上折中的,并不考虑极限的高性能。
 
 
2.燃烧系统
 
大众EA888三代采用了两种燃烧系统。偏性能的GEN3采用了传统的奥托循环,而GEN3B采用了米勒循环燃烧系统,压缩比高达11.7。实现方式是:采用进气门早关的方式来实现膨胀比大于压缩比的燃烧,从而降低泵气损失,提高热效率。
 
 
 
 
丰田2.0T采用了阿特金森循环燃烧方式,具体实现方案是:采用进气门晚关的方法,把进入汽缸的空气再压回进气管一部分,这样给活塞加速做功的冲程就长于实际用于压缩的冲程。从而实现降低泵气损失,提高热效率的目的。
 
 
两者的目的都是提高效率,手段类似,都是通过气门正时和凸轮形线来实现,但是具体方案有区别。大众的米勒循环进气门早关,效率更高,性能损失也更大。丰田的阿特金森循环,进气门晚关,效率略低于米勒,但是功率损失也小一些。下面是一个研究结果,显示米勒比阿特金森在油耗上略有优势。
 
 
3.燃油喷射系统
 
两者都采用了了复合喷射也叫双喷射系统。也就是每个气缸有两个喷嘴一个GDI直喷喷嘴加一个PFI气道喷射喷嘴。这样在低速低负荷可以使用PFI气道喷射来降低颗粒物排放,又可以在高速大负荷发挥GDI直喷的性能优势,两全其美。丰田2.0T双喷射技术D-4S
 
 
大众EA888的双喷射系统
 
 
4.气门正时和升程控制系统
 
气门正时方面,两者都采用了调节角度大,反应速度快的中置油压控制阀的VVT可变气门正时系统。气门升程控制VVL方面,丰田2.0T没有可变气门升程,大众EA888三代采用了可变气门升程AVS,并且有两种设计方案:大众EA888 Gen3的气门可变升程系统AVS在排气侧,主要是为了提升低速性能和增压器动态响应。 EA888 Gen3B的气门可变升程系统AVS是在进气侧,主要是为了实现米勒循环。
 
 
5.排气管和增压系统
 
两者都采用了集成在缸盖上的排气管,这样可以降低增压器涡轮机前的排气温度,有利于保护增压器,同时可以减少排温保护加浓,降低油耗和排放。
 
两者都采用了双流道增压器,但是实际上有点区别:
 
双流道就是把发动机的1-4和2-3排气管分成两组,分别的引入增压器涡轮,这样可以避免不同汽缸之间排气的相互干扰,加快增压器相应速度,减少涡轮迟滞。
 
大众EA888 GEN3增压器采用的是尾部双流道,其实不是真正的双流道,因为到蜗壳部分还是合并成一个流道。
 
 
 
丰田2.0T采用的是真正的双流道设计。
 
 
5.水冷中冷器
 
大众EA888 GEN3采用的是传统的风冷中冷器,冷却效率要稍微差一些。
 
丰田2..0T采用了水冷中冷器,冷却效率更高。
 
 
 
下面放一张宝马的对比图示意,大家可以看一下水冷中冷器和风冷中冷器的结构区别。
 
 
6.轻量化
 
大众EA888 GEN3由于历史和模块化开发的原因仍然选择的是铁缸体,比较重。不过也有一些好处,比如:成本更低,性能提升的空间更大。
 
 
丰田2.0T采用的是铝缸体,轻量化方面更有优势。
 
7.油气分离系统和机油耗
 
大众EA888二代发动机机油耗抱怨是比较多的,大众EA888 GEN3三代发动机在油气分离器和缸体设计上重新设计,目前看机油耗问题明显改善。
 
 
有大众机油耗问题的前车之鉴,丰田在开发增压直喷发动机的时候就非常重视机油耗的问题,设定的开发目标是机油耗达到和自然吸气发动机一样的水平。
 
丰田为此开发了全球第一款采用带文丘里效应喷嘴的油气分离系统,加上两级油气分离器,实现了高效的曲轴箱通风和低的机油耗。这个是丰田独有的技术,目前从市场反应来看几乎没有烧机油的抱怨。

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