文:黃耀軍
全新途觀L技術(shù)亮點解讀(上)
文:黃耀軍
2017年初,在上汽大眾途觀上市7年后,備受矚目的全新途觀L終于上市。新一代途觀L搭載第三代EA888渦輪增壓發(fā)動機(jī),采用雙重燃油噴射系統(tǒng)、雙可變氣門正時系統(tǒng)、可變氣門升程系統(tǒng)和智能發(fā)動機(jī)啟停等先進(jìn)技術(shù),并匹配DSG 7擋濕式雙離合變速器。
在舒適與安全性能方面,全新途觀L配備了HUD平視顯示系統(tǒng)、ACC高級自適應(yīng)定速巡航系統(tǒng)、BSD盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、Area View 360°鳥瞰式全景可視泊車輔助系統(tǒng)及PLA3.0智能泊車輔助系統(tǒng)等高科技配置。
在此,本文將對全新途觀L的主要技術(shù)亮點進(jìn)行分析解讀。
全新途觀搭載改進(jìn)的第三代EA888發(fā)動機(jī)(圖1),主要改進(jìn)如下。
圖1 2.0TBZ發(fā)動機(jī)
(1)氣缸蓋
為了實現(xiàn)最佳的燃燒過程,對氣缸蓋進(jìn)行改動,主要目的是改善運行穩(wěn)定性和減小爆震趨勢。發(fā)動機(jī)的氣缸蓋改動如下(圖2)。
圖2 氣缸蓋
①氣門升程切換裝置的位置改為進(jìn)氣側(cè)。
②燃燒室頂降低了9 mm,并調(diào)整了活塞頂,從而使壓縮比從9.6提高到11.65。
③噴油器更靠近燃燒室。
④進(jìn)氣道設(shè)計為直線型,以優(yōu)化充氣運動。
⑤排氣門的氣門桿密封件帶有雙唇密封件。
(2)曲軸箱通風(fēng)裝置
圖3 曲軸箱通風(fēng)裝置
曲軸箱通風(fēng)裝置有了很大改進(jìn),如圖3所示,來自曲軸箱的竄氣進(jìn)入氣缸1和2的區(qū)域內(nèi),并通過進(jìn)氣側(cè)平衡軸進(jìn)入氣缸蓋內(nèi)的細(xì)分離器模塊。圍繞平衡軸插入了一條開槽的塑料套筒,用于流通竄氣。通過平衡軸的轉(zhuǎn)動,從竄氣中分離出大部分機(jī)油(離心作用)并流回油底殼中。此時平衡軸起到預(yù)分離器的作用。
(3)燃燒室
燃燒室的構(gòu)造改進(jìn)包括氣缸蓋內(nèi)的燃燒室溝槽和活塞頂內(nèi)導(dǎo)流槽(圖4)。燃燒室溝槽帶有較大的壓氣區(qū),需要使用較小的進(jìn)氣門。增大的壓氣區(qū)可確保氣缸內(nèi)燃油和空氣更好地混合。為了與此相匹配,在活塞頂設(shè)計有氣門凹座和導(dǎo)流槽(氣流凹腔)。
圖4 燃燒室構(gòu)造
(4)活塞和氣門
前面已經(jīng)介紹,燃燒室設(shè)計了更大的擠壓區(qū),因此必須使用更小的進(jìn)氣門。擴(kuò)大的擠壓區(qū)主要是為了讓燃油和空氣在氣缸中更好地回旋。對此相應(yīng)地,氣門凹座根據(jù)活塞頂改變形狀,以及通過提高所謂的ε區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充(圖5)。此外,進(jìn)氣門和排氣門配備更長的氣門桿。不過排氣門的直徑?jīng)]有改變。
圖5 活塞和氣門的改進(jìn)
(5)曲柄傳動機(jī)構(gòu)
曲柄連桿機(jī)構(gòu)區(qū)域改進(jìn)的主要目標(biāo)是降低重量和減少摩擦,主要改進(jìn)如圖6所示。
①三件式刮油環(huán)
每個活塞都具有一個三件式刮油環(huán)。它是由兩片鋼片和一個間隔和膨脹彈簧組成的(圖7)。雖然預(yù)緊力較小,但三件式刮油環(huán)還是能非常好地貼合氣缸的形狀。它們的摩擦較小,能將機(jī)油很好地刮下。
②曲軸
主軸承直徑縮小,發(fā)動機(jī)的主軸承直徑則減少到與之前的1.8 L TSI發(fā)動機(jī)一樣的尺寸(圖8)。從而再次降低了重量。
③活塞
活塞頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整,此外,由于曲軸箱通風(fēng)裝置的改動引起氣缸體的改動,這也影響到了活塞冷卻噴嘴的安裝位置,它不再安裝在曲軸箱中(圖9)。發(fā)動機(jī)上的活塞冷卻噴嘴在裝配時需確保是精準(zhǔn)定向安裝,否則無法確?;钊鋮s的功能穩(wěn)定可靠。
