最新几年大众集团的保时捷和奥迪推出了多款搭载V6增压直喷发动机的新车,比如保时捷的卡宴和帕拉梅拉,奥迪的A6/RS5等热门车型。奥迪从B9一代的汽油版开始搭载了全新的3.0T V6单涡轮增压引擎,代号为EA839,来取代之前的机械增压V6引擎。让很多人奇怪的事情是大众集团使用了两个排量的V6:一个是3.0T V6另一个是2.9T V6,那么EA8392.9T与3.0T有何区别呢?我们来一探究竟!
EA8392.9T这台发动机的汽缸夹角为90度,发动机最大功率331kw,最大马力450Ps,最大扭矩600N·m,并且采用了反置正时链条设计;EA8393.0T发动机最大功率250kw,最大马力340Ps,最大扭矩500 N·m,压缩比高达11.2:1。
在说2.9T之前,我们首先看一下3.0T单涡轮是个什么样的存在。以净重2吨的A8L来说,这款引擎被调校至最大功率340匹(5000-6400rpm),最大扭矩为500Nm(1370-4500rpm),百公里提速5.7秒,这些数据对于我们的认知都是很正常的,然而综合油耗的数据却仅为8.1-8.3L。看起来是不是好像有点不真实?是的,你没看错,这款发动机的特点就是:涡轮迟滞非常低、油耗非常低、效率非常高。
(以上功率扭矩输出曲线为S5Cabriolet)
这款发动机应用了非常多的设计理念和控制技术。首先,V型夹角呈90°,一个涡轮增压器布置在夹角中央构成了所谓的“Hot-V”形式(Hot V就是指两个增压器安装在V型汽缸的夹角中间而不是外侧,这种设计多拥有大型V8发动机上)Hot V设计可以直接把三元催化器也放到V型汽缸的中间,紧耦合,紧挨着涡轮增压器(在HOTV的增压系统布局方案中,可以灵活选择单涡轮或者双涡轮设计,正是这种优势使得EA839高低版本都能够大大节省研发成本);HOT V的设计布局能够使得发动机的体积非常紧凑,同时也能够大大提升发动机的增压效率和冷却效率以及发动机的响应速度以及快速暖机尽可能降低排放;在驾驶层面上这种设计也能够大大提升车型本身的运动性和驾驶乐趣。同时为了防止排气互相干涉,还采用了双涡管的设计,提高排气流速,又能进一步降低涡轮迟滞。所以可以让引擎再1370rpm就可以达到最大扭矩。
这款发动机的在气缸盖进气侧采用了奥迪可变正式气门系统,也就是常说的AVS。控制同一个进气阀的凸轮轴上有大小角度两个凸轮,可以通过一个电磁阀来相互切换。在发动机负荷较低时,可以用小角度凸轮,进气门行程更小,开启的行程更短,导致进气量相对较小,喷油也会相对减少,再配合较大的压缩比,可以用更少的油耗实现更高的效率。当发动机负荷变大时,再切换至大角度的凸轮轴,同理将瞬间提高发动机动力输出。
供油系统上,EA839系列发动机的供油系统配备了低压油泵(300~550kPa)和高压油泵(8~25MPa),供油压力在不同工况下,会通过电控系统进行调整,同时在喷油嘴也被布置到了缸盖中央,尽可能靠近火花塞,使得发动机气缸内的空气进气系数尽可能接近理论值,尽可能提升发动机的燃烧效率,减少发动机气缸内因为燃烧不全而产生的碳烟、碳氢化合物、氮氧化合物以及CO等污染物。
EA839发动机的热管理系统上,也能够足以让人惊叹,相比起EA837发动机,作为新贵的EA839发动机对气缸的中心距离进行增大,就是为了方便布置更多的辅助冷却液通道,提升对发动机整体的温度控制;再结合其HOTV设计而配套的集成式排气歧管,能够大大缩短排气门到涡轮的距离,降低涡轮迟滞。在EA839的硬件布局得到了极大的进化,添加上电控系统之后,EA839的硬件的发挥空间更是非常可观,在油温油压水温等多种关键参数的可调区间非常可观,单单以水温而言,EA839水温能够依照发动机当前工况的不同,主动实现90℃到105℃的自由控制,低功率状况下,使得发动机尽可能接近105℃,提升润滑系统的流动性,减少发动机的机械磨损和散热损失;高负荷的情况下,则是将机体温度控制在90℃中,辅助机体散热,确保发动机本身的稳定性。
