EA211發(fā)動機是大眾旗下新型汽車發(fā)動機,是首款在四缸引擎上采用氣缸關(guān)閉系統(tǒng)的發(fā)動機,這款發(fā)動機在提高燃油經(jīng)濟性上有著明顯的優(yōu)勢。全新的EA211系列發(fā)動機采用了全鋁材質(zhì),比之前的EA111系列輕了22公斤,同時燃油消耗降低了8-10個百分點。其包含直列三缸與直列四缸兩種類型,且覆蓋1.0L、1.2L、1.4L、1.5L以及1.6L等多種排量。EA211發(fā)動機運用了MQB平臺的模塊化開發(fā)技術(shù),采用了輕量化的設(shè)計,并恢復(fù)了正時皮帶的配置(經(jīng)強化后使用壽命可達20萬公里),這一改變主要是為了降低發(fā)動機內(nèi)部的功率消耗和噪音;且維護時需連帶更換張緊輪等配件。此外,該發(fā)動機配備了集鋁鑄造缸體、渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、排氣歧管缸蓋集成、雙氣門相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)等先進技術(shù),并擁有輕量化、低油耗、優(yōu)良排放以及動力強勁等特點,是發(fā)動機領(lǐng)域的里程碑產(chǎn)品,也是綜合素質(zhì)在很長一段時間內(nèi)處于國際領(lǐng)先水準(zhǔn)的發(fā)動機系列。
2012年初,大眾公布了最新研發(fā)的橫置發(fā)動機模塊化平臺(簡稱MQB平臺)。在2012年日內(nèi)瓦國際車展上,大眾集團正式發(fā)布了全新EA211發(fā)動機技術(shù),以配合MQB模塊化平臺的推行。同年,上海大眾汽車首次引入1.6MPI/1.4MPI發(fā)動機匹配用于新桑塔納,這正是EA211發(fā)動機的全球首發(fā)。然后,EA211發(fā)動機又先后被裝配在了昕銳、新大眾朗逸、明銳等車型身上,并于2013年在中國引入了針對出租車市場開發(fā)的1.6LCNG發(fā)動機,以及首次在中國引入了1.4T EA211發(fā)動機。2015年,1.2T EA211發(fā)動機進入中國,并首搭于新朗逸Blue Motion車型。
截至2024年6月,EA211發(fā)動機主要有1.2T DLS、1.4T DJS、1.5L DMB和1.5L DLF等型號,它們被分別搭載在了大眾旗下的速騰、朗逸、寶來、大眾探歌、帕薩特、高爾夫和桑塔納等車型身上,并擁有不錯的性能表現(xiàn)。比如,朗逸2019款所搭載的型號為1.4T DJS的EA211發(fā)動機,不僅擁有110kW(5000rpm)的最大功率和250N·m(1750-3000rpm)的峰值扭矩,同時還在車重1318kg的情況下,實現(xiàn)了低至5.4L/100km的NEDC綜合油耗表現(xiàn);又如,朗逸2019款所搭載的1.5L DMB型號的EA211發(fā)動機,可爆發(fā)出83kW(6000rpm)的最大功率和145N·m(3900rpm)的峰值扭矩,并擁有低至5.5L/100km的NEDC綜合油耗的經(jīng)濟性表現(xiàn)。
歷史沿革
EA211問世
2012年日內(nèi)瓦國際車展上,大眾集團正式發(fā)布了全新EA211發(fā)動機技術(shù),以配合MQB模塊化平臺的推行。同年,上海大眾汽車首次引入1.6MPI/1.4MPI發(fā)動機匹配用于新桑塔納,這正是EA211發(fā)動機的全球首發(fā)。
首發(fā)的EA211發(fā)動機功率分別達到81千瓦和66千瓦,扭矩分別達到155牛頓米和132牛·米。該機型首發(fā)后市場反應(yīng)良好,并陸續(xù)在斯柯達昕銳、新朗逸、明銳、大眾波羅、斯柯達晶銳等車型投產(chǎn)使用,實現(xiàn)對EA111MPI機型全面換代。
2016年,大眾發(fā)布了全新一代EA211 1.5T Evo發(fā)動機,在Golf、捷達等海外車型上投入使用。
中國發(fā)展史
2013年,引入針對中國出租車市場開發(fā)的EA211 1.6升CNG發(fā)動機,功率扭矩達到70千瓦和140牛·米。同年,首次引入EA211 1.4TSI機型,并在新朗逸車系匹配投產(chǎn),該機型高低功率版的功率和扭矩分別達到96千瓦/110千瓦和225牛·米/250牛·米,投產(chǎn)后陸續(xù)在斯柯達野帝、明銳、帕薩特、途安和斯柯達速派等車型使用,逐步實現(xiàn)對EA111 1.4TSI機型全面換代。
