五月五号，掐指一算，是时候带来EA888 evo5的技术详解了！

evo5研发的主要是满足以下四个方面：

· 满足未来欧洲，北美以及中国的排放以及生产需求（图1 图2）

· 降低同功率发动机在纵横置平台之间的适配难度

· 实现全域lambda=1的燃烧策略，同时略微提升动力输出水平

· 灵活实现与12v、48v轻混以及高压插电混之间的协同工作

相对于之前evo4略微优化做法不同，这次evo5是做了全面的软硬件改进。

首先，在基础的改动上，低功率版本的压缩比从12.2:提升到了12.5:1，中功率版本从9.6:1提升到10.5:1，这里的主要改动目的就是提升缸压。

为了应对提升的缸压，曲轴主轴承的宽度增加了，并且还安装了更长的机油槽。中功率等级发动机的活塞Pin也从47.8mm增加到了50mm，而同时为了达成更厚的活塞顶，中功率发动机的曲轴中的连杆长度 从 144.0 mm 减小到 140.0 mm。

接下来将介绍主要的技术点：

· 燃油直喷压力提升到500bar（图3）

为了减少因压缩比提升而出现的早燃和敲缸，喷油的时机应尽可能的晚，所以这也自然导致了更短的油气混合时间，为了解决这一问题，喷油压力提升到了500bar以获得更小的雾化油粒。不过为了提供必要的驱动功率，必须重新布置高压泵。到目前为止，高压油泵一直由的排气凸轮轴驱动。 现在它已移至气缸曲轴箱的进气端，并由进气侧的平衡轴驱动，以减轻凸轮轴的负荷，。

· 水冷中冷器（图3）

可能和很多人想象里的不一样，这里evo5采用水冷中冷器的主要目的是降低其在多种车型上的适配复杂度。因为之前不同车型因布置、空间、需求的不同，需要对进气管路进行单独设计。采用水冷中冷器之后，其已经成为发动机的一个“附件”了，可以从整体上对其进行通用控制标定，不要做复杂的单独设计。

其次就是水冷中冷带来的好处：更好的散热，更好的油门响应。不过相比起EA211， EA888上的空气在增压后的温增更高，所以节气门在此用上了液冷装置。

· 凸轮机构及链条机构的优化（图4）

为了应对提升压缩比后因阻力增加而带来的启动舒适性问题，这次进气凸轮轴采用了电动相位调节器，相比起之前的液压相位调节器只有60°正时调节能力，电动的提供了156°调节范围，而且能在启动之前就能调整到位。所以在启动点火阶段，进气凸轮轴会调整到最 “晚” 的位置。由于进气门极晚打开，进气们打开的过程会一直延续到活塞上行的压缩阶段。因此，吸入的空气大部分会被再次排出。活塞所需要的压缩功也可以降低以实现更平顺的发动机启动。

另一方面，AVS到目前为止都是相对比较复杂的存在，在evo4及以前的EA888发动机上，AVS由4个不同的凸轮块和8个单独调节器组成。这意味着很高的安装及物料成本。由于evo5的进气歧管必须设计得非常紧凑，为了创造这个空间，两个单独的AVS作动器被合并成为一个双杆的AVS作动器。这个设计的改变显着缓解了气缸盖罩上的安装空间。气缸盖内部的空气流动空间也因此受益增加了，这意味缸盖通风也得到了改善。

· 噪音抑制（图4）

燃烧策略和缸内的设计改变导致发动机结构上的热力学激励参数，例如峰值压力和压力梯度显着增加。为了改善因此劣化的NVH水平，新的设计被引入来维持发动机与变速箱的声学稳定性。通过对缸盖、曲轴箱、油底壳的上部和下部进行有针对性的结构优化，以及通过使用大基座的发动机&变速箱链接衬套，最终传递到车身的噪音振动水平能够保持在先前水平，在某些情况下甚至显着降低。

除了从源头上控制NVH的表现，发动机的冷热端也引入了部分包裹的概念来降低噪音通过空气介质传播的能力。将上述措施整包为发动机的整体解决方案，这大大降低跨车型和平台使用复杂度。

· 发动机的标准化（图5）

中功率evo5 与和低功率evo5 的区别在于：由于中功率更高的发动机负载，曲轴传动系统更加坚固耐用；由于不同的气门正时，凸轮轴有所不同；排气涡轮增压器针对性能进行优化。基本发动机主体保持不变。缸盖在性能等级之间也只有少数几个特征有所差异，例如排气AVS位置。而进排气门的角度和直径，则在两个功率等级中都是统一设计的。参数和差异看图

与 MLB/PPC纵置版本的相比，MQB 平台中的横置发动机由于车辆布置和周边部件而有所差异。例如，油底壳、涡轮增压器（包括进气歧管）、发动机轴承和辅助驱动装置都已适应安装位置。而 MQB 中的曲轴箱通风系统是通过单独的purge 泵实现的，因此发动机上曲轴箱通风气体的入口整合在了进气侧的涡轮增压器前端。

