一周前,出任上汽大眾總經(jīng)理剛剛半年的陶海龍用接近手寫(xiě)板書(shū)的方式講解了兩個(gè)多小時(shí)的第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)原理之后,意猶未盡,他說(shuō):「來(lái),我?guī)阍诟攮h(huán)賽道路上跑一圈?!?/p>
車是將在今年三月正式上市的全新途昂Pro,路是位于上汽大眾安亭試車廠的一條幾乎不限速的高環(huán)跑道,時(shí)速可以開(kāi)到212公里,它產(chǎn)生的風(fēng)噪在車外聽(tīng)來(lái)如同飛機(jī)轟鳴。
全新途昂Pro車長(zhǎng)5.1米,做為一款七座經(jīng)典中大型SUV,相比上一代長(zhǎng)度增加了10.6厘米,接近大型SUV的體態(tài),重量在2噸上下。在高速環(huán)路上,陶海龍將全新途昂 Pro開(kāi)出了超跑的感覺(jué)。
零百加速,他用了7秒多一點(diǎn),與官方宣稱的7.6秒在毫厘之間,120到212公里時(shí)速,用了大概10秒。
一臺(tái)2.0T的發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)出渦輪的轟鳴與風(fēng)聲交織如同節(jié)奏由弱至強(qiáng)的和聲。
車上座了五個(gè)人,接近滿員,加速的過(guò)程在車內(nèi)感受不深,但他突然在時(shí)速180公里的時(shí)候來(lái)了兩次高速換道。
車身姿態(tài)保持得非常平穩(wěn),車內(nèi)乘員在短暫的驚嚇感過(guò)后迅速恢復(fù)了正常坐姿。
01.
新能源時(shí)代來(lái)了一款劃時(shí)代的內(nèi)燃機(jī)
橫置、高功率版的第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)將在全新途昂 Pro上全球首發(fā),目前它的縱置、低功率版已在歐洲推出,這款發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)與保時(shí)捷、奧迪所用的發(fā)動(dòng)機(jī)的諸多技術(shù)是同源的。
EA888發(fā)動(dòng)機(jī)系列最早即由大眾集團(tuán)奧迪團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā),2006年,第一代EA888誕生,從渦輪增壓技術(shù)到燃油直噴系統(tǒng)的革新,從性能車到家用車的全面適配,這一傳奇發(fā)動(dòng)機(jī)系列已經(jīng)為超過(guò)2000萬(wàn)輛汽車提供了動(dòng)力。
不過(guò)第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生事實(shí)上經(jīng)歷了一些波折。
大眾集團(tuán)是德系品牌中最早宣稱全面電動(dòng)化的汽車巨頭,此后關(guān)于是不是進(jìn)一步投入內(nèi)燃機(jī)研發(fā)內(nèi)部也曾發(fā)生過(guò)爭(zhēng)論、遲疑。
但在經(jīng)歷了管理層更迭之后,重新確立了繼續(xù)投入研發(fā)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力路線,第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)由在上海、狼堡、因戈?duì)柺┧厝笱邪l(fā)基地;在中國(guó)、德國(guó)、匈牙利、墨西哥四國(guó)測(cè)試基地,超千人的工程師團(tuán)隊(duì)、經(jīng)過(guò)1000多個(gè)日夜工作的成果。
上汽大眾的工程師對(duì)第五代EA888的評(píng)價(jià)是它是凝聚全球智慧的作品,而它在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的零部件大部分皆是國(guó)產(chǎn)。
這款發(fā)動(dòng)機(jī)官方公布的性能參數(shù)是最大功率200千瓦、峰值扭矩400牛·米。
這一參數(shù)橫向?qū)Ρ冗h(yuǎn)超同級(jí)竟品,縱向?qū)Ρ?,相比第三代高功率版本?62kW提升了約23.5%,扭矩由350N·m拉高約14.3%,如此大幅度性能的提升是革命性的。
第五代EA888僅有四缸2.0T一個(gè)型號(hào),拉動(dòng)2噸上下、大七座的途昂 Pro百公里加速7.6秒,毫無(wú)小馬拉大車的遲滯感;同時(shí)在WLTC工況油耗下,其百公里油耗僅有8.35L。
可以說(shuō)同時(shí)在功率-扭矩-油耗等方面達(dá)到了平衡。
通俗的理解就是動(dòng)力強(qiáng)、提速快、油耗低,此外還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定性好,壽命長(zhǎng)。
