大众第3代EA888发动机采用创新性技术，如气缸盖集成式EGR冷却系统、双喷射系统和全新热管理系统。发动机硬件优化减小机械阻力，提高扭矩特性，降低油耗。同时，为了符合欧6排放标准，首次设计双燃料喷射系统，减少排放和油耗。通过轻量化设计，发动机重量大幅减轻，提高动态平衡。气缸盖集成废气冷却系统降低高负荷下的消耗。通过CFD和FEM方法仿真优化气缸盖设计，使得系统更加紧凑。发动机工程师们通过不懈努力，使第3代EA888发动机取得了较大突破，为未来发动机的发展指明了方向。
大概还是07，08年，我还在学校学习内燃机原理的时候，大众一则广告横空出世，TSI+DSG黄金动力组合！也正是这个组合，将中国的老百姓带入了汽车动力系统的新时代——涡轮增压时代，自此，自吸党和涡轮党开始了华山论剑。
大众也凭借着这套动力系统，在中国的市场份额超过了日系三强，成为一极。在大众/奥迪旗下的近乎所有中高级车型中，都搭载了这款发动机，可以说，是全球量产最多的发动机之一。
历经10多年，这款承载着大众崛起的发动机——EA888也进化到第3代和第3.5代了(GEN3/3B)。面对现在日系涡轮增压发动机咄咄逼人之势，他还能保持那么大的竞争力吗？产品有什么供其他主机厂借鉴的地方吗？
下面，我就以一名工程师的角度来介绍下这款发动机。
PS：国内虽然对大众旗下EA888推崇至极，但是网站论坛对其的介绍内容却很少。本人收集了SAE论文中对EA888系列发动机的介绍，结合了多篇文章与自己的理解，整理了这系列文章，供大家参考。
大众/奥迪旗下开发了全新第3代四缸汽油发动机系列，代号为EA888GEN3。为了应对欧6排放法规，且降低燃油消耗率(CO2排放)，在第2代EA888基础上进行了全面的升级。全新第3代发动机采用了很多创新性的技术。包括气缸盖集成式EGR冷却系统、直喷和歧管喷射组成的双喷射系统以及具有双凸轮轴调整功能的气门升程系统，一种新型的全电子冷却控制系统并配合着全新热管理系统。在GEN3B(第3.5代)EA888上，还做了进一步的优化升级，提出了Budack-cycle(B循环概念)，在油耗性能上进一步突破。
大众/奥迪直列四缸TFSI发动机的历史可以追溯到2004年，当时以世界首款量产直喷式涡轮发动机(基于久经考验的EA113发动机系列的升级)形式出现，是一台2.0L的TFSI发动机。EA888发动机系列的概念开发实际上早在2003年就开始了，目的是取代皮带传动EA113系列(EA888为链式传动)。EA888发动机在设计初期，就定位为一款大众集团(所有品牌和平台)和全球应用(所有市场)的“全球设计”发动机。继2007年春季成功推出第1代后、在奥迪上推出了valvelift系统(可变气门机构)以及优化摩擦等众多措施的第2代之后，在奥迪A4/A5系列上首次搭载进一步突破的全新第3代，如图1所示。第一代和第二代EA888发动机已经超过了其最初的设计目标，在产量上达到了每年超过100万台。
自2005年以来，四款TFSI发动机系列EA113和EA888取得了巨大成功，在享有盛誉的“年度国际发动机”和“十大最佳发动机”评选中总共赢得了十次奖项。下面详细介绍这款发动机。
第三代EA888L4TFSI发动机系列的开发目标是：
对于第三代EA888发动机，极大程度改善了发动机内部的机械阻力。例如，进一步减小主轴承直径；平衡轴集成在凸轮轴上；优化了机油增压循环回路(包括控制油泵)。
为了改善扭矩特性，在2.0L的第二代EA888前置发动机上采用了ValveLift系统，并集成了外置排气凸轮轴调整器。在1500rpm时实现了320N.m的高扭矩输出，对变速箱传动比(减速)进行优化，实现了低油耗。
在第3代EA888上，开发了一套全新的气缸盖，首次实现了废气冷却与涡轮增压器的全完集成。这种水冷式集成废气冷却系统大幅度降低高负荷下的消耗。
为了对发动机的热量流进行控制(热管理)，开发了一种新型的旋转滑动模块以提供全电子冷却系统控制。例如，在发动机的热机阶段，它能够完全阻止冷却液流动进入发动机或设置最小的体积流量。在发动机热机过程中，冷却液温度可以根据负荷需求和外部条件快速、大范围地调节到不同的温度水平。
为了符合未来的欧6排放标准，在第3代EA888上首次设计了双燃料喷射系统，包括FSI(FuelStratifiedInjection，燃料分层喷射)和MPI(MultiPortInjection，多点喷射)策略。高自由度的喷射方式选择意味着可以在较宽的工况范围内显著减少PM、PN排放，还可以降低油耗。
尽管多了很多发动机附件系统，第3代EA888系列发动机的重量还是大大减轻了。其中的关键因素是使用了薄壁发动机缸体(3mm厚)、经过轻量化设计的曲轴、集成式废气冷却、气缸盖集成排气歧管、工程塑料油底壳和铝制螺栓的应用。
