EA211发动机是德国大众所研发的一代小排量汽油发动机,其包含直列三缸与直列四缸两种类型,且覆盖1.0L、1.2L、1.4L、1.5L以及1.6L等多种排量。EA211发动机运用了MQB平台的模块化开发技术,采用了轻量化的设计,以及配备了集铝铸造缸体、涡轮增压、缸内直喷、排气歧管缸盖集成、双气门相位调节系统等先进技术,并拥有轻量化、低油耗、优良排放以及动力强劲等特点,是发动机领域的里程碑产品,也是综合素质在很长一段时间内处于国际领先水准的发动机系列。
2012年初,大众公布了最新研发的横置发动机模块化平台(简称MQB平台),而为了配合MQB模块化平台的推行,大众在2012年日内瓦车展上正式推出了EA211发动机。同年,上海
大众汽车首次引入1.6MPI/1.4MPI发动机匹配用于新
桑塔纳,这正是EA211发动机的全球首发。然后,EA211发动机又先后被装配在了昕锐、新
大众朗逸、明锐等车型身上,并于2013年在中国引入了针对出租车市场开发的1.6LCNG发动机,以及首次在中国引入了1.4T EA211发动机。2015年,1.2T EA211发动机进入中国,并首搭于新朗逸Blue Motion车型。
截至2024年6月,EA211
发动机主要有1.2T DLS、1.4T DJS、1.5L DMB和1.5L DLF等型号,它们被分别搭载在了大众旗下的速腾、朗逸、
宝来、
大众探歌、
帕萨特、高尔夫和桑塔纳等车型身上,并拥有不错的性能表现。比如,朗逸2019款所搭载的型号为1.4T DJS的EA211发动机,不仅拥有110kW(5000rpm)的最大功率和250N·m(1750-3000rpm)的峰值扭矩,同时还在车重1318kg的情况下,实现了低至5.4L/100km的NEDC综合油耗表现;又如,朗逸2019款所搭载的1.5L DMB型号的EA211发动机,可爆发出83kW(6000rpm)的最大功率和145N·m(3900rpm)的峰值扭矩,并拥有低至5.5L/100km的NEDC综合油耗的经济性表现。
历史沿革
EA211问世
2012年初,大众公布了最新研发的横置
发动机模块化平台(简称MQB平台),而为了配合MQB模块化平台的推行,大众在2012年日内瓦车展上正式推出了EA211发动机。同年,上海大众汽车首次引入1.6MPI/1.4MPI发动机匹配用于新桑塔纳,这正是EA211发动机的全球首发。
首发的EA211发动机功率分别达到81千瓦和66千瓦,扭矩分别达到155
牛顿米和132牛·米。该机型首发后市场反应良好,并陆续在
斯柯达昕锐、
新朗逸、明锐、
大众波罗、
斯柯达晶锐等车型投产使用,实现对EA111MPI机型全面换代。
2016年,大众发布了全新一代EA211 1.5T Evo发动机,在Golf、
捷达等海外车型上投入使用。
中国发展史
2013年,引入针对中国出租车市场开发的EA211 1.6升CNG
发动机,功率扭矩达到70千瓦和140牛·米。同年,首次引入EA211 1.4TSI机型,并在新朗逸车系匹配投产,该机型高低功率版的功率和扭矩分别达到96千瓦/110千瓦和225牛·米/250牛·米,投产后陆续在
斯柯达野帝、明锐、
帕萨特、
途安和
斯柯达速派等车型使用,逐步实现对EA111 1.4TSI机型全面换代。
2015年,大众引入1.2TSI机型,首次匹配新
大众朗逸Blue Motion车型,该机型功率和扭矩分别达到81千瓦和200牛·米,并以油耗低动力强的特点获市场好评。2017年8月22日上市的
全新明锐和全新明锐旅行车,搭载大众最新的EA211 1.2T小排量涡轮增压
发动机,成为全系主推的动力系统。该机型依然是四缸设计,最大功率为85kW(116Ps),
最大扭矩为200Nm。
2021年5月,
一汽-大众首台量产版EA211 1.5TSI Evo发动机成功正式下线。此发动机将逐步取代大众品牌现服役的1.4T引擎。一汽-大众旗下搭载1.4TSI发动机的众多车型,诸如高尔夫、
大众迈腾、速腾、T-ROC
大众探歌、
探岳、探影、
宝来,还有
捷达VS5、
捷达VS7等,EA211 1.5TSI Evo均会在这些车型上逐步予以应用。
构造特点
轻量化
相比起EA111