· 热力学设计的优化（图6 图7）

无论是中功率还是低功率的发动机，都采用了米勒循环的燃烧策略来提升性能和热效率，最主要是能在全域避免加浓喷油。

低功率evo4上引入的进气侧AVS是为了尽可能在部分负载区域内（1200-3000

1/min; 0-270 Nm)加大米勒燃烧的程度，加大节油潜力。

在evo5上，为了在保持高压缩比的同时实现全域lambda = 1 的燃烧，所以在满负荷时也需要更深的米勒程度。所以能提供150° 正时的进气门设计与VTG涡轮的结合，能够在满负荷时提供充足空气来提升动力，最后的扭矩比 evo4 发动机还要高 20 Nm。所以这样的设计下，部分负荷的AVS所带来的节油潜力已经非常小了，因此 低功率的 evo5已经不再AVS了。

至于中功率上的提升主要是集中在部分负载区域，其主要来自于压缩比的提升。在中心极值区域的提升并不是特别明显。

最终从BSFC图上能看出，低功率的极值热效率从evo4的38.7%提升到39.4%，中功率的从36.6%提升到38.4%。由于引入全域lambda为1的燃烧策略，中高负荷的燃油效率因避免加浓而得到了非常明显的提升。

在BSFC差值图上能看出，evo5的两个功率等级对比中，低功率由于更高的压缩比，在中低负荷区域有明显的优势，但随着工况点向高负荷移动，优势则逐渐消失，某些时刻甚至是劣势。

在低功率的evo5和evo4相比较可以看出，evo5不仅在高负荷范围有着显着优势，在部分负载区域也能在不使用AVS的情况下达成略微的效率提升。这是因为电调节进气正时的应用是朝着优化效率方向进行标定的。另一方面，由于使用独立的 purge 泵进行油箱和曲轴箱通风，因此无需在100Nm附近的部分符合区域产生额外的负压力，所以节气门的开度能更大，减少节流损失。

中功率的在部分负荷下2%-3%的提升则来自于一个单位的压缩比提升，这也符合经验数值的

· VTG涡轮增压器的引入（图8）

为了实现更高的动力输出，更快的动力相应以及全域不加浓这三个目标。VTG涡轮成为了必选。虽然仅考虑涡轮本身时，使用Wastegate的涡轮增压器在在峰值效率方面优于 VTG 涡轮增压器。但是，由于不需要让部分排气流经旁通阀，VTG 涡轮增压器在高温涡轮侧具有更好的整体效率，这会涡轮前排气压力会更低，从而减少气缸中的残留气体。因此，EA888evo5 发动机系列的所有性能等级都采用了能够承受高达 1020 °C 最高排温的 VTG 涡轮增压器。

从同样是150kW的低功率evo5和evo4的对比图中可以看到，在lambda不需要为1的时候，evo4还能提供令人满意的动力和响应，但如果需要保持lambda=1，响应和动力都会下降。得益于VTG涡轮的引入，evo5则可以同时达成之前的三个目标。

· 尾气后处理（图9）

EA888evo5 发动机尾气后处理系统优化目标旨在提供全球优化的、适用于集团所有平台的排放控制包。优化的挑战在于如何将后处理系统有效集成到纵置和横置平台中，同时使三元和GPF紧密靠近发动机，以更快达到三元的起燃温度和避免频繁的主动GPF再生。

欧洲和中国市场的纵置发动机的三元位于发动机附近，直接位于涡轮出口，以实现最短的三元起燃时间。宽域的氧传感器位于入口中，而三元基体则带有传感器孔和集成式的第二个氧传感器。GPF是横向放置在防火墙和发动机之间。由于这种靠近发动机的位置以及在第一位使用带有集成传感器的催化转化器，汽油颗粒过滤器可以非常高效被动再生，而无需额外的催化涂层。

为了应对北美新的SULEV排放，与欧洲和中国版本相比，紧耦合的三元模块采用了分体式结构，通过增加前端单元的蜂窝密度和贵金属载量，可以在三元抗老化、起燃时间以及成本之间实现最佳平衡。由于新的SULEV对NOx和CO的要求额外严格，GPF后之后还使用第二个催化转化器，由于布置限制以及为了实现短起燃时间，它也被尽可能地靠近GPF放置。

横置平台的的evo5后处理系统则是完全重新设计的，针对所有市场和功率等级都提供统一的后处理整包。组件高度集成，由三元催化和GPF都相当靠近发动机。而根据不同的排放法规，三元的贵金属载体及密度都是可以调整的，并不需要在GPF上使用涂层，如果有需要还可以在车底放置第二个三元。

总结：

这里仅仅介绍了低功率和中功率的概况，未来还有应用于大众R和奥迪S以及RS车型使用的高功率机型，各处的细节以后将会适时介绍。