2015年,大眾引入1.2TSI機型,首次匹配新大眾朗逸Blue Motion車型,該機型功率和扭矩分別達到81千瓦和200牛·米,并以油耗低動力強的特點獲市場好評。2017年8月22日上市的全新明銳和全新明銳旅行車,搭載大眾最新的EA211 1.2T小排量渦輪增壓發(fā)動機,成為全系主推的動力系統(tǒng)。該機型依然是四缸設(shè)計,最大功率為85kW(116Ps),最大扭矩為200Nm。
2021年5月,一汽-大眾首臺量產(chǎn)版EA211 1.5TSI Evo發(fā)動機成功正式下線。此發(fā)動機將逐步取代大眾品牌現(xiàn)服役的1.4T引擎。一汽-大眾旗下搭載1.4TSI發(fā)動機的眾多車型,諸如高爾夫、大眾邁騰、速騰、T-ROC大眾探歌、探岳、探影、寶來,還有捷達VS5、捷達VS7等,EA211 1.5TSI Evo均會在這些車型上逐步予以應(yīng)用。
構(gòu)造特點
輕量化
相比起EA111鑄鐵的中缸,在EA211系列身上開始全面采用了鋁合金缸體配上鑄鐵內(nèi)襯缸套的搭配,由于缸體的材質(zhì)的變化帶來最大的變動就是發(fā)動機的整備重量大幅度減輕了(在EA211系列的發(fā)動機上,大眾當(dāng)年公布的數(shù)據(jù)為,1.2TSI為97kg,1.4TSI則是160kg),相比起EA111系列的生鐵缸體就有了22kg的差異,發(fā)動機的整備重量降低帶來的優(yōu)勢就是能夠提升20%的燃油經(jīng)濟性,同時在排放方面鋁合金的中缸相對鑄鐵中缸要優(yōu)秀一些。
在中缸的選材上變動之外,EA211系列機型開始大規(guī)模地進行了輕量化的處理,曲軸重量輕了20%,連桿也輕了30%左右,連桿軸頸變成空心,活塞也變成平底,這些變化都是為了能夠讓這款小型的發(fā)動機做到更加輕量化、更加節(jié)能環(huán)保。
發(fā)動機緊湊
EA211系列軸向安裝長度縮短了50mm,這就代表著發(fā)動機本身占據(jù)機艙的空間更小了,在新車上的布局將會變得更加靈活了,有了EA211系列發(fā)動機之后的MQB平臺以及后繼的MQB 翼豪陸神平臺,發(fā)動機在布局上也出現(xiàn)了極大的變化,EA111采用的是排氣管前置安裝,而EA211系列發(fā)動機則是采用了后置安裝,并且在引擎的安裝角度也有EA111的10°轉(zhuǎn)軸傾角,到了EA211系列上的12°傾角。
配氣機構(gòu)
EA211發(fā)動機的配氣機構(gòu)在構(gòu)造上也具備一些獨特之處,具體有:
正時皮帶由三個零件組成的正時皮帶蓋進行防塵保護,這樣可以延長正時皮帶的使用壽命。中部蓋(鋁制)為實心設(shè)計,它同時可作為發(fā)動機支架來使用。如果維修時僅需要拆下正時皮帶,則可將發(fā)動機架保留在原位,這樣可以有足夠的空間以張緊正時皮帶。
該渦輪增壓器只保留了N75增壓壓力調(diào)節(jié)電磁閥,取消了N249內(nèi)循環(huán)閥。為了減小進氣波動造成的噪聲,在進氣管部分進行了更改,內(nèi)部添加了降低噪聲的結(jié)構(gòu)腔。
集成了排氣歧管缸蓋
1、取消鑄鐵排氣歧管以減輕重量。
2、發(fā)動機采用四氣門技術(shù),滾珠搖臂式氣門運動機構(gòu)帶液壓挺桿。
排氣歧管集成在缸蓋上,減小尺寸,減輕重量,縮短起燃時間,從而有利于排放優(yōu)化。橫流式氣缸蓋可使防凍液從進氣側(cè)通過燃燒室流入排氣側(cè)。排氣側(cè)分成兩個區(qū)域,一個在排氣歧管上面,一個在排氣歧管下面,冷卻液流經(jīng)多個排氣口并吸收熱量,從氣缸蓋流入節(jié)溫器殼體,并與剩余的冷卻液匯合。
該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢:
曲柄連桿機構(gòu)的特點
EA211發(fā)動機的曲柄連桿機構(gòu)在構(gòu)造上也有自己的特點,具體有:
1、氣缸體進氣缸體上集成了曲軸箱通風(fēng)的油氣分離器。
2、機油分離器
氣體從曲軸箱進入機油分離器,大油滴首先被機油粗分離器中的隔板和渦流管道分離。然后,微小的油滴通過細分離器中的隔板除去。
3、止回閥