據(jù)陶海龍介紹, 在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,這款發(fā)動(dòng)機(jī)還在臺(tái)架上經(jīng)歷了總計(jì)20種不同類型的試驗(yàn),經(jīng)歷了總計(jì)長(zhǎng)達(dá)25,000小時(shí)的"馬拉松"——相當(dāng)于連續(xù)1042天,接近三年的無(wú)休運(yùn)轉(zhuǎn),整車及動(dòng)力總成累計(jì)600萬(wàn)公里道路各種路況測(cè)試的魔鬼考驗(yàn),以及10輪次以上單次測(cè)試達(dá)10萬(wàn)公里的強(qiáng)化道路耐久測(cè)試,相當(dāng)于普通用戶30萬(wàn)公里的使用強(qiáng)度。
穩(wěn)定性好,壽命長(zhǎng), 將大大降低使用成本。
陶海龍表示,「我們無(wú)法違反廣告法,不敢在宣傳上說(shuō)是最強(qiáng),但從數(shù)據(jù)來(lái)看,它就是最強(qiáng)?!?/p>
1、同級(jí)最強(qiáng)的200kW、400Nm的動(dòng)力輸出,相當(dāng)于V6發(fā)動(dòng)機(jī)的功率水平;
2、相比上一代,3%的發(fā)動(dòng)機(jī)能效優(yōu)化;
3、 滿足歐7法規(guī)的清潔尾氣排放,遠(yuǎn)低于國(guó)6排放限值;
4、降幅最高5分貝的本體NVH優(yōu)化;
5、極寒、極熱、高海拔數(shù)百萬(wàn)公里的可靠表現(xiàn)。
不過(guò),正如同在槍炮時(shí)代,再?gòu)?qiáng)的弓弩不免逃不脫生不逢時(shí)之感。
在新能源時(shí)代,即便一臺(tái)性能直達(dá)天花板的內(nèi)燃機(jī)又能在中國(guó)這個(gè)市場(chǎng)中掀起多大的風(fēng)浪呢?
陶海龍從三個(gè)角度直接回應(yīng)了這一問(wèn)題:
首先,我們國(guó)家推行實(shí)施多能源戰(zhàn)略。去年年底,工信部表態(tài),新能源汽車發(fā)展的同時(shí),同步推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展。這一表態(tài)給燃油車行業(yè)注入了「強(qiáng)心劑」, 更是技術(shù)創(chuàng)新的「催化劑」。
其次,從市場(chǎng)看,自去年11月以來(lái),燃油車的市場(chǎng)份額不斷回升,依舊占據(jù)了半壁江山。這50%的選擇背后,是實(shí)實(shí)在在的用戶需求。
同時(shí),燃油車保值率高,維修網(wǎng)絡(luò)成熟,也是不少消費(fèi)者選擇燃油車的重要原因。讓市場(chǎng)去選擇,讓消費(fèi)者去選擇,這是對(duì)市場(chǎng)的尊重,也是對(duì)消費(fèi)者的尊重。
內(nèi)燃機(jī)的生命周期即將進(jìn)入倒計(jì)時(shí)嗎?顯然不是。
即便在我國(guó)新能源滲透率接近過(guò)半,但是這過(guò)半的車型中又有接近30%的銷量是插混和增程動(dòng)力,都是搭載了內(nèi)燃機(jī)的車型。
而對(duì)于第五代EA888而言,它的出現(xiàn)一是回應(yīng)了內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)與性能指標(biāo)已經(jīng)走到盡頭,內(nèi)燃機(jī)的性能與效率依然有巨大的潛力可挖;二是厘清了近年來(lái)許多污名化內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)簽,像排放導(dǎo)致污染。
在中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品能效評(píng)估中,第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)被評(píng)為「1級(jí)能效產(chǎn)品」。
一是發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率更高,相比前代產(chǎn)品提高了3%,同時(shí)這款發(fā)動(dòng)機(jī)的低油耗區(qū)域覆蓋范圍,相比前一代產(chǎn)品擴(kuò)大超過(guò)5倍,約占所有工況的60%,客戶用車油耗大大降低。同時(shí),低油耗區(qū)域的擴(kuò)大,也減少了換擋次數(shù),提高駕乘舒適性。
陶海龍稱:第五代EA888的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性可以說(shuō)達(dá)到了混合動(dòng)力車型的水平。
第五代EA888的四個(gè)核心技術(shù)突破
在以上我們介紹的第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)的諸多性能指標(biāo),事實(shí)上在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中是彼此矛盾的,那么大眾的工程師是如何解決的呢?