下图2列出了第3代1.8LTFSI发动机与第2代1.8LTFSI相比的主要尺寸和关键参数，供大家参考。
对发动机硬件优化工作的重点是降低各种损失，同时降低发动机质量。此外，考虑到平台化需求，在规定功率和扭矩范围内(从入门级发动机扩展到最高档发动机)，执行了最大限度的通用化零件策略。
3.1发动机机体
为了进一步降低机体的质量和制造公差，将铸造工艺由传统的平浇改为立浇。发动机缸体的壁厚已第2代3.5mm+/-0.8mm降低至3.0mm+/-0.5mm，并且由于关键组件具有更大的自由度，可以将其他功能集成到发动机缸体中，进行一体化设计。粗油分离器的功能集成到发动机机体铸件中，因此不再需要螺栓连接粗油分离器和发动机机体法兰面，降低了重量。通过一系列针对发动机机体的轻量化设计，发动机机体减轻了2.4千克的重量。同时，为了进一步提高发动机的舒适性，主轴承盖已用螺栓固定在油底壳的顶部。
3.2曲柄传动和平衡轴
为了减少摩擦，曲柄轴的主轴承直径已从52mm减小到48mm，平衡锤的数量已从8个减少到4个。这使曲轴的重量减轻了1.6千克。活塞采用了一种新型合金，在开发过程中，扩大了活塞间隙，以优化摩擦，并基于带有纳米颗粒的耐磨活塞裙涂层控制了活塞磨损。平衡轴已改为滚子轴承。详细变化如图3所示。特别是在较低的机油温度下，平衡轴的滚子轴承安装大大减少了摩擦损失。此外，集成化、密集化有助于减少20%的系统质量和30%的转动惯量，同时能够保持相同的动态平衡。
3.3机油循环
为了降低控制油泵的功耗，对发动机采取了以下优化方案：
除了进一步提高机油泵的控制效率外，对活塞冷却也已经从传统的弹簧压力喷嘴改为电动可控喷嘴。当电流施加到电动控制阀时，控制阀打开一个流量通道，释放机油压力，从而以一个低成本的设计来控制喷嘴的关闭。在没有通电的情况下，机械开关阀被油压向上推动，机油喷射至活塞低部端面进行冷却(故障保护)。两个阀都布置在机油冷却器和机油滤清器的正下方。新的系统能够为活塞按需冷却并提高热管理的可控性。机油系统的OBD诊断也通过机油压力传感器来判断，详细布置如图4所示。
3.4气缸盖
对于第3代EA888发动机系列，首次对涡轮增压直喷汽油发动机设计了气缸盖集成式废气冷却，且防止排气干涉按照点火顺序进行了排气分离。这种水冷式排气歧管意味着在高负荷下，几乎不需要进行加浓喷射来控制气缸内温度(如图5)。因此，无论是在法规工况下的油耗测试中，还是实际用户体验中，甚至在激烈驾驶中，实际油耗都会大大降低。此外，集成式排气歧管也有助于冷却液快速加热，因此这也是热管理系统的关键组成部分。另一个优点是在气缸盖中仍有气体管道的对流，这使得涡轮增压器模块更加紧凑，降低了重量。因此，气缸盖/涡轮增压器的集成化使得重量减少1.5千克。
在气缸盖的开发过程中，尤其是在工业过程和生产可铸造性方面，在满足热动力学和热机械优化的前提下，对排气管和集成式排气歧管冷却管的封装式一个加工难点，该方案对气缸盖铸造工艺要求极高，大众对模具加工做了创新，使其得以大批量生产。为了满足第3代EA888发动机的高热动力需求，可变气门系统和某个凸轮轴调节器集成在排气侧，对进气管也进行了优化。为了更有效准确的控制发动机加热，将传统冷却液温度的传感器从发动机机体改到了气缸盖中。
3.5气缸盖设计
为了模拟集成废气冷却系统及其对气缸盖热机械性能的影响，在建立了CFD和FEM方法的基础上，大众公司也开发了一系列仿真方法。首先，采用经典的CFD仿真方法对气芯和水芯进行了基本设计，并结合有限元方法对气缸盖进行了热机械优化。由于在非常有限的空间内(涉及极端温度梯度布局)，废气和冷却水流量以及铝中的热传输之间存在着强烈的热耦合，因此在本项目中，所有三个区域(气体、水、铝)也首次在单一仿真模型中进行了多维度耦合计算。结果表明，该方法也能够更准确地模拟组件温度对流体温度和生成的热流的影响，如图6所示。
排气歧管集成式气缸盖的研究表明，与静态冷却系统的设计相比，负荷和转速变化的负荷循环也是一个关键影响因素。在运行工况发生这种变化后，首先将储存在材料中的大量热量释放到冷却液中，其次，由于发动机转速低导致水泵转速缓慢，冷却液体积流量和压力会比较低，在这种情况下，热水夹套区域的局部冷却液尤其容易沸腾，长期来看，这可能会损坏发动机机体。
在试验台上和通过仿真分析了这种负载循环以及高温快速停机的极端情况。在最终的集成排气歧管布置中，从整体的角度来看，在短期内沸腾功率方面达到了与前代发动机相当的水平。
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