止回閥根據(jù)進氣系統(tǒng)中的壓力控制被分離過的曲軸箱氣體的循環(huán)。發(fā)動機怠速或低轉(zhuǎn)速,進氣歧管中為負壓時,真空效應(yīng)會打開進氣歧管內(nèi)的閥并關(guān)閉渦輪增壓器進氣側(cè)的閥。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高,渦輪增壓器工作時進氣歧管內(nèi)為正壓力,則壓力將關(guān)閉進氣歧管內(nèi)的閥。同時,渦輪增壓器進氣側(cè)的閥被預(yù)設(shè)的壓差打開,氣體通過渦輪增壓器再進入燃燒室燃燒。
4、高壓止回閥
單向閥是曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的一部分。此閥可使新鮮空氣在發(fā)動機內(nèi)部流動,以將混合氣從發(fā)動機和油底殼的內(nèi)側(cè)帶走。如果發(fā)動機內(nèi)側(cè)有足夠的負壓,則新鮮空氣從空氣過濾器的清潔側(cè)流入發(fā)動機,隨后通過曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)與混合氣一起進入氣缸。氣缸蓋罩上的單向閥可以防止機油或未過濾的混合氣進入空氣過濾器。
5、活性炭罐過濾器系統(tǒng),ACF基本上與渦輪增壓汽油發(fā)動機上采用的常規(guī)設(shè)計相同。根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同,燃油蒸氣以兩個不同的點進入進氣流。活性炭罐過濾器電磁閥1(N80),打開通道以流入燃油蒸氣。它是由發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU進行控制的。燃油蒸氣在發(fā)動機怠速以及低負載至中等負載時流入進氣歧管節(jié)氣門的下游。在渦輪增壓器增壓期間,燃油蒸氣流入渦輪增壓器的進氣端。
進氣系統(tǒng)
EA211發(fā)動機的進氣系統(tǒng)由帶有諧振腔的進氣管、空氣濾芯、節(jié)氣門控制單元、帶增壓空氣冷卻器的進氣歧管及氣缸蓋的進氣口組成。在進氣過程中,進氣系統(tǒng)將產(chǎn)生振動并將引起噪聲,本發(fā)動機在進氣管內(nèi)設(shè)置了諧振腔,能有效降低噪聲。發(fā)動機控制單元通過進氣壓力傳感器G71和進氣溫度傳感器G42獲取發(fā)動機的進氣量。
1、帶集成式中冷器的進氣歧管模塊EA211發(fā)動機系列上的中冷器集成在熱壓鑄成的塑料進氣管上,這樣的優(yōu)勢是整個增壓空氣區(qū)域相對少的空氣可以相對快速地進行壓縮。壓縮空氣自壓縮器通過塑料進料氣管(渦輪增壓器出口管)到進氣歧管模塊的距離也很短。
2、V51電子水泵V51電子水泵具備自診斷的功能。發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU會繼續(xù)定期檢查并確認泵運行,每10s將控制信號接地0.5s。如果探測到故障,則詳細信息會發(fā)送至發(fā)動機管理ECU。
V51電子水泵冷卻增壓空氣冷卻器和渦輪增壓器,它的工作條件有:
發(fā)動機熄火后,如果水溫高于100℃,V51電子水泵也會繼續(xù)工作。
潤滑系統(tǒng)
機油壓力控制閥N428負責(zé)向調(diào)節(jié)式機油泵的調(diào)節(jié)活塞提供油壓。它位于氣缸體后部并由發(fā)動機管理系統(tǒng)ECU操作。在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),連接在供電電源(接線端15)的機油壓力調(diào)節(jié)閥N428通過發(fā)動機管理控制單元接地,這將使機油泵切換至低壓力設(shè)定。在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速范圍或者發(fā)動機高負載(全負載加速)時,機油壓力調(diào)節(jié)閥N428通過發(fā)動機管理控制單元J623與接地斷開,這將使機油泵切換至高油泵壓力設(shè)定。
主要型號
EA211發(fā)動機系列主要包括1.4T DJS、1.2T DLS、1.5L DMB、1.5L DLF等型號,對應(yīng)不同的排量、功率、扭矩、供油方式,排放均滿足國6B標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵技術(shù)
