涡轮增压
6.1 涡轮增压硬件
在第三代EA888上面设计了一套全新的单涡轮增压器。该增压器通过对转子总成、壳体、气道的优化，提高了低速扭矩和最大功率。如图14所示，该涡轮增压器的特点如下：
电动废气阀（Electric waste gate adjuster）
涡轮前置氧传感器（Oxygen sensor upstream of turbine）
双通道紧凑型铸钢涡轮壳体
集成脉冲消音器（Integrate pulsation sound absorber）
电子废气旁路阀（Electric overrun bypass valve）
铬镍铁合金涡轮转子（工作温度980°C）
紧凑型涡轮增压器模块结构图
考虑到流场布局，将氧传感器布置在涡轮壳体前端，同时，废气温度达到980°C，涡轮壳体由某特殊铸钢制成，该材料这可确保在整个生命周期内足够的可靠性。因为4气缸点火顺序的原因，采用了双通道进气模式。由于集成式废气冷却系统的存在，且采用了镍铁合金材料，涡轮壳体的总质量减少了约40%。另外从通用化设计考虑，使用标准螺栓固定在气缸盖上。在涡轮常用的高温工况下，首次采用了铬镍铁合金713C（镍基合金）来代替MAR材料，生产涡轮。为了保证可靠性，通过CAE对转子的蠕变特性进行了多轮分析验证。
增压器外壳采用了压铸铝成型工艺，其结构较为复杂，集成在壳体上有脉冲式消音器，电子废气旁路阀和曲轴箱通风系统的气体管路。由于采用了电动废气旁通阀，驱动力得以加强，增压器壳体结构也进行了强化。增压器转子是通过研磨加工成型，因此具有更高的稳定性和强度，保证了良好的NVH性能。
在响应上，新设计的废气旁通阀执行器比传统的增压执行器更为精确。它可以独立于增压压力，能够根据发动机控制单元的信号进行主动控制，相比传统的增压执行器有以下几个优点：
1由于较大的关闭力，可以在1400rpm的低转速区域，让发动机扭矩达到320N/m。
2在部分负载情况下，随着废气旁通阀的主动打开，降低增压压力。使得在NEDC循环中节省约1.2g CO2/km，提高了燃油经济性。
3催化器加热过程中废气门的主动打开，提高热响应速度，让催化器前的废气温度升高10°C，从而让催化剂迅速起燃，降低冷起动排放。
4由于电动废气阀执行器的高响应性，在负荷变化的工况下可以及时降低增压压力，这对涡轮增压器的声学性能（哮喘、颤动）有很大的积极作用。同时，由于增压压力的快速跟随性，发动机对负载变化的响应也得到了改善。
第三代EA888首次将氧传感器置于涡轮增压器涡轮之前，从而在发动机启动后尽早的执行空燃比调节以及实现良好的气缸识别功能。在确定氧传感器布置时，需要重点考虑常用负载下流场的均一性。
6.2 CAE对涡轮优化
第三代EA888在开发中，在涡轮侧和增压器侧都进行了全方位的CAE优化。在涡轮侧，对整个系统（包括气缸盖中的集成废气冷却气管）、涡轮壳体（包括转子）、废气旁通阀、涡轮前氧传感器和排气系统）进行了CFD模拟，如图15所示，直到气体进入三元催化器载体截面之后。其目的是优化集成式废气冷却回路与涡轮进口、至氧传感器的气流、和进行废气旁通阀布局的设计，从而实现均一、稳定、有序的气体流动。在增压器侧，CFD模型包括进气、增压器包括所有气体入口域（例如来自曲轴箱通风的入口域）、旁通阀和增压回路，其目的首先是保证增压器性能的情况下，查看气流流向，从而找到各气体入口域的最佳位置布局。通过案例，得出CAE分析在研究气体压力损失和增压器效率方面的具有巨大潜力。
结合CAE分析，显著提高了涡轮的热力学性能和耐久性。根据计算出的温度图和螺栓拧紧力等附加力云图，确定了部件的载荷，并在早期的设计阶段进行了优化，如图16所示。通过图15、16可以看出，经过流体动力学和热力学的CAE分析，对氧传感器的气体流量、温度分布和负载进行了详细的模拟。一方面，进行了广泛的瞬态CFD模拟，以检查零件在极限负荷（右）下的功能性；另一方面，对嵌入涡轮壳体中的氧传感器进行热力学计算，进行材料的最佳材料配对和最佳输入来确保零件的耐久性。决定布局位置（右）。
涡轮增压器区域的CFD模拟（左）；氧传感器布局设计（右）
涡轮增压器的热力学分析和氧传感器的热力学分析（温度分布）
7 性能和燃油消耗
在第三代EA888的开发中，对涡轮增压器零部件、安装布局进行了设计，在流场、热力场等方面进行优化，最终反映在发动机性能上。新的1.8L TFSI在1400rpm时就能够达到了320N/m的最大扭矩，在3800rpm到6200rpm之间有125kW的宽泛性能输出范围，如图17左边所示，且其极限功率有进一步提高的潜力。此外，与上一代发动机相比，尽管从0提高到最大扭矩所要建立的涡轮压力变大了，但是得益于高响应性，减少了达到最大扭矩所需的事件，这保证了发动机良好的动态响应和卓越的加速性能。
大众（奥迪）使用一套名为性能感官指数（PFI）来评估车辆的性能和驾驶响应性。它是衡量汽车加速能力的一个指标，通常与燃油消耗率一起评价。第三代1.8 l EA888发动机（125 kw/320 Nm）的额定性能与之前的第二代1.8 l发动机（118 kw/250 Nm）相比，提高明显。如图18所示，相比第二代EA888 1.8L发动机，性能提升了12%，燃油消耗率降低了22%。即使与第二代2.0LEA888发动机相比（132kW/320N/m），同样性能的前提下，燃油消耗率仍有明显的降低（14%）。
与前代发动机相比，1500转/分转速下的功率输出和扭矩曲线以及动态扭矩增加
碳排放量与PFI性能（性能感觉指数、加权平均加速度）
8 排放对策
通过对FSI系统的喷射压力的提高（150bar增加到200bar）、缸内直喷喷油器的布局优化，改善了混合气形成，对排气道进行紧凑化设计以实现最小表面积，通过对氧传感器前置，提高氧传感器响应性，从而达到欧6排放。此外，三元催化器的结构为一款新设计的薄壁陶瓷体，400cpsi，壁厚为3.5 mil，以及新开发的JM835贵金属涂层。由于采用了薄壁载体，排气背压显著降低，同时可以适当提前点火角。由于在部分负荷下打开废气旁通阀，涡轮的旁路也可确保在冷态启动时，尾气热能可用于加热催化器。
基于双喷射系统，点火和可变气门的应用，可以采用多种策略实现HC、CO、NOx和PM的平衡。在启动模式下，三次FSI喷射在压缩阶段进行。在暖机工况下，采用压缩阶段进行FSI双喷射并适度延迟点火来实现预热。预热后，MPI喷射系统在非爆震限制中发挥作用。
为了进一步减少二氧化碳排放，除上述策略外，还采用了自动启停系统等。这些措施确保搭载该发动机的车辆符合欧6排放法规。
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