奥迪五缸机好用吗,会像三缸机一样抖吗?:说起发动机的气缸排列形式,L形和V形排列大家都知道,稍微了解一点车的也知道大众的W12和斯巴鲁的水平对置,但是奥迪的
说起发动机的气缸排列形式,L形和V形排列大家都知道,稍微了解一点车的也知道大众的W12和斯巴鲁的水平对置,但是奥迪的直列五缸知道的人就很少了,这台发动机多数沿用在奥迪的性能车上,直到今年 RS3和TTRS在国内的引进才和大家又正式见面,那么这台五缸的发动机有什么特殊之处?
在1970年代,全世界发生的经济危机让很多汽车制造企业不得不意识到节能减排的重要性,当时掌管奥迪的皮耶希为了能让奥迪走出欧洲进军美国,决心打造一台动力性能优于四缸但是也要比六缸机更加经济的发动机,在这样的背景下五缸机横空出世了。奥迪把这台发动机搭载在第二代的奥迪100上,加上Quattro全时四驱和豪华的内饰,奥迪100红遍大江南北。
之后奥迪也因这台五缸机在世界拉力赛事WRC中一路高歌,2.1L的排量加上涡轮就可以输出可怕的598匹马力,配上四驱,连续多年蝉联WRC Group B组冠军,不仅是在赛车领域,在民用车领域,奥迪用这台发动机与保时捷进行合作,打造出了第一款高性能旅行车RS2,一直到今年,奥迪的高性能也一直与旅行车密不可分。
但是之后随着模块化平台的发展,这台五缸发动机也慢慢没落了。一直到今天随着RS3和TTRS的发布才重现人世,这一隔就是20年。
那么这台五缸发动机(代号EA855)到底是怎么样的呢?
首先从缸体结构上来说,它的缸径和行程都与EA888一致,同时为了避免推头,缸体采用铝合金的材质,轻量化的同时也有助于散热。
为了减小五个缸带来的发动机轴向长度,奥迪使用了单层皮带传动,并将链条传动布置在后端,这样就可以把它塞进狭小的发动机舱了。
为了保证足够的缸体强度,奥迪有意给其镶嵌一套铸铁的缸套,但是铸铁跟铝合金的金属膨胀比不同,发动机工作时可能因为热胀冷缩导致漏油,所以奥迪就开发了APS钛合金 缸壁涂层,降低了活塞与缸壁之间的摩擦系数。
为了在性能与油耗二者之间取得完美的平衡,EA855还配备了GDI+PFI双喷射系统,在转速较低时进气歧管喷射起作用,高转缸内直喷,两个喷射方式协同工作,在提高工作效率的同时又能降低颗粒物的排放。
散热一向都是性能发动机的一大难题,奥迪的工程师为了解决这个难题特意选择了可以耐高温的高镍合金来作为涡轮增压器的材质,它可以保证涡轮增压器在1000℃的高温下以1.2Bar的压力把新鲜空气送入气缸,就这样还能满足严苛的国六排放标准,不得不向奥迪的工程师竖起大拇指。
EA855不仅是奥迪的技术之作,其中也有一定的情怀和自豪感在里面。
关于这台奥迪的5缸发动机今天来分享一下关于抖动和其他技术特点的简单分析,供参考:
很多人认为三缸机抖动大的原因是其采用奇数缸,所以产生不对称的抖动,因此推测5缸也会有类似的抖动,其实不是这样的。
三缸机虽然因为是奇数缸会产生1.5阶的往复惯性力,但是这个可以采用平衡轴来解决,我们看到大部分目前的三缸机都配备了平衡轴,但是还是有很明显的抖动,尤其是在怠速的时候,那么原因是什么呢?