EA8392.9T和3.0T实际上这两款机型最明显的不同点在于2.9T用2个稍小的涡轮代替了3.0T版本的一颗大涡轮。在缸体的结构和布局上并没有什么不同,同样的材质、同样的气缸布局,就连气缸直径也是一模一样的,仅仅是通过改变了发动机的活塞行程使得发动机的排量产生差异性;由于作为高功率版本的2.9T发动机在输出上要来的更加狂暴,因此奥迪在设计曲轴的时候,曲轴的轴承直径增加2mm;为实现更高强度,曲柄销间距减小,从而使活塞冲程由89mm变为86mm,从而使排量减小0.1L左右变为2.9T;活塞销直径增加2mm,并加入了DLC涂层;进气侧的大角度凸轮变的更大,进气效率更高;在冷却系统方面,3.0T版本使用风冷式,双涡轮则采用效率更高的水冷式。
EA8393.0T采用的是单涡轮双涡管增压器设计,只有一个增压器,因此性能要稍低一些,成本也比双涡轮增压要更低。下图可以看到V6发动机的两侧各有三个汽缸的排气分别通向双涡管增压器的两个涡管。
而EA839 2.9T采用的是双涡轮增压设计,因此,可以采用更高的增压压力,性能更加强劲,同时拥有更快的动态响应,当然成本也更高。双涡轮增压结构如下图
EA8393.0T采用了低功率的设定,发动机更加注重油耗,结合奥迪著名的AVS两级可变升程技术以及专门设计的小开度的凸轮型线,实现了米勒循环的燃烧方式。也就是通过控制气门正时,利用进气门早关的方式来实现膨胀比大于压缩比,降低部分负荷的泵气损失,提高热效率的燃烧方案。不过这种方案要求使用比较高的压缩比,3.0T发动机的压缩比高达11.2。在降低油耗的同时也限制了最大功率的发挥,这也是3.0T比2.9T发动机功率低的另外一个重要的原因。
EA8392.9T发动机油气分离器也得到了强化,采用了迷宫式+漩涡式两级分离装置,使机油分离更加彻底。为了有效控制进气温度,这台2.9TV6发动机采用了水冷式中冷器,相对于风冷式而言,水冷式中冷器对于进气温度的控制更佳,稳定高效,为这台发动机暴躁的动力输出做好了充足准备。
为了能够尽快带走这发动机带来的高发热量,高性能版本的2.9T机型采用了APS涂层就是在铝缸孔上喷射特殊的涂层来代替缸套,这种涂层厚度非常薄,只有大约0.2~0.3mm,可以实现低摩擦,轻量化,同时也非常有利于缸孔的散热,这对高性能发动机非常有利,但是成本高、工艺复杂、良品率也不大理想。
最后我们来讨论一下为什么奥迪和保时捷要搞出这么一个2.9T的奇怪排量的高功率版本,为什么不直接在3.0T上做高功率呢?其实可以从两个方面来看:
一是,差异化定位的需求。
虽然3.0T和2.9T是一个平台的发动机,但是由于设计和性能定位上的重大区别,因此,奥迪和保时捷采用一个新的排量2.9T来让大家知道这是一款新开发的发动机,刻意想和3.0T进行差异化。
同时,2.9T的高性能定位也能够激起大家的兴趣,有利于奥迪和保时捷匹配2.9T高性能车型的市场推广。
二是,2.9T排量发动机有高性能的传统。
这里要说到著名的阿尔法罗密欧的2.9T V6,同样采用了同平台法拉利V8发动机的技术,性能非常强劲。
所以,相信看完这些,你能够对这两款EA839系列引擎有了更好的认识。
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