圖6 曲柄傳動機(jī)構(gòu)的改進(jìn)
圖7 三件式刮油環(huán)
圖8 曲軸
圖9 活塞冷卻噴嘴安裝位置的變化
(6)鏈條傳動機(jī)構(gòu)
鏈條的基本結(jié)構(gòu)直接取自第三代發(fā)動機(jī),但是有所改進(jìn)。由于摩擦有降低,所以鏈條結(jié)構(gòu)所需的驅(qū)動功率也降低了。導(dǎo)軌用于在兩個凸輪軸正時齒輪間引導(dǎo)鏈條,但是它幾乎不接觸鏈條。導(dǎo)軌加長了,且用螺栓擰在氣缸蓋罩上,以作為防跳板使用(圖10)。
①平衡軸的驅(qū)動裝置
為減少摩擦,在平衡軸的驅(qū)動裝置上采取了以下措施。
a.鏈條采用了更窄的型號,鏈節(jié)也從96節(jié)減少到94節(jié)。
b.減少了換向的鏈條走向。
c.采用新的張緊軌和導(dǎo)軌。
d.采用新鏈輪。
e.采用更軟的的阻尼器。
②正時傳動裝置的驅(qū)動輪
凸輪軸上凸輪輪廓的特殊構(gòu)形產(chǎn)生出正時傳動的力。因此,正時鏈驅(qū)動裝置的鏈輪是非圓形的形狀,類似于三葉草。由此減少了鏈條力和張緊器中的移動。因此鏈條張緊器的構(gòu)形很簡單(不帶限壓閥)。
③機(jī)油泵的驅(qū)動
由于更改了傳動比,現(xiàn)在機(jī)油泵運行得更快了,以確保將規(guī)格為0W-20的新發(fā)動機(jī)機(jī)油可靠地供應(yīng)到所有需要潤滑的位置。
(7)燃油系統(tǒng)
燃油系統(tǒng)壓力提高到了25 MPa,并為此調(diào)整了高壓系統(tǒng)中的部件。
圖10 鏈條傳動機(jī)構(gòu)
發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的主要改進(jìn)如下。
(1)空氣質(zhì)量流量計(圖11)
發(fā)動機(jī)采用了Bosch公司的MG1管理系統(tǒng),具有105針和91針的兩個接口,診斷發(fā)動機(jī)需要使用專用工具VAS 6606。在該系統(tǒng)中,由一個附加安裝的空氣質(zhì)量流量計探測流經(jīng)的吸入空氣。因為在BZ循環(huán)激活期間,節(jié)氣門會開到最大。因此,只能通過空氣質(zhì)量流量計來識別回流。
圖11 空氣流量計
(2)新燃燒過程(BZ循環(huán))
該發(fā)動機(jī)中首次使用了一個新的燃燒過程(BZ循環(huán))。此處改進(jìn)的目標(biāo)也是降低耗油量,基本上是通過縮短壓縮階段來實現(xiàn)的。BZ循環(huán)的主要特點如下。
①在發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷運行中激活。
②壓縮階段縮短(類似于米勒循環(huán))。
③膨脹比大于壓縮比(類似于米勒循環(huán))。
④幾何壓縮比增大。
⑤燃燒室構(gòu)形改進(jìn)(罩、氣門直徑、活塞構(gòu)形)。
⑥更改了氣缸蓋中的進(jìn)氣歧管管道(產(chǎn)生渦流)。
下面詳細(xì)介紹BZ循環(huán)的工作過程。
①進(jìn)氣沖程
活塞從上止點移向下止點。遠(yuǎn)未到達(dá)下止點時,進(jìn)氣門就已關(guān)閉。進(jìn)氣門關(guān)閉后,氣缸內(nèi)的壓力降低,因為活塞還在繼續(xù)向下移動(圖12)。
②壓縮沖程
活塞從下止點移向上止點。必須首先補(bǔ)償壓力下降。在上止點前70°曲軸轉(zhuǎn)角時,壓力重新恢復(fù)到進(jìn)氣沖程中的壓力水平。在傳統(tǒng)燃燒過程中,此時的壓力已更高。由于幾何壓縮比更高,新燃燒過程中的壓力上升得更快。在上止點中,12 bar的壓力大致相同??傮w來說,新燃燒過程中的平均壓力更高,因此效率更高(圖13)。
③作功沖程
活塞從上止點移向下止點。在新燃燒過程中進(jìn)行膨脹時,由于燃燒室容積降低,壓力水平會更高。
④排氣沖程活塞從下止點移向上止點。在這里,由于不同的混合氣質(zhì)量流量和其他熱傳遞,新燃燒過程帶來了較小的效率提升(圖14)。
圖12 進(jìn)氣沖程
圖13 壓縮沖程
圖14 做功沖程