內(nèi)燃機(jī)誕生一百多年來(lái),在工作基本機(jī)理上沒(méi)有革命性的變化,都是從進(jìn)氣、噴油、油氣混合、燃燒做功、到排出尾氣幾個(gè)環(huán)節(jié)。
第五代EA888一是在這四個(gè)最核心環(huán)節(jié)的技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了突破,二是引入了大量的新材料。
四個(gè)核心技術(shù)突破分別是
1、可變截面渦輪增壓器(VTG)(進(jìn)氣);
2、500bar超高壓燃油系統(tǒng)(噴油);
3、全工況最佳油氣比(油氣混合);
4、全工況米勒循環(huán)(燃燒做功)。
可變截面渦輪增壓器(VTG)首先應(yīng)用于保時(shí)捷的發(fā)動(dòng)機(jī),它解決了普通渦輪增壓方案要么選擇小渦輪要么選擇大渦輪的難題,融合了兩者的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了全轉(zhuǎn)速范圍的性能最優(yōu)。通過(guò)截面幾何可變,可以實(shí)時(shí)調(diào)整導(dǎo)流葉片角度改變排氣流道截面積和氣流流向。
低轉(zhuǎn)速時(shí),導(dǎo)流葉片夾角減小,流道截面縮小,就像捏住水管讓水流噴得更遠(yuǎn)一樣,氣流速度顯著提升,推動(dòng)增壓器轉(zhuǎn)速升高,最高可達(dá)18萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘,從而提升增壓壓力,渦輪遲滯大幅降低。
它從0扭矩爬升至最大扭矩僅需不到2秒,比上一代提升近20%,在1700轉(zhuǎn)時(shí)即可達(dá)到400Nm峰值扭矩。
這一技術(shù)帶來(lái)了哪些變化呢?
第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)在1700到4500轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也能實(shí)現(xiàn)400牛米最大扭矩,在5000到6500轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)200千瓦最大功率。
這意味著一方面動(dòng)力更為強(qiáng)勁,另外優(yōu)異的動(dòng)力性大大減少了變速箱換擋的次數(shù),提高駕駛舒適性,使得燃油車有媲美電動(dòng)汽車的駕駛體驗(yàn)。
當(dāng)然在功率扭矩大增大之后也會(huì)帶來(lái)溫度和噪聲的問(wèn)題。
大眾的工程師通過(guò)開(kāi)發(fā)增壓水冷系統(tǒng),以及改進(jìn)增壓器的材質(zhì),像增壓器渦殼采用了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴同款材料——高鎳鉻不銹鋼,耐溫高達(dá)1100℃。相比當(dāng)下多數(shù)產(chǎn)品渦殼采用的耐溫僅為850℃-950℃的灰鑄鐵或低性能不銹鋼大大提升了耐熱性。
500bar超高壓燃油系統(tǒng)是當(dāng)下市面上唯一使用500bar燃油系統(tǒng)的2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)。
500bar相當(dāng)于海底5000米的壓力,半個(gè)馬里亞納海溝的深度;在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)500bar的噴油壓力,已經(jīng)是現(xiàn)階段民用技術(shù)的極限(高壓對(duì)于零件強(qiáng)度和耐腐蝕性及發(fā)動(dòng)機(jī)控制精度要求極高)。
這一系統(tǒng)通過(guò)更精準(zhǔn)的燃油噴射控制和更好的霧化效果(直徑低至6微米),配合高滾流比進(jìn)氣道設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)更高效的的燃燒優(yōu)化效果。
500bar高壓噴嘴結(jié)合多段分次噴射精確控制,單次噴油時(shí)間縮短至0.8毫秒,油束貫穿距離減少10毫米,避免濕壁效應(yīng),保護(hù)機(jī)油,減少積碳,降低磨損。
在材質(zhì)和工藝上,高壓燃油泵的關(guān)鍵部件升級(jí)為高強(qiáng)度鋼,耐壓、耐磨、耐腐蝕性能顯著提升;高壓油軌采用一體鍛造工藝,實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)焊接工藝無(wú)法達(dá)到的強(qiáng)度和密封性。
