此前,车叔介绍了EA888和K20C发动机系列的动力参数和燃烧效率。两个企业的技术储备不同,所以两个企业的设计构想截然不同。大众EA888 Gen3由于历史和模块化开发,仍然选择铁桶,比较重。但是,还有一些好处,包括降低成本、提高性能的潜力。本田非常重视轻量化,2.0T采用铝合金气缸,在轻量化方面更有优势。
另外,两种发动机都有高性能版本,为了使进气温度在合理范围内,没有采用最近流行的水冷制冷器,而是选择了冷却效果更好的前置制冷器。
另外,燃油喷射系统、可变阀门控制机制、排气歧管设计、涡轮增压器布置和冷却润滑系统设计也存在很大差异。
1.发动机燃料供应系统
大众第三代EA888采用进气口和气缸内双喷射系统,每个气缸都有两个喷嘴,一个喷嘴位于气缸顶部,一个喷嘴服务GDI高压直喷系统,另一个采用PFI入口喷嘴低压喷射控制。低旋转低负载时PFI入口喷雾可用于减少颗粒物排放,为了保证高速高负载时的电力输出,ECU将自动切换到GDI缸内直接喷雾系统加油模式,发挥最大燃烧效果。
本田2.0T采用了更传统的侧喷油器直喷系统,其控制系统由日本电气股份公司和美国德尔福公司共同开发,结构上与福特eco boost系列发动机相似。
从加油系统来看,大众EA888 Gen.3B发动机更复杂,技术更先进,但K20C3有VTEC系统,缸内油气混合将更充分,对加油系统的需求也会更低。
阀门控制系统
大众和本田都使用进排气双VVT可变阀门定时系统。可变角度由直接在凸轮轴侧面由ECU控制的步进电机实现。进排气双VVT与单侧VVT相比,在高速条件下阀门重叠角度更大,通风效率更高,与大型涡轮一起可以获得更高的动力输出。
除了进气排气面的VVT外,两个发动机都有控制阀门提升幅度的VVL系统,都是两级可变结构。奥迪称之为AVS,本田是VTEC。两者在功能上相似,具体的结构差异很大。
大众奥迪的AVS使用针阀控制凸轮轴的轴套,进行升降切换。EA888高低功率板有两个设计方案,用于提高大众EA888 Gen.3(大功率板)的阀门可变升降系统AVS在排气侧,从而提高低速性能和增压器动态响应。EA888 Gen.3B(低功耗版本)的阀门可变升降系统AVS处于进气侧,主要是为了实现米勒循环,减少燃料消耗。
本田2.0T的VTEC系统使用可变滚子摆动臂进行升降切换。K20C3发动机在排气凸轮摆动臂上安装了电控液压系统。这符合大众EA888 Gen.3高输出版本,主要是为了:
提升性能和增压器动态响应。
3.排气设计和增压系统
由于排放法规目前非常重视发动机在冷启动时的排放情况,在这种前提下,大众与本田都采用了缸盖集成式排气歧管设计,让三元催化器能够更靠近排气门,在冷启动时能够提高三元催化器中的气体温度,使三元触媒能够更快速进入最佳工作状态,从而提升冷启动排放清洁程度。
不过在排气歧管的设计上,两台发动机有一些差别。大众EA888采用了双流道增压器,将发动机的1-4缸和2-3缸的排气管分成两组,分别引入涡轮增压器,这样可以降低排气干涉,提升排气气流的速度,从而更好地驱动涡轮,减少涡轮迟滞。相较于宝马的双涡管涡轮增压系统,大众排气歧管仅仅是在尾部进行分隔,涡轮进气口处还是一体式管路设计,因此效果较为有限。
本田K20C3采用的是传统的单流道增压管路设计,这是因为该发动机排气侧已经有可变气门升程系统来改善排气流速,因此不需要双涡管来减少涡轮迟滞。另外,由于K20C3采用了尺寸较大的涡轮增压器,其本身的进气量比较大,若采用双涡管设计,中间的隔板会减小废气流量,导致涡轮驱动力不足。
大众EA888的增压器供应商是日本IHI石川岛,本田K20C3的增压器来自日本三菱。
4.冷却润滑系统
大众EA888润滑系统方面采用了两级可变机油泵,可以调节机油压力,在低负荷采用低油压降低活塞环摩擦阻力,高负荷采用高油压保证活塞环的润滑与密封。
与此同时,这台发动机还采用了基于外特性曲线控制的旋转球阀式电控冷却模块,可以根据实际情况来控制缸体、缸盖、机油冷却器、暖风系统的冷却液流量,降低热损失,从而有效降低实际油耗。
本田K20C3采用的是较为传统的蜡式节温器,靠水温来控制节温器开关,机油泵也是传统的固定排量油泵。不过,为了满足性能要求,本田专门开发了带冷却油道的活塞,控制活塞顶部温度,让火焰锋面不至于烧蚀活塞。
车叔总结
以上便是大众与本田两家厂商的2.0T发动机技术对比,可以看出本田在发动机设计方面还是比较保守,设计思路与90年代涡轮增压机差别不大,都是采用低压缩比、大涡轮来压榨动力,只是根据VTEC系统的特性优化进排气效率,在低负荷工况让燃烧情况更接近阿特金森循环,提高排放与经济性。
大众EA888使用了更加先进的技术,无论是热管理还是燃烧工况的控制上都比本田做得更加精细,但高低功率版本结构上的差别让低功率发动机的潜力有限,无法再靠“刷电脑”的方式将低功率发动机“刷”成高功率版。
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