全新奥迪A4L技术亮点解读（上）

文：金梦涛

全新奥迪A4L技术亮点解读（上）

文：金梦涛

2016年9月10日，全新奥迪A4L在上海东方体育中心上市，发布了2.0 TFSI高低功率两个版本的共6款车型。

动力方面，全新奥迪A4L搭载EA888系列全新第三代MLBevo 2.0 L 4缸TFSI发动机，变速器从上一代车型的CVT变速器更换为全新7挡Stronic变速器。全新奥迪A4L配备了quattro全时四驱系统，采用冠状齿轮差速器，在增强车辆动态性能的同时，更提高了燃油经济性。

全新奥迪A4L可配备自适应巡航系统（包括堵车辅助系统）、预测式高效辅助系统、主动式车道保持辅助系统、奥迪换道辅助系统、泊车辅助系统、后方交通辅助系统、预防保护系统等舒适及安全配置。同时配备第二代MMI信息娱乐平台，MMI操纵面板的中心部件是全触摸式触屏。可选装抬头显示系统，该系统可以把相应的信息转换成易于快速理解的符号和数字并投射到风挡玻璃上。标配单区自动空调，可选装3区舒适自动空调。

为了方便广大读者朋友对该车的深入了解，本文将对全新奥迪A4L的主要技术亮点进行讲解。

图1 第三代MLBevo 2.0 L-TFSI 4缸发动机

一、发动机

这款第三代MLBevo 2.0 L-TFSI 4缸发动机（图1）采用了新一代开发标准，是以第三代EA888系列1.8 L和2.0 L发动机为基型进一步开发而来，目标是降低CO2排放，以及按法规要求降低颗粒物排放。新款发动机排量为2 L，功率分为2个级别：140 kW和185 kW。

就发动机机械部分而言，两个功率等级的发动机改动基本一致，均采用了一系列减小摩擦的措施，二者区别在于换气和燃烧方式。其中功率等级1的发动机，采用的是改进过的米勒循环燃烧方式。该发动机在2015年5月的维也纳发动机学术交流会上，被誉为本级别发动机中效率最高的汽油发动机。

下面对2个功率级别的发动机的改进进行详细介绍。

1. 发动机机械部分

图2 曲柄连杆机构

（1）曲柄连杆机构（图2）

2个功率级别的曲柄连杆机构的改进重点都在降低质量和减小摩擦上，但二者之间的曲柄连杆机构的改进还是有些不同之处。

①曲轴

与前代的2.0 L TFSI发动机相比，第三代MLBevo 2.0 L TFSI功率等级2的发动机的主轴承直径保持不变，而功率等级1的发动机的主轴承直径减小到与以前的1.8 L TFSI发动机相同了，以进一步减轻质量。这2种曲轴都配备有4个平衡配重（图3）。

图3 曲轴

②活塞和气门

在功率等级2的发动机上，活塞和气门基本与前代发动机一致，只有活塞环有所改进，现在使用的是三件式刮油环。

在功率等级1的发动机上，提高了压缩比且采用了新的TFSI燃烧方式，还有一些其他变化。燃烧室的挤气面积（也叫挤气带）更大了，因此就必须要采用更小的进气门。增大挤气带最大的作用是增加气缸内燃油和空气的涡流强度。与此相应，气门凹座形状也得与活塞顶相适应，且通过增大所谓的ε-区来进行补偿。另外，进气门和排气门的气门杆也稍微长了一些。排气门的直径仍保持不变（图4）。

图4 活塞和气门

（2）缸体

①曲轴箱通风

功率等级1的发动机将奥迪气门升程系统（AVS）转移到了进气侧，因此曲轴箱通风装置也做了相应变动。在以前，窜气的取气点是在3缸和4缸的曲轴箱内，现在的窜气是从1缸和2缸的曲轴箱取气，窜气从这里进入到平衡轴壳体。有一个开了槽的套管插入平衡轴壳体内，窜气会穿过这个套管（图5）。

图5 缸体

由于平衡轴的旋转（离心作用），窜气中的大部分机油会被分离出来（机油粗分离器）并流回油底壳。窜气继续去往缸盖内的机油细分离器。

②活塞冷却喷嘴

由于功率等级1的发动机的曲轴箱通风装置有所变化（窜气要绕过平衡轴），因此缸体的制造也有变化。这就影响到了活塞冷却喷嘴的安装位置，不再位于曲轴箱处。

在前代的发动机上，有一个定位棱边用于安装活塞冷却喷嘴，现在这款新发动机上则取消了这个定位棱边，因此在安装活塞冷却喷嘴时，要注意精确对准，否则就无法保证活塞冷却功能的可靠性（图6）。

