2.0T發(fā)動機實力對比:本田道高一尺or大眾魔高一丈?
之前車叔為大家介紹了EA888與K20C發(fā)動機家族的動力參數(shù)以及燃燒效率,由于兩家廠商的技術(shù)儲備不同,導(dǎo)致二者的設(shè)計思路截然不同。大眾EA888 Gen3由于歷史和模塊化開發(fā)的原因仍然選擇的是鐵缸體,比較重。不過也有一些好處,比如:成本更低,性能提升潛力更大。本田則非常重視輕量化,2.0T采用的是鋁缸體,輕量化方面更有優(yōu)勢。?
另外由于這兩臺發(fā)動機都有高性能版本,為了保證進氣溫度處于合理范圍內(nèi),二者都沒有采用最近比較流行的水冷式中冷器,而是選擇冷卻效果更出色的前置風冷式中冷器。

此外,二者在燃油噴射系統(tǒng)、可變氣門控制機構(gòu)、排氣歧管設(shè)計以及渦輪增壓器布置與冷卻潤滑系統(tǒng)的設(shè)計上也有很大區(qū)別。
1.發(fā)動機供油系統(tǒng)
大眾第三代EA888采用了進氣道與缸內(nèi)雙噴射系統(tǒng),每個氣缸有兩個噴嘴,一個噴油嘴在汽缸頂部,為GDI高壓直噴系統(tǒng)服務(wù),另一個則是PFI進氣道噴嘴,采用低壓噴油控制。在低轉(zhuǎn)速低負荷時,PFI進氣道噴射可以用來降低顆粒物排放,而高轉(zhuǎn)速大負荷情況下,為了保證動力輸出,ECU會自動切換到GDI缸內(nèi)直噴系統(tǒng)供油模式,發(fā)揮最大燃效。

本田2.0T則采用更加傳統(tǒng)的側(cè)置噴油器直噴系統(tǒng),其控制體系由日本電裝株式會社與美國德爾福公司共同開發(fā),在結(jié)構(gòu)上與福特EcoBoost系列發(fā)動機比較相似。

從供油系統(tǒng)來看,大眾EA888 Gen.3B發(fā)動機更加復(fù)雜,技術(shù)更加先進,但由于K20C3有VTEC系統(tǒng)加持,因此汽缸內(nèi)油氣混合更充分,對供油系統(tǒng)的要求會更低一些。
2.氣門控制系統(tǒng)
大眾與本田都采用進排氣雙VVT可變氣門正時系統(tǒng),可變角度靠一個安裝在凸輪軸一側(cè)直接由ECU控制的步進電機來實現(xiàn),進排氣雙VVT相對于單側(cè)VVT來說,高轉(zhuǎn)速工況下氣門重疊角更大,換氣效率更高,配合大尺寸渦輪能夠?qū)崿F(xiàn)高動力輸出。

除了進排氣側(cè)的VVT,這兩臺發(fā)動機還有可控制氣門升程幅度的VVL系統(tǒng),且均為兩段式可變結(jié)構(gòu)。奧迪稱之為AVS,本田則是VTEC。兩者功能類似具體結(jié)構(gòu)差異比較大。
大眾奧迪的AVS,采用針閥控制凸輪軸上的滑套進行升程切換。EA888高低功率版本有兩種設(shè)計方案:大眾EA888 Gen.3(高功率版)的氣門可變升程系統(tǒng)AVS在排氣側(cè),主要是為了提升低速性能和增壓器動態(tài)響應(yīng)。EA888 Gen.3B(低功率版)的氣門可變升程系統(tǒng)AVS是在進氣側(cè),主要是為了實現(xiàn)米勒循環(huán),降低油耗。

本田2.0T的VTEC系統(tǒng)是采用可變滾子搖臂來實現(xiàn)升程切換,K20C3發(fā)動機在排氣凸輪搖臂上安裝了一套電控液壓系統(tǒng),作用和大眾EA888 Gen.3高功率版本一致,主要是為了提升性能和增壓器動態(tài)響應(yīng)。

3.排氣設(shè)計和增壓系統(tǒng)
由于排放法規(guī)目前非常重視發(fā)動機在冷啟動時的排放情況,在這種前提下,大眾與本田都采用了缸蓋集成式排氣歧管設(shè)計,讓三元催化器能夠更靠近排氣門,在冷啟動時能夠提高三元催化器中的氣體溫度,使三元觸媒能夠更快速進入最佳工作狀態(tài),從而提升冷啟動排放清潔程度。

不過在排氣歧管的設(shè)計上,兩臺發(fā)動機有一些差別。大眾EA888采用了雙流道增壓器,將發(fā)動機的1-4缸和2-3缸的排氣管分成兩組,分別引入渦輪增壓器,這樣可以降低排氣干涉,提升排氣氣流的速度,從而更好地驅(qū)動渦輪,減少渦輪遲滯。相較于寶馬的雙渦管渦輪增壓系統(tǒng),大眾排氣歧管僅僅是在尾部進行分隔,渦輪進氣口處還是一體式管路設(shè)計,因此效果較為有限。

本田K20C3采用的是傳統(tǒng)的單流道增壓管路設(shè)計,這是因為該發(fā)動機排氣側(cè)已經(jīng)有可變氣門升程系統(tǒng)來改善排氣流速,因此不需要雙渦管來減少渦輪遲滯。另外,由于K20C3采用了尺寸較大的渦輪增壓器,其本身的進氣量比較大,若采用雙渦管設(shè)計,中間的隔板會減小廢氣流量,導(dǎo)致渦輪驅(qū)動力不足。

大眾EA888的增壓器供應(yīng)商是日本IHI石川島,本田K20C3的增壓器來自日本三菱。
4.冷卻潤滑系統(tǒng)
大眾EA888潤滑系統(tǒng)方面采用了兩級可變機油泵,可以調(diào)節(jié)機油壓力,在低負荷采用低油壓降低活塞環(huán)摩擦阻力,高負荷采用高油壓保證活塞環(huán)的潤滑與密封。

與此同時,這臺發(fā)動機還采用了基于外特性曲線控制的旋轉(zhuǎn)球閥式電控冷卻模塊,可以根據(jù)實際情況來控制缸體、缸蓋、機油冷卻器、暖風系統(tǒng)的冷卻液流量,降低熱損失,從而有效降低實際油耗。

本田K20C3采用的是較為傳統(tǒng)的蠟式節(jié)溫器,靠水溫來控制節(jié)溫器開關(guān),機油泵也是傳統(tǒng)的固定排量油泵。不過,為了滿足性能要求,本田專門開發(fā)了帶冷卻油道的活塞,控制活塞頂部溫度,讓火焰鋒面不至于燒蝕活塞。
車叔總結(jié)
以上便是大眾與本田兩家廠商的2.0T發(fā)動機技術(shù)對比,可以看出本田在發(fā)動機設(shè)計方面還是比較保守,設(shè)計思路與90年代渦輪增壓機差別不大,都是采用低壓縮比、大渦輪來壓榨動力,只是根據(jù)VTEC系統(tǒng)的特性優(yōu)化進排氣效率,在低負荷工況讓燃燒情況更接近阿特金森循環(huán),提高排放與經(jīng)濟性。
大眾EA888使用了更加先進的技術(shù),無論是熱管理還是燃燒工況的控制上都比本田做得更加精細,但高低功率版本結(jié)構(gòu)上的差別讓低功率發(fā)動機的潛力有限,無法再靠“刷電腦”的方式將低功率發(fā)動機“刷”成高功率版。