全工況最佳油氣比指的是當(dāng)空氣和燃料的質(zhì)量配比達(dá)到14.7時(shí),燃料正好能夠完全燃燒,排放最優(yōu),燃油經(jīng)濟(jì)性高,噪音低;但是由于系統(tǒng)限制,絕大部分發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法在大負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)黃金空燃比控制。
EA888發(fā)動(dòng)機(jī)的解決方案是通過(guò)高效可變截面渦輪增壓器(VTG)、精確控制的氣門(mén)正時(shí)和氣門(mén)升程系統(tǒng)、低阻力進(jìn)排氣優(yōu)化設(shè)計(jì)提升進(jìn)氣量,保證動(dòng)力性;通過(guò)中空充鈉排氣門(mén)、高鎳鉻不銹鋼渦殼、集成水冷排氣道、激光焊接的排期凈化裝器保證了排氣系統(tǒng)的冷卻能力與耐高溫性能。
全工況米勒循環(huán)指的是無(wú)論是低速還是高速都通過(guò)米勒循環(huán)通過(guò)提前關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)實(shí)現(xiàn)做功過(guò)程增長(zhǎng),從而更多發(fā)揮做功能力,充分榨取每一滴燃油中的能量。
但米勒循環(huán)在高速、高負(fù)荷的工況下經(jīng)常會(huì)動(dòng)力不足,第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)為了做到全工況米勒循環(huán),首先,從進(jìn)氣角度,采用VTG增壓系統(tǒng)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的“肺活量”;其次,從排氣角度,優(yōu)化升級(jí)的AVS奧迪可變氣門(mén)升程(VVL)系統(tǒng)讓排氣更順暢。
這是一個(gè)聽(tīng)起來(lái)原理簡(jiǎn)單,但做起來(lái)異常艱難的過(guò)程。
這是一技術(shù)正是第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率相比前代產(chǎn)品提高3%的原因,對(duì)于消費(fèi)者而言,這款發(fā)動(dòng)機(jī)的低油耗區(qū)域覆蓋范圍,相比前一代產(chǎn)品擴(kuò)大超過(guò)5倍,約占所有工況的60%,客戶用車油耗大大降低。同時(shí),低油耗區(qū)域的擴(kuò)大,也減少了換擋次數(shù),實(shí)現(xiàn)了接近電動(dòng)汽車的駕乘體驗(yàn)。
而緊耦合排氣凈化裝置是處理和利用排氣的解決方案,它通過(guò)充分利用尾氣能量驅(qū)動(dòng)VTG渦輪增壓器,同時(shí)使用緊耦合排氣凈化裝置,最大限度的降低排放。所謂緊耦合是指將三元催化器和顆粒捕捉器高度整合,并且盡可能靠近發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口。
這一設(shè)計(jì)能夠更快吸收高溫排氣熱量,使催化器第一時(shí)間實(shí)施氧化還原反應(yīng),重組尾氣分子,降低排放。
緊耦合聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單,但為了實(shí)現(xiàn)這種工程優(yōu)化,也要通過(guò)復(fù)雜的研發(fā)設(shè)計(jì)和測(cè)試。
比如,通過(guò)兩個(gè)溫度傳感器,兩個(gè)氧傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣系統(tǒng)工作狀態(tài),使系統(tǒng)時(shí)刻最優(yōu)。
同時(shí)大眾的工程師強(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、殼體完美適配。通過(guò)緊耦合式優(yōu)化設(shè)計(jì),曾經(jīng)的顆粒捕捉器再生難題已徹底解決,可實(shí)現(xiàn)無(wú)感再生。
關(guān)于以上這五點(diǎn)突破的文字描述在閱讀上肯定是枯噪和乏味的,但做為一款逆勢(shì)而生的內(nèi)燃機(jī),需要有文字紀(jì)錄它們的進(jìn)步與背后研發(fā)的艱難。
陶海龍對(duì)內(nèi)燃機(jī)的信仰獨(dú)白
講課時(shí)的陶海龍和駕車在路上奔馳的陶海龍是兩個(gè)人,像一位大學(xué)教授瞬間切換為了一名賽車手,駛下高速車道,他說(shuō):「我堅(jiān)信內(nèi)燃機(jī)依然有著持久的生命力。」