图6 活塞冷却喷嘴

①前面已经提到，功率等级1的发动机将奥迪气门升程系统（AVS）转移到进气侧了，同时为了适应这种改变，气缸盖罩的安装位置也做了相应调整。

②通过缩小压缩容积，使压缩比从9.6：1提高到11.7：1。

③气门挤气带有变化。

④燃烧室顶下沉9 mm。

⑤活塞形状有变化。

⑥FSI喷油器位置更靠近燃烧室。

⑦进气道形状做了重新构造，进气道变得更直了，这样可以改善充气运动。

⑧火花塞和高压喷油器以及活塞形状都针对燃烧室形状做了重新匹配。

⑨排气门的气门杆油封采用双密封唇口。

（4）链条机构

链条的基本结构直接取自前代发动机，但是有所改进。由于摩擦降低，所以链条结构所需的驱动功率也降低了。功率等级1的发动机改进较多，下面进行具体介绍。

图7 缸盖（功率等级1）

图8 链条导向装置

①链条导向装置（图8）

张紧导轨用于在2个凸轮轴正时齿轮间引导链条，但是它几乎不接触链条。新发动机的链条导向装置加长了，且用螺栓拧在气缸盖罩上，以作为防跳板使用。导轨的两端装有防跳板，该措施在前代发动机上就已经采用了。

②平衡轴的驱动

在平衡轴驱动中，采用了下述措施来减小摩擦（图9）。模块

图9 平衡轴的驱动

（3）缸盖

功率等级2的发动机缸盖基本上就是直接取自前代发动机，但是功率等级1的发动机缸盖则有较大改动。这是为了适应新的TFSI燃烧方式，同时对降低运行噪声和改善爆震倾向也有好处。功率等级1的发动机缸盖的改动如下（图7）。

a.链条更窄，且将链节数从96降至94。

b.链条换向部分尺寸减小。

c.采用新的链条导向装置和导轨。

d.采用新的链轮。

e.链条减振器的减振特性更软了。

③正时机构的驱动轮

凸轮轴上凸轮轮廓的特殊形状，会在正时机构上产生作用力。因此正时链条的驱动链轮形状不是圆的，有点像三叶草的形状。这就减小了链条受力以及链条张紧器的运动，使得链条张紧器的结构可以更简单（无压力限制阀）。

图10 机油泵的驱动

④机油泵的驱动

机油泵的驱动传动比有所变化，以便使机油泵转得更快（图10）。因此，链轮现在是有22个齿，而不是24个齿。这样的变化是为了要保证该发动机所采用的新型号发动机润滑油0W-20能顺利到达润滑点。

2. 发动机管理系统

（1）空气流量计

功率等级1的发动机，使用的是Bosch 公司的发动机管理系统MED17.1.10。该系统使用单独安装的一个空气流量计来测量吸入的空气量（图11）。这是因为在B-循环工作时，节气门开度非常大，只有用空气流量计才能识别出回流气流。

图11 空气流量计

（2）燃烧方式

在功率等级1的发动机上首次采用了一种新的燃烧方式（B-循环），其目标是进一步降低燃油消耗，具体实施方式是缩短压缩过程。

功率等级1的2.0 L TFSI发动机上所采用的这种新燃烧方式，就是一种改进型的米勒燃烧方式。因此，尽管因排量大而导致发动机内部摩擦较大，但是与前代1.8 L TFSI发动机相比，耗油量仍是较低的。

通过奥迪气门升程系统（AVS）来改变进气气门的开启时间。气门升程系统作用到一个凸轮上，一方面可以改变气门打开时间（提前关闭进气门），另一方面还可以让进气门打开程度小一些。

这种燃烧方式就被称作“延长了膨胀的燃烧方式”，或者也叫“B-循环”。从实际来讲，其实不是延长了膨胀过程，而是缩短了压缩过程。只有把这种燃烧方式与排量更小些的发动机（这种发动机在总行程减小时，有相似的新鲜混合气压缩特性）比较时，才能觉得称作“延长了膨胀过程”很恰当。

