21世纪初,大众汽车和奥迪汽车先后推出了EA111和EA888两个系列的中小排量发动机,前者包括了1.4MPI(多点电喷)、1.6MPI和1.4TSI等三款,后者包括1.8TSI和2.0TSI这二款,而EA211则是大众汽车近几年推出的一款最新系列的小排量发动机,包含了从1.0~1.6L的多种MPI和TSI机型。通过对以上产品与20世纪90年代生产的发动机,尤其是EA111和EA211两款1.4TSI小排量发动机(见图1)之间在实现轻量化方面所采取措施的对比,较全面地了解前述那些实现轻量化的技术途径是如何具体体现的。
众所周知,大众汽车和奥迪汽车的发动机因其技术先进、性能优越而在业界享有盛誉,然而,到20世纪末、21世纪初,在发动机轻量化方面,人们却很少见到其产品应用铝合金缸体的情况。显然,这决不可能是产品研发部门漠视或忽视轻量化的原因。鉴于大众汽车发动机,尤其是占比日益增大的TSI机型,其强劲的燃烧爆发力对关键零部件选用材料抵抗热冲击效应的能力及稳定性等提出了很高的要求,故长期以来,无论大中小排量的发动机大多采用铸铁缸体。尽管相比铝合金、镁合金等轻质材料,铸铁在强度、工艺性和成本等方面有着较大的优势,但其比重大则成为发动机轻量化的一大劣势。为此,大众汽车和奥迪汽车采取了一系列有针对性的措施。
至今,虽然在EA888系列中等排量及以上的发动机中,仍然基本上都用铸铁缸体,然而正是出于轻量化的考虑,EA888采用了薄壁铸造技术生产的缸体。从而在确保发动机强度和性能的前提下有效地降低了重量,为降低油耗带来了直接的好处。此外,大众汽车的产品工程师对发动机中任何一个可能降低重量的部件都潜心开发,比如,在EA888系列的1.8TSI/2.0TSI涡轮增压燃油直喷发动机中,即采用了一个铝合金附件支架来组合安装发电机、空调压缩机、皮带张紧器和机油滤清器等多个部件。这种设计与传统发动机每个零件都单独使用一个支架相比,大幅降低了重量,有助于油耗的降低;紧凑的设计减少了零件数量,也降低了用户的成本,维护更换也更为方便。
图1