而第五代EA888的量產(chǎn)上車顯然是他這一信念的注腳。
陶海龍?jiān)诩夹g(shù)解析會(huì)的最后對(duì)第五代EA888做了一番激情澎湃的評(píng)價(jià),這一評(píng)價(jià)既是對(duì)唱衰內(nèi)燃機(jī)的回應(yīng),也是一段對(duì)內(nèi)燃機(jī)未來(lái)的信仰獨(dú)白:
這臺(tái)燃油發(fā)動(dòng)機(jī),早已被注入了超越時(shí)代的科技基因。它還能被稱為「?jìng)鹘y(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)」嗎?不,它一點(diǎn)兒不傳統(tǒng)。
從可變截面渦輪中蘊(yùn)含的航天材料,到500bar燃油系統(tǒng)里奔涌的深海級(jí)壓力;從全工況最佳油氣比,到緊耦合排氣裝置內(nèi)上演的分子魔術(shù),再到極靜的NVH表現(xiàn),帶給用戶跨維度的靜謐體驗(yàn),這都是一場(chǎng)面向未來(lái)的進(jìn)化革命。
對(duì)用戶而言,它是「魚(yú)和熊掌兼得」的出行解決方案。
對(duì)環(huán)境而言,它是內(nèi)燃機(jī)節(jié)能與減排的革命性里程碑。當(dāng)全工況最佳油氣比控制策略將排放凈化效率推向物理極限,當(dāng)緊耦合排氣裝置使我們的排放水平達(dá)到新的高度,我們證明:燃油動(dòng)力完全可以與新能源車型共同構(gòu)筑低碳出行生態(tài)。
對(duì)行業(yè)而言,它重新定義了燃油動(dòng)力的技術(shù)天花板。
VTG可變截面渦輪與500bar超高壓燃油系統(tǒng)的組合,打破了原有的性能極限;全工況米勒循環(huán)與全工況最佳油氣比的融合,則實(shí)現(xiàn)了熱效率與排放控制的完美平衡。這些突破不僅屬于大眾,更將推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)化。
第五代EA888不是終點(diǎn),而是新紀(jì)元的起點(diǎn)。在通向動(dòng)力總成未來(lái)的道路上,它將作為橋梁,連接機(jī)械與智能的鴻溝。
今天,我們不是在續(xù)寫(xiě)歷史,而是在重新定義內(nèi)燃機(jī)的未來(lái)——我們也相信,第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)定將引領(lǐng)內(nèi)燃機(jī)的下一個(gè)未來(lái)。
陶海龍?jiān)谏虾4蟊娰|(zhì)保部、制造部工作,是一位常年在一線工作的工程師,彼時(shí)每周都會(huì)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間在上汽大眾安亭試車廠跑圈、測(cè)試。
不過(guò)他對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的信念并非單純來(lái)自于其過(guò)往的工作履歷,在2024年7月18日,擔(dān)任上汽大眾總經(jīng)理之后,他在同年11月又接任了上汽大眾動(dòng)力電池有限公司法定代表人并擔(dān)任董事。
這也可以視為上汽大眾堅(jiān)持油電同進(jìn)、油電同智戰(zhàn)略的一個(gè)注腳。
內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)在未來(lái)的世界如何相處?二者注定是零和博弈嗎?
至少在可以預(yù)見(jiàn)的產(chǎn)業(yè)周期里,發(fā)動(dòng)機(jī)的轟鳴聲依然有著獨(dú)特的魅力。
而在上汽大眾未來(lái)的車型規(guī)劃中,插混、增程動(dòng)力車型都已經(jīng)列在了時(shí)間表上,一位工程師告訴智駕網(wǎng)無(wú)論是搭配一臺(tái)電機(jī)做插混,還是單純用來(lái)發(fā)電,第五代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)同樣具有巨大的優(yōu)勢(shì)。
全新途昂Pro將在今年三月上市,它被定義為一款全境大七座智能SUV,這是一款地地道道的燃油車,也是上海大眾在汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型時(shí)期推出的一款擁抱智能化與數(shù)字化的燃油車。
還好,還有人在耐心地打造一臺(tái)屬于這個(gè)時(shí)代的內(nèi)燃機(jī);還好,還有人在滿懷熱情地打造一款屬于這個(gè)時(shí)代的燃油車。

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