铸铁的中缸,在EA211系列身上开始全面采用了铝合金缸体配上铸铁内衬缸套的搭配,由于缸体的材质的变化带来最大的变动就是
发动机的整备重量大幅度减轻了(在EA211系列的
发动机上,大众当年公布的数据为,1.2TSI为97kg,1.4TSI则是160kg),相比起EA111系列的
生铁缸体就有了22kg的差异,发动机的整备重量降低带来的优势就是能够提升20%的燃油经济性,同时在排放方面铝合金的中缸相对铸铁中缸要优秀一些。
在中缸的选材上变动之外,EA211系列机型开始大规模地进行了轻量化的处理,曲轴重量轻了20%,连杆也轻了30%左右,连杆
轴颈变成空心,
活塞也变成平底,这些变化都是为了能够让这款小型的
发动机做到更加轻量化、更加节能环保。
发动机紧凑
EA211系列轴向安装长度缩短了50mm,这就代表着发动机本身占据机舱的空间更小了,在新车上的布局将会变得更加灵活了,有了EA211系列发动机之后的MQB平台以及后继的MQB
翼豪陆神平台,发动机在布局上也出现了极大的变化,EA111采用的是排气管前置安装,而EA211系列发动机则是采用了后置安装,并且在引擎的安装角度也有EA111的10°
转轴倾角,到了EA211系列上的12°倾角。
配气机构
EA211发动机的配气机构在构造上也具备一些独特之处,具体有:
正时皮带由三个零件组成的正时皮带盖进行防尘保护,这样可以延长正时皮带的使用寿命。中部盖(铝制)为实心设计,它同时可作为发动机支架来使用。如果维修时仅需要拆下正时皮带,则可将发动机架保留在原位,这样可以有足够的空间以张紧正时皮带。
该涡轮增压器只保留了N75增压压力调节
电磁阀,取消了N249内循环阀。为了减小进气波动造成的噪声,在
进气管部分进行了更改,内部添加了降低噪声的结构腔。
集成了排气歧管缸盖
1、取消铸铁排气歧管以减轻重量。
2、发动机采用四气门技术,滚珠摇臂式气门运动机构带液压挺杆。
排气歧管集成在缸盖上,减小尺寸,减轻重量,缩短起燃时间,从而有利于排放优化。横流式气缸盖可使
防冻液从进气侧通过
燃烧室流入排气侧。排气侧分成两个区域,一个在排气歧管上面,一个在排气歧管下面,冷却液流经多个排气口并吸收热量,从气缸盖流入
节温器壳体,并与剩余的冷却液汇合。
该结构具有以下优势:
曲柄连杆机构的特点
EA211发动机的曲柄连杆机构在构造上也有自己的特点,具体有:
1、气缸体进气缸体上集成了曲轴箱通风的油气
分离器。
2、机油分离器
气体从曲轴箱进入机油分离器,大油滴首先被机油粗分离器中的隔板和涡流管道分离。然后,微小的油滴通过细分离器中的隔板除去。
止回阀根据进气系统中的压力控制被分离过的曲轴箱气体的循环。
发动机怠速或低转速,进气歧管中为
负压时,真空效应会打开进气歧管内的阀并关闭涡轮增压器进气侧的阀。随着发动机转速提高,涡轮增压器工作时进气歧管内为正压力,则压力将关闭进气歧管内的阀。同时,涡轮增压器进气侧的阀被预设的压差打开,气体通过涡轮增压器再进入燃烧室燃烧。
单向阀是曲轴箱通风系统的一部分。此阀可使新鲜空气在发动机内部流动,以将混合气从发动机和
油底壳的内侧带走。如果发动机内侧有足够的负压,则新鲜空气从
空气过滤器的清洁侧流入
发动机,随后通过曲轴箱通风系统与混合气一起进入气缸。气缸盖罩上的单向阀可以防止机油或未过滤的混合气进入空气过滤器。
5、
活性炭罐过滤器系统,ACF基本上与涡轮增压汽油发动机上采用的常规设计相同。根据发动机转速不同,燃油蒸气以两个不同的点进入进气流。活性炭罐过滤器
电磁阀1(N80),打开通道以流入燃油蒸气。它是由发动机管理系统ECU进行控制的。燃油蒸气在发动机
怠速以及低负载至中等负载时流入进气歧管
节气门的下游。在涡轮增压器增压期间,燃油蒸气流入涡轮增压器的进气端。
进气系统
EA211
发动机的进气系统由带有谐振腔的
进气管、
空气滤芯、节气门控制单元、带增压
空气冷却器的进气歧管及气缸盖的进气口组成。在进气过程中,进气系统将产生振动并将引起噪声,本发动机在进气管内设置了谐振腔,能有效降低噪声。发动机控制单元通过
进气压力传感器G71和进气
温度传感器G42获取发动机的进气量。
1、带集成式中冷器的进气歧管模块EA211发动机系列上的中冷器集成在热压铸成的塑料进气管上,这样的优势是整个增压空气区域相对少的空气可以相对快速地进行压缩。
