2019国际年度发动机评选中,大众是如何击败宝马卫冕的?
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发布时间：2024-08-09 15:01
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时间：2024-08-09 15:01
在2019年国际年度发动机评选中，大众EA888 Gen3B凭借B-Cycle技术击败了宝马B48 2.0T发动机获得了150ps-250ps第一名的称号。
要知道，这可是欧洲最有影响力的发动机评选活动，而这一结果也充分说明了大众B-Cycle技术的先进性。
一提起大众的发动机技术，大家就容易会心一笑。毕竟，大众在华耕耘多年，其主力的发动机大家也都非常熟悉，甚至有人调侃说大众在国内就两个发动机EA888和EA211。
确实，这两个发动机在国内生产，几乎配备了大众集团在国内出售的所有车型，由于大众多年的经营和市场推广的成功，这两个发动机系列在国内也被认为是2.0T和1.4T级别的标杆产品，许多自主品牌的发动机产品或多或少都有这两个发动机的影子。
其实大众在发动机新技术引入方面在业界还是比较领先的，甚至有时候是比较激进的。今天就来说说大众最新的EA888Gen3B低功率发动机上采用的大众称之为B-Cycle的全新燃烧系统，就是这项技术的出现，让大众把宝马拉下马。
从原理上讲，B-Cycle的本质是米勒循环，采用进气门早关的方式来实现膨胀比大于压缩比的燃烧，从而降低泵气损失，提高热效率。
进气门早关的意思就是采用较低的进气门升程和更短的气门开启时间，在进气冲程活塞还没有到达下止点前就完成进气门的关闭。
此时，空气已经不能进一步吸入气缸，但是活塞仍然下行，此时气缸内的空气开始膨胀，压力降低。待活塞运行至下止点然后返回，开始压缩的时候。可以想象一下，由于气门早关造成的缸内空气膨胀效应，活塞实际在压缩冲程压缩空气到上止点时产生的压力比传统的发动机要低很多。
这意味着，米勒循环发动机可以采用比较高的压缩比。大众EA888 Gen3B发动机的压缩比高达11.7：1比高功率EA888 Gen3的9.6：1要提升不少。
米勒循环为EA888 Gen3B发动机带来了更高的效率，发动机的最低油耗率从235g/kWh降低到220g/kWh，降幅达到6.4%，而且低油耗区域也扩大了很多（下图中深蓝色部分）。
这些发动机效率的提升在整车上也实现了更低的油耗（CO2排放）。见下图
从技术特点上来说，米勒循环虽然会大幅度的降低油耗，但是由于其进气升程非常小，这会带来两个问题：
第一个问题是，较小的气门升程使得缸内气体运动速度降低，不利于油气混合。
大众在EA888 Gen3B专门设计了全新的燃烧系统，凸轮、进气道、气门以及喷油器的设计都和高功率版本的EA888 Gen3不同。
全新设计的燃烧系统加强了缸内气体流动速度，可以大幅度的改善油气混合状态。
第二个问题是，较小的气门升程限制了发动机在高速情况下进入气缸的空气量，这会带来非常大的性能损失。
金庸的小说里说：“天之道，损有余而补不足。”针对这两个问题，大众也有自己的解决对策，大众采用了两类技术平衡一部分由于米勒循环带来的性能损失：
第一种技术是EA888 Gen3B的AVS系统。
大众的AVS系统也就是可变气门升程技术，由于此技术来源于奥迪，因此得名Audi Valvelift System简称AVS。
这一系统的基本原理是采用电磁阀驱动的活动销控制凸轮轴上安装的凸轮滑块移动来实现气门升程的切换。
奥迪在EA888 Gen3B发动机的进气侧设计了AVS可变气门升程机构。在低速使用米勒循环降低油耗的时候采用低升程凸轮，而在高速或者大负荷情况需要功率的时候切换成高升程凸轮，为发动机带来充足的进气。而大众通过可变气门升程技术AVS平衡了一部分由于米勒循环带来的性能损失。
另外需要说明的是，EA888 Gen3也就是高功率版本也采用的AVS技术，但是AVS是布置在排气侧的，其主要目的是提升发动机的性能和增压器的动态响应。这一点和EA888 Gen3B是有很大区别的。
第二种则是VTG可变截面涡轮增压器技术。
大众即将引入中国的最新升级的EA211 1.5T Evo发动机同样采用了米勒循环技术， 但是EA211 1.5T Evo引入了VTG可变截面涡轮增压器技术，VTG增压器通过调节涡轮截面可以使增压器的涡轮机始终处于比较高的效率，从而提高发动机的充气效率，改善米勒循环带来的性能不足问题。据说在EA888的下一代产品中也会引入VTG可变截面涡轮增压器技术。
很多人一看B-Cycle这个名字，就会觉得很奇怪，那么为什么会命名为B-Cycle呢？
我们都知道，EA888系列发动机是由奥迪发动机开发团队主导开发的。EA888 Gen3B中增加的B字是为了说明这个发动机采用了叫做B-Cycle（也就是B循环的意思）的燃烧系统。
至于为什么叫B-Cycle呢？
原因就是它的开发工程师，EA888 Gen3B发动机开发的总工程师是Ralf Budack博士（下图中右边拿活塞的那个）。
为了彰显Ralf Budack博士在主导开发的这个全球第一个量产的米勒循环发动机中的贡献，奥迪用他的姓的首字母来命名这一创新的燃烧系统B-Cycle。
其实，美国工程师 R.H.米勒早在 1947 年就第一次提出了米勒循环的设想，基本的想法是用膨胀比大于压缩比的方法来提升发动机效率。但是长期以来米勒循环都必须要非常复杂的机械结构才能实现。
而Ralf Budack博士摒弃了传统米勒循环复杂的机械结构，用可变气门正时加可变升程的技术方案在正常的发动机结构下实现了米勒循环。
这不仅大幅度提高了效率，同时也在降低油耗和保持性能方面取得了很好的平衡。
可以简单的用大众的一个图（见下图）说明米勒循环带来的效果，也就是：2.0T的排量，1.8T的动力，1.4T的油耗。
因此，Ralf Budack博士的贡献值得在内燃机历史上留下自己的印记，而B-Cycle技术也助力大众获得国际年度发动机称号。
虽然总体来看，米勒循环还是会造成功率的降低，效率和性能不能兼得。不过从未来的发展方向来看，在电气化的大背景下，未来发动机会越来越多的和各种形式的混合动力技术相结合，在这种情况下发动机的效率逐渐会变成最重要的指标。
同时，由于电机在性能上和动态响应上的绝对优势，而原来大家关注最多的发动机性能反而不会像以前一样那么重要。自然，这也是大众EA888 Gen3B以低功率赢得2019国际年度发动机评选的重要原因。
或许，我们该刷新下眼光，来重新认识一下这个技术的大众了！
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