二、底盘

1.前轴

前轴的开发是基于纵置模块（MLBevo）平台的，全新奥迪A4L上使用的是五联杆式车桥。前轴的主要特点如图12所示。

图12 前轴的主要特点

2.后轴

后轴也采用的是基于纵置模块(MLBevo)平台的新式五联杆车轴，后轴的主要特点如图13所示。

图13 后轴的主要特点

3. 带有电子减振器的底盘/ 运动底盘（1BL/1BQ）

该系统是基于上代车型上使用过的电子减振器系统进一步开发而来，主要改进之处是使用了底盘控制单元J775（包含了调节软件）。另外，以前独立的系统元件车身加速度传感器现在也与绕X轴和Y轴的力矩（侧倾力矩和俯仰力矩）传感器一同集成在J775内了（图14）。

该系统使用的是CDCivo减振器（连续阻尼控制内部改进），把电磁阀集成到减振器内了。控制单元通过PWM信号来操控相应的电磁阀，于是就形成了一个活塞阀的旁通支路。根据阀的开口截面的不同，减振器在伸长和压缩阶段的阻尼力也会跟着变化，这个控制过程可以针对某个单独车轮来实施。

为了确定到底需要多大的阻尼力，调节软件采用了模块化结构设计。竖直模块根据控制单元内部集成的传感器信息来评估车辆的提升运动、俯仰运动和侧倾运动。

横向模块利用转向角度传感器和横向加速度传感器（在安全气囊控制单元内）的测量数据，来识别车辆横向动力学性能。

纵向模块通过分析制动压力测量值（来自ESC）和驾驶员期望力矩（来自发动机控制单元），来评价车辆纵向动力学性能。有一个更高级的系统模块，用于应对其他系统（ESC、 EPB和 制动辅助等）的活动。

另外，车速和路面状态（不平度 – 是通过控制单元J775内的车身加速度传感器测量值而确定的）也参与这个调节过程。

（1）底盘控制单元J775

图15 底盘控制单元J775

全新奥迪A4L与奥迪Q7一样使用了底盘控制单元J775来进行减振器调节（图15）。就是说，J775取代了水平调节控制单元J197的这个功能。

另外，用于探测车辆垂直方向的加速度值、绕车辆纵轴方向的侧倾运动和绕车辆横轴方向的俯仰运动的传感器，也包含在该控制单元内。

由于该控制单元还承担着为运动型差速器计算车辆行驶动力学性能的功能，因此该控制单元有两种型号。在配备有运动差速器但没有减振调节的车上，控制单元内就省去了上述那些传感器。在没有配备运动型差速器和减振调节的车上，就不安装该控制单元了。该控制单元安装在车辆的前部中央通道处，它使用FlexRay数据总线来进行通讯。

（2）系统工作原理

电子减振调节有3种不同的阻尼特性。根据在Audi drive select上选定的设置，就会激活相应的特性曲线，以便实现均衡、舒适或者运动这些行驶特性。

当接通了点火开关（端子15），阻尼阀就会被通上短促脉冲，以便激活调节并给阀通气。在车辆停住且端子15接通时，阻尼阀会被通上约0.4 A的电流。如果通上约1.9 A的电流，就可获得最大的阻尼力。

如果某一减振器无法激活，或者无法获取某个车辆水平传感器的测量值，那么调节系统就会被关闭。

这些阻尼阀是这样设计的：在不工作状态（就是没激活），仍能保持中等大小的阻尼力（相当于基本减振状态）。这样，虽然舒适性有所降低，但不影响车辆的动态行驶特性。当系统关闭，会显示相应的黄色图形（减振器符号）和文字内容来提示驾驶员。

4.制动装置

在开发车轮制动器时，重点放在了结构轻量化上。与前代车型相比，根据所配发动机的不同，制动装置最多能轻5 kg。制动摩擦片现在不含铜了，已经能满足2021年才会实施的法规要求。与前代车型一样，电动机械式驻车制动器是车辆标配（图16）。

图16 电动机械式驻车制动器

第9代ESC系统直接取自奥迪Q7（车型4M），只是调节软件针对全新奥迪A4L重新做了改进。与前代车型不同的是，制动管路的布置形式由双管路对角布置改为前桥制动器/后桥制动器分开的形式了。

踏板机构是全新开发的。为了改善传声方面的效果，所有踏板都是采用封闭截面型材制造的。这套踏板机构，重点仍是放在结构轻量化上，因此其铝制制动踏板就比前代车型上的制动踏板轻了约50%。由于采用了自动变速器车专用的支座，因此与手动变速器相比，质量可减轻约400 g。

（待续）