最新幾年大眾集團的保時捷和奧迪推出了多款搭載V6增壓直噴發動機的新車,比如保時捷的卡宴和帕拉梅拉,奧迪的A6/RS5等熱門車型。
讓很多人奇怪的事情是大眾集團使用了兩個排量的V6:一個是3.0T V6另一個是2.9TV6,而且排量更小的2.9T V6反而性能更高。這究竟是怎麼回事呢?
和大家傳聞的EA839是保時捷開發的不同,其實EA839是奧迪主導開發的,保時捷參與了開發工作。其實,我們從兩個方面可以注意到實際上是奧迪主導開發了這個發動機平臺。
首先,從項目編號上EA839是典型的奧迪發動機代號,其實EA839是奧迪著名的EA837 V6機械增壓發動機(見下圖)的換代產品。從原來的機械開發方案,變成了目前的渦輪增壓方案。
其次,大家有所不知的是大眾集團目前有三個發動機開發團隊,一個是位於沃爾夫斯堡的大眾發動機開發團隊,還有英格式塔特的奧迪發動機開發團隊和位於斯圖加特的保時捷發動機開發團隊。
這三個團隊目前分工不同,在目前在大眾集團的發動機開發團隊中,保時捷發動機團隊主導是還是他們最擅長的水平対置發動機的開發。
而保時捷卡宴和帕拉梅拉上使用都是奧迪主導開發的MLB Evo平臺,因此,其採用的奧迪主導開發的V6發動機就不奇怪了。
這個全新的渦輪增壓V型發動機平臺包含V6和V8兩個發動機平臺, 其中今天說到的V6缸版本的EA389系列發動機在大眾集團得到廣泛的應用,包括保時捷卡宴、帕拉梅拉,奧迪,大眾途銳等MLB Evo平臺的車型上都有應用。
EA839發動機平臺擁有兩個排量,分別是3.0T和2.9T,其主要結構是一致的,氣缸直徑也是一樣的,只是通過改變衝程來獲得兩個排量。由於2.9T發動機擁有更高的功率,因此,奧迪為其設計了一個更加強壯的曲軸,2.9T曲軸的主軸頸比3.0T版本增加了3mm。
EA839發動機採用了目前最流行的HOT V設計,Hot V的意思就是兩個增壓器安裝在V型汽缸的夾角中間而不是外側。Hot V設計可以直接把三元催化器也放到V型汽缸的中間,緊耦合,緊挨著兩個渦輪增壓器。
這種設計會使得發動機非常緊湊,同時可以獲得更好的進氣冷卻效果,提高增壓器的效率和響應。最早的HOT V設計常見於V8發動機,寶馬和奔馳的V8雙渦輪增壓發動機都是這種設計。奧迪將這一設計第一次放到了V6上,可以說是在寶馬和奔馳都選擇直6後在V6上技術上的巔峰之作。
這種HOT V的設計還有一個好處就是可以靈活地額選擇增壓系統的方案,也就是在V6發動機上可以選擇單渦輪增壓或者是雙渦輪增壓:
EA8392.9T採用的就是雙渦輪增壓設計,因此,可以採用更高的增壓壓力,性能更加強勁,同時擁有更快的動態響應,當然成本也更高。雙渦輪增壓結構如下圖
EA839 3.0T採用的是單渦輪雙渦管增壓器設計,只有一個增壓器,因此性能要稍低一些,成本也比雙渦輪增壓要更低。下圖可以看到V6發動機的兩側各有三個汽缸的排氣分別通向雙渦管增壓器的兩個渦管。
EA8393.0T採用了低功率的設定,發動機更加注重油耗,結合奧迪著名的AVS兩級可變升程技術以及專門設計的小開度的凸輪型線,實現了米勒循環的燃燒方式。
這一燃燒方式在奧迪內部叫做B-Cycle。很多人可能在EA888 Gen3B 2.0T發動機的介紹中聽到過這個以降低油耗為目的的B-Cycle。EA839 3.0T採用的也是同樣的技術方案,也就是通過控制氣門正時,利用進氣門早關的方式來實現膨脹比大於壓縮比,降低部分負荷的泵氣損失,提高熱效率的燃燒方案。
不過這種方案要求使用比較高的壓縮比,3.0T發動機的壓縮比高達11.2。在降低油耗的同時也限制了最大功率的發揮,這也是3.0T比2.9T發動機功率低的另外一個重要的原因。
APS塗層就是在鋁缸孔上噴射特殊的塗層來代替缸套,這種塗層厚度非常薄,只有大約0.2~0.3mm,可以實現低摩擦,輕量化,同時也非常有利於缸孔的散熱,這對高性能發動機非常有利,但是成本比較高。下面是大眾給出的APS塗層的示意:
3.0T版本由於功率沒有那麼高,對散熱的要求也略低,因此採用了較為傳統的缸孔設計,預先鑄在缸體裡面的鑄鐵缸套,這種設計比2.9T版本的APS塗層要更笨重,散熱能力也會有所降低,但是成本也更低。下圖是鑄鐵缸套示意。
最後我們來討論一下為什麼奧迪和保時捷要搞出這麼一個2.9T的奇怪排量的高功率版本,為什麼不直接在3.0T上做高功率呢?其實可以從兩個方面來看:
一是,差異化定位的需求。
雖然3.0T和2.9T是一個平臺的發動機,但是由於設計和性能定位上的重大區別,因此,奧迪和保時捷採用一個新的排量2.9T來讓大家知道這是一款新開發的發動機,刻意想和3.0T進行差異化。
同時,2.9T的高性能定位也能夠激起大家的興趣,有利於奧迪和保時捷匹配2.9T高性能車型的市場推廣。
二是,2.9T排量發動機有高性能的傳統。
這裡要說到著名的阿爾法羅密歐的2.9T V6,同樣採用了同平臺法拉利V8發動機的技術,性能非常強勁。
如果再往前追溯,我們還會看到沃爾沃第一代XC90上使用的的2.9T直列6缸渦輪增壓直噴發動機,同樣在當時是強勁性能的代表。