全新途觀配置了7擋濕式雙離合變速器0DL(DQ500),它以雙離合變速器02E(DQ250)技術(shù)為基礎(chǔ)深入研發(fā)而來,專為傳輸高扭矩和重型車輛研發(fā)(圖15)。
DQ500變速器的結(jié)構(gòu)如圖16所示。DQ500相對上代變速器DQ380最大的變化是在機(jī)電單元中增加了副電子油泵,這樣就可以支持SSR2.0了(7 km/h熄火),目前DQ380只支持5 km/h熄火。其他的變化包括:CO2降低6 g/km、采用變排量主油泵、液壓系統(tǒng)泄漏量優(yōu)化、采用低粘度變速器油、軸承摩擦優(yōu)化以及密封圈優(yōu)化。
圖15 DQ500變速器
圖16 DQ500變速器的結(jié)構(gòu)
(1)軸
7個齒輪的固定齒輪安裝在輸入軸上(圖17)。
①輸入軸1
經(jīng)過中空輸入軸2,通過齒輪連接到多盤離合器K1。齒輪(固定齒輪):1、3、5、7擋。
②輸入軸2
中空輸入軸,安裝在輸入軸1上的圓柱形滾柱軸承中,通過齒輪連接到多盤離合器2。齒輪(固定齒輪):2、4、6擋。
③輸出軸1
輸出軸1上的同步嚙合齒輪(惰輪)用于1、4、5擋和倒擋,并帶有駐車鎖(圖18)。輸出軸1上的所有同步器都具備碳素摩擦內(nèi)襯。
④輸出軸2
輸出軸2上的同步嚙合齒輪(惰輪)用于2、3、6、7擋(圖19)。輸出軸2上的所有同步器也都具備碳素摩擦內(nèi)襯。
圖17 輸入軸1和2
圖18 輸出軸1
圖19 輸出軸2
⑤夾緊軸總成輸出軸1(圖20)
夾緊螺栓在軸承的內(nèi)板和輸出軸之間建立非正向連接。這樣能夠增加有效軸直徑的尺寸,用于吸收扭矩。輸出軸1的夾緊軸總成通過駐車鎖、全部軸承內(nèi)板、墊圈和同步模塊,從外側(cè)錐形滾柱軸承的內(nèi)板處發(fā)生作用??偝赏ㄟ^止推墊圈,由輸出齒輪加以支撐。
⑥夾緊軸總成輸出軸2(圖21)
夾緊軸總成從輸出軸2外側(cè)錐形滾柱軸承的內(nèi)板處發(fā)生作用,直到位于3擋同步嚙合齒輪上的止推墊圈,由輸出軸2支持。
(2)駐車鎖
駐車鎖通過換擋桿和變速器上的駐車鎖之間的線纜,通過純粹的機(jī)械方式啟動(圖22)。駐車鎖齒輪作為固定齒輪,安裝在輸出軸1上。繼電器桿通過變速器上用于線纜的球頭進(jìn)行操作。
圖20 夾緊軸總成輸出軸1
圖21 夾緊軸總成輸出軸2
圖22 駐車鎖
駐車鎖由繼電器桿旋轉(zhuǎn)到棘爪點來進(jìn)行啟動。連接在繼電器桿上的執(zhí)行器銷在制動爪中的開口上隨著帽楔移動。制動爪被推入駐車鎖齒輪的縫隙內(nèi)。如果是齒對齒位置,那么駐車鎖將無法使用。在這種情況下,壓縮彈簧在帽楔上施加預(yù)載力。隨著車輛進(jìn)一步滾動,制動爪的齒遇到下一個縫隙,通過預(yù)載彈簧自動執(zhí)行嚙合。通過設(shè)計改良,這種情況下在嚙合前,行程不可避免將會大幅度縮短。這樣能夠提高行車舒適性。
(3)差速器
在大眾汽車的變速器中,DQ500首次采用配備軸斜齒輪的差速器(圖23)。插入軸斜齒輪的密封圈意味著差速器對外部具備油密性質(zhì)。軸斜齒輪意味著采用經(jīng)過改良的輸入軸,包含內(nèi)部連接。確保輸入軸涂有黃油用于裝配。
離合器的直徑與之前的變速器相比較大,在盤組件中摩擦盤數(shù)量較多,以確保能夠傳輸較高的扭矩值(圖24)。此外,離合器外殼有用于驅(qū)動油泵的齒輪連接。
(5)液壓泵
液壓泵為新月形齒輪泵,由離合器主輪軸上的正齒輪連接直接驅(qū)動(圖25)。泵機(jī)的運轉(zhuǎn)速度與發(fā)動機(jī)大致相同。液壓泵吸入DSG油,產(chǎn)生啟動液壓部件所需的油壓。機(jī)電系統(tǒng)中的主要壓力控制裝置根據(jù)發(fā)動機(jī)扭矩和齒輪油溫度,調(diào)整油壓和泵機(jī)的功率消耗。工作壓力控制為500~200 kPa。
(6)機(jī)電系統(tǒng)
①變速器機(jī)電控制裝置
雙離合變速器機(jī)電控制裝置的結(jié)構(gòu)如圖26所示。
②傳感器
變速器控制系統(tǒng)的傳感器布置如圖27所示。
③執(zhí)行器
變速器控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行器布置如圖28所示。
圖24 雙離合器
圖25 液壓泵
圖26 機(jī)電控制裝置組成
圖27 傳感器布置
圖28 執(zhí)行器布置