压缩空气自压缩器通过塑料进料气管(涡轮增压器出口管)到进气歧管模块的距离也很短。
2、V51电子水泵V51电子水泵具备自诊断的功能。发动机管理系统ECU会继续定期检查并确认泵运行,每10s将控制信号接地0.5s。如果探测到故障,则详细信息会发送至
发动机管理ECU。
V51电子水泵冷却增压空气冷却器和涡轮增压器,它的工作条件有:
发动机
熄火后,如果水温高于100℃,V51电子水泵也会继续工作。
润滑系统
机油
压力控制阀N428负责向调节式机油泵的调节
活塞提供油压。它位于气缸体后部并由发动机管理系统ECU操作。在发动机低转速范围内,连接在供电电源(接线端15)的机油压力
调节阀N428通过发动机管理控制单元接地,这将使机油泵切换至低压力设定。在发动机高转速范围或者发动机高负载(全负载加速)时,机油压力调节阀N428通过发动机管理控制单元J623与接地断开,这将使机油泵切换至高油泵压力设定。
主要型号
EA211发动机系列主要包括1.4T DJS、1.2T DLS、1.5L DMB、1.5L DLF等型号,对应不同的排量、功率、扭矩、供油方式,排放均满足国6B标准。
关键技术
EA211
发动机的关键技术包括但不限于:可变
气门正时、正时皮带驱动、涡轮增压、缸内直喷、
缸盖集成排气歧管、双气门相位调节、曲轴轻量化设计、可变流量机油泵等。
可变气门正时
可变正时系统由原先的进气单侧VVT升级为进排气双侧VVT(1.6L自然吸气发动机仍旧只有进气侧VVT),其中,进气
凸轮轴的最大调整角度范围在50°曲轴角,排气凸轮轴的最大调整角度范围为40°曲轴角。
无论是进气还是排气都可以根据发动机实际工况对气门的开启时刻进行调整,优化了气缸的进排气效率,ECU对气缸的控制权限也更大。可变正时技术依靠液压控制实现,两个
电磁阀分别控制进排气两侧的油道用以驱动凸轮轴调节器,从而实现气门的开启/关闭时刻的调整。
废气涡轮增压系统
在EA211系列
发动机身上,采用的创新性设计最值得称道的就是将排气歧管、涡轮增压器和
三元催化器模块化集中起来,使得废气到涡轮的行程变短,能够有效降低涡轮增压器的迟滞问题,而在
排气系统的高度模块化之下,更有效优化EA211系列在冷机启动下的暖机过程和三元催化器的工作速度,降低排放问题。
双回路冷却系统
EA211系列采用的是双回路冷却系统,可以实现气缸之间能够单独冷却,
缸盖和缸体所需要的最佳工作温度是不一致的,温度不同的冷却系统,有助于让引擎处于最佳工作状态并提高燃油经济性。
在某种程度上,这一套冷却系统也算
大众集团著名的智能热管理系统的减配版本,而这套系统当年是出现在大众集团的一些性能车型和豪华车型上,而EA211系列
发动机的定位和成本,配备这样一套减配版本双回路冷却系统也是有着一定道理的。
气缸体和气缸盖冷却系统为双回路冷却系统,可以使气缸盖和气缸体内的
防冻液达到不同的温度。气缸盖内为冷却液横流,可达到更均匀的温度分配。
机油冷却器装在缸体上,由通过缸体的冷却液进行冷却。
节温器壳体和集成式冷却液泵直接安装在发动机后端的气缸盖上。冷却液泵由排气
凸轮轴的齿形皮带驱动。
缸内高压直喷技术
燃油供给系统是缸内直喷技术中最为关键的一部分。燃油要喷入压力非常高的气缸内,就必须具备足够的喷射压力。EA211在喷油压力上最高可达100bar,尤其1.4TSI发动机的
喷油嘴更是采取6孔喷嘴模式,可以有效防止在
节气门全开或在预热
催化转化器过程中,油束覆盖整个
活塞顶部,进一步保证缸内直喷的燃烧效率。
ACT主动气缸管理系统
ACT主动气缸管理系统会在1250-4000rpm转速以及2.5-10公斤米的扭矩范围内启动,2、3两缸将关闭运行。而只要驾驶者踩下油门,关闭的气缸会在13-36毫秒内迅速做出反应恢复工作。
这种技术在中国消费者口中更多是将其称为闭缸技术,其被开发出来的目的就是为了能够让本来就已经是小排量的EA211
发动机变得更加省油,而闭缸技术则是为了能够让原本已经省油的发动机变得更加省油,根据大众当年官方的宣传,EA211系列发动机在配备了ACT主动气缸管理系统之后,百公里油耗大约会有0.4升的下降,
二氧化碳的排放量也会有8克每公里的减少。
参考资料
宝来汽车参数.car.cnsuv.com.2024-06-10