其实主要的问题在发火间隔上。三缸机的发火间隔是240°曲轴转角,而一个做功冲程只有180°曲轴转角。
简单的说就是一个缸做功冲程结束后还要再等60°的间隔(下图中灰色区域)下一个汽缸才开始做功,通俗点说就是这个加在曲轴上的劲是不连续的。这必然会造成曲轴加速度的剧烈变化,从而产生抖动。尤其在怠速、启动以及停机过程中发动机的转速都比较低,振动的感觉会更加明显。
但是同样为奇数缸的5缸发动机就没有这个问题,其发火间隔为144°曲轴转角,是小于180°的做功冲程,因此其做功是连续而且有一定交叉,不会出现抖动问题(下图)。
奥迪这台5缸发动机内部代号EA855,几乎是目前市场上仅存的直列5缸增压汽油机,奥迪开发5缸发动机的历史可以追溯到上世纪70年代,不过这台最新的EA855拥有奥迪当今最先进的发动机技术,排量2.5L,缸径冲程和著名的EA888发动机是一样的,多了一个汽缸,排量大了0.5L。这台2.5T发动机的额定功率294kW,峰值扭矩480Nm,匹配奥迪RS系列横置平台车型,比如RS3和RS Q3等。
这台发动机采用的先进技术主要有:
EA855采用了直喷加气道喷射GDI+PFI的双喷射系统,这一点和著名的EA888 三代的技术是一样的。也就是每个气缸有两个喷嘴一个GDI直喷喷嘴加一个PFI气道喷射喷嘴。这种设计对降低发动机的颗粒物排放非常有帮助。
EA855发动机采用了进气道控制阀板来灵活的控制气道的流通面积,调整缸内的气流运动强度,可以实现高性能和低油耗气道的不同需求。这种设计和和EA888也是类似的。
EA855发动机在排气侧布置了AVS可变升程系统(EA888 Gen3三代高功率也是把AVS放在排气侧的设计)。这种设计的主要目的不是为了降油耗,而是为了提升低速性能和减少涡轮迟滞,对于一台奥迪RS发动机来说,动态响应是非常重要的性能之一。
EA855的最新版本采用了铝缸体,并且没有使用缸套,而是采用了APS气相沉淀涂层工艺,这种工艺和奔驰宝马的电弧丝喷涂工艺类似,在铝缸体的缸孔表面涂覆上一层超薄的铁合金涂层来代替缸套,可以实现更低的摩擦磨损和更好的散热。这一点比目前还在使用铸铁缸体的EA888是要先进一些的。
总体来说奥迪这台EA855的2.5T 5缸涡轮增压直喷发动机技术上还是比较先进的,而且和宝马奔驰同档次的横置2.0T高性能发动机相比(比AMG A45和宝马M135i),EA855多了一个汽缸,排量大0.5L,在最高性能上具有先天的优势,这也是奥迪一直保持这一5缸平台的原因。
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自直列三缸发动机二次小范围普及之后,奇数缸内燃式热机抖动的问题成为关注点。众所周知三缸发动机只是为了降低造车成本妥协产物,减少一组气缸可以同步减少火花塞、点火线圈、喷油嘴、气门、活塞连杆等等结构;看似不起眼的减少一组缸体,实际比通过任何方式「简配」都更能降低制造成本!那么问题来了:五缸发动机不是为降低成本,否则为什么不用四缸呢?
从摩托车到汽车,奇数缸有偶数缸内燃机有上述四类最具代表性的选项。然而双缸摩擦照样有非常明显的共振,单缸发动机优化水平高的话甚至会比双缸机车的NVH表现更好!然而三缸发动机不论如何优化,其表现都没有“≥四缸”发动机更平顺,这是为什么呢?
第一原因在于「协调同步」,摩托车单缸汽油机的运行动态仅限于活塞往复运动的垂直作用力,其次还有曲轴旋转连杆摆动时的旋转离心力。只要通过设计优化或平衡轴等技术,单缸机就能够实现相对的平稳运行。而主流的异步双缸发动机或者水平对置双缸发动机,在运行中两组气缸不是上下摇摆就是左右摇摆,机体在作用力的影响下质心是不稳定的,所以产生震动也就不足为奇了。
图1:单缸发动机
图2:双缸发动机
三缸机与双缸机概念类似,在运行中三组气缸为不同步输出作用力,连带机体运动的作用力自然也是不同步出现。于是机体在运行中就会被交替出现的“三个作用力”拉的左摇右摆,在低转速区间的摆动幅度大所以才会有明显的振动感,也就是所谓的怠速振动。但是四缸发动机在每组气缸做功时,都会有对称位置的一组气缸做出同步动作,这一组“从动气缸”可以一定程度的抵消做功气缸的作用力,所以四缸发动机更平顺——但并不代表奇数气缸发动机都不平顺。
对于点火间隔角不了解的话,我们就把间隔角度理解为「时间维度」。三缸发动机的点火间隔角为240°,概念为可理解为“每240ms”(毫秒)点火做功一次,或者为三组气缸各自间隔240ms做功。四缸发动机点火间隔角为180°,五缸发动机点火间隔角为144°——五缸机每隔144ms就会点火做功,也就是说不同步的点火动作虽然也会产生机体的摇摆,但只需要用三缸发动机「间隔时间的60%」就能产生另外一个作用力,克服上一个作用力将发动机拉动到接近平顺的状态。
通俗描述:五缸发动机本也应该抖动,但是这种机器“拉动”机体的动作快且频率高,机体就会相对的平稳一些。而三缸发动机每次作用力产生的“摇摆时间”长,所以摇摆幅度就会变大,这是造成振动的原因——结论为:偶数缸发动机不见得都平顺,奇数缸发动机也可以很平顺,但如果初衷为降低制造成本的话,三缸机的抖动则是必然的结果。
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只要不是大幅抖动就是燃烧不好导致的,清洗油路就会好的。抖动明显严重就是配件故障。有轻微抖动连续的这样都是油路需要清洁。燃烧不好传感器检测排放不达标就会这样轻微抖动,是很烦人的。你可以尝试用用加油站清洁地下油罐用的司有普这类清洗剂加油箱清洁下油路,大部分燃烧油路脏导致的问题都会搞定。
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