EA211發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)包括但不限于:可變氣門正時、正時皮帶驅(qū)動、渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、缸蓋集成排氣歧管、雙氣門相位調(diào)節(jié)、曲軸輕量化設(shè)計、可變流量機油泵等。
可變氣門正時
可變正時系統(tǒng)由原先的進氣單側(cè)VVT升級為進排氣雙側(cè)VVT(1.6L自然吸氣發(fā)動機仍舊只有進氣側(cè)VVT),其中,進氣凸輪軸的最大調(diào)整角度范圍在50°曲軸角,排氣凸輪軸的最大調(diào)整角度范圍為40°曲軸角。新增設(shè)的排氣凸輪軸調(diào)節(jié)器通過優(yōu)化氣門重疊角,有效提升了發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速區(qū)間的扭矩輸出效率。
無論是進氣還是排氣都可以根據(jù)發(fā)動機實際工況對氣門的開啟時刻進行調(diào)整,優(yōu)化了氣缸的進排氣效率,ECU對氣缸的控制權(quán)限也更大。可變正時技術(shù)依靠液壓控制實現(xiàn),兩個電磁閥分別控制進排氣兩側(cè)的油道用以驅(qū)動凸輪軸調(diào)節(jié)器,從而實現(xiàn)氣門的開啟/關(guān)閉時刻的調(diào)整。
廢氣渦輪增壓系統(tǒng)
在EA211系列發(fā)動機身上,采用的創(chuàng)新性設(shè)計最值得稱道的就是將排氣歧管、渦輪增壓器和三元催化器模塊化集中起來,使得廢氣到渦輪的行程變短,能夠有效降低渦輪增壓器的遲滯問題,而在排氣系統(tǒng)的高度模塊化之下,更有效優(yōu)化EA211系列在冷機啟動下的暖機過程和三元催化器的工作速度,降低排放問題。
雙回路冷卻系統(tǒng)
EA211系列采用的是雙回路冷卻系統(tǒng),可以實現(xiàn)氣缸之間能夠單獨冷卻,缸蓋和缸體所需要的最佳工作溫度是不一致的,溫度不同的冷卻系統(tǒng),有助于讓引擎處于最佳工作狀態(tài)并提高燃油經(jīng)濟性。
在某種程度上,這一套冷卻系統(tǒng)也算大眾集團著名的智能熱管理系統(tǒng)的減配版本,而這套系統(tǒng)當(dāng)年是出現(xiàn)在大眾集團的一些性能車型和豪華車型上,而EA211系列發(fā)動機的定位和成本,配備這樣一套減配版本雙回路冷卻系統(tǒng)也是有著一定道理的。
氣缸體和氣缸蓋冷卻系統(tǒng)為雙回路冷卻系統(tǒng),可以使氣缸蓋和氣缸體內(nèi)的防凍液達到不同的溫度。氣缸蓋內(nèi)為冷卻液橫流,可達到更均勻的溫度分配。機油冷卻器裝在缸體上,由通過缸體的冷卻液進行冷卻。
節(jié)溫器殼體和集成式冷卻液泵直接安裝在發(fā)動機后端的氣缸蓋上。冷卻液泵由排氣凸輪軸的齒形皮帶驅(qū)動。
缸內(nèi)高壓直噴技術(shù)
燃油供給系統(tǒng)是缸內(nèi)直噴技術(shù)中最為關(guān)鍵的一部分。燃油要噴入壓力非常高的氣缸內(nèi),就必須具備足夠的噴射壓力。EA211在噴油壓力上最高可達100bar,尤其1.4TSI發(fā)動機的噴油嘴更是采取6孔噴嘴模式,可以有效防止在節(jié)氣門全開或在預(yù)熱催化轉(zhuǎn)化器過程中,油束覆蓋整個活塞頂部,進一步保證缸內(nèi)直噴的燃燒效率。
ACT主動氣缸管理系統(tǒng)
ACT主動氣缸管理系統(tǒng)會在1250-4000rpm轉(zhuǎn)速以及2.5-10公斤米的扭矩范圍內(nèi)啟動,2、3兩缸將關(guān)閉運行。而只要駕駛者踩下油門,關(guān)閉的氣缸會在13-36毫秒內(nèi)迅速做出反應(yīng)恢復(fù)工作,具體時間還是要根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速來決定。
這種技術(shù)在中國消費者口中更多是將其稱為閉缸技術(shù),其被開發(fā)出來的目的就是為了能夠讓本來就已經(jīng)是小排量的EA211發(fā)動機變得更加省油,而閉缸技術(shù)則是為了能夠讓原本已經(jīng)省油的發(fā)動機變得更加省油,根據(jù)大眾當(dāng)年官方的宣傳,EA211系列發(fā)動機在配備了ACT主動氣缸管理系統(tǒng)之后,百公里油耗大約會有0.4升的下降,二氧化碳的排放量也會有8克每公里的減少。
參考資料 >
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