模塊化是亮點(diǎn) 解析沃爾沃Drive-E動(dòng)力總成

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】汽車平臺(tái)模塊化相信大家都不陌生了，現(xiàn)在已受到主流汽車廠商的青睞。但又有多少人聽過模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)？沃爾沃汽車推出了全新的“Drive-E”發(fā)動(dòng)機(jī)序列，就是采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，在環(huán)保節(jié)能與動(dòng)力性能之間取得了很好的平衡。究竟“Drive-E”發(fā)動(dòng)機(jī)序列有哪些技術(shù)特點(diǎn)？本文就來做個(gè)詳細(xì)的介紹。

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● “Drive-E”是什么?

　　目前部分汽車廠商對于自家的技術(shù)都有一個(gè)名稱作為包裝，例如馬自達(dá)的創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)(SKYACTIV)、本田的地球夢科技發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)(Earth Dreams technology)等等。而“Drive-E”是沃爾沃最新的一系列節(jié)能高效技術(shù)的總稱，涵蓋了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、混合動(dòng)力系統(tǒng)、生產(chǎn)平臺(tái)等等。而Drive-E動(dòng)力總成則包括三個(gè)方面，一是全新的模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)序列（8款發(fā)動(dòng)機(jī)），二是由愛信提供的8AT自動(dòng)變速箱(代號AW TF-81 SC)，三是電子隨速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

　　這套全新的模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)序列（Volvo Engine Architecture），主要想達(dá)到的目的是強(qiáng)勁動(dòng)力和低油耗，其在去年的下半年已海外市場投入，今年也將引入國內(nèi)。

　　VEA發(fā)動(dòng)機(jī)家族一共包括8臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，即4臺(tái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(代號VEP)：T6、T5、T4、T3。4臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(代號VED)：D5、D4、D3、D2，它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是：全為直列四缸，擁有相同的缸徑與沖程，而最先投入使用的是T6、T5和D4三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，國內(nèi)最先引入是T5發(fā)動(dòng)機(jī)（搭載于XC60上：騎士變芯 試駕沃爾沃XC60 Drive-E T5）。關(guān)于沃爾沃DRIVE-E具體的來龍去脈，我們之前就做過解讀，網(wǎng)友可移步至《沃爾沃Drive-E動(dòng)力總成 模塊化的魅力》進(jìn)行了解。下一頁就來看看有什么技術(shù)亮點(diǎn)。

● 模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)有何技術(shù)特點(diǎn)？

　　傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)要達(dá)到高效動(dòng)力、節(jié)油減排的要求，無非要在這幾方面精耕細(xì)作，如高效的增壓系統(tǒng)、更高的燃油效率、高效的熱管理系統(tǒng)、更低的內(nèi)摩擦損耗、輕量化設(shè)計(jì)構(gòu)件、有效的尾氣處理。

　　1）極高的部件共用性

　　VEA發(fā)動(dòng)機(jī)序列中（包括柴油版和汽油版），都是擁有相同的缸徑和行程的。發(fā)動(dòng)機(jī)的部分附件是完成可以互換的，如曲軸、下缸體、油底殼、機(jī)油本、發(fā)電機(jī)等等，而缸體、平衡模塊也接近通用。當(dāng)然考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能差別，發(fā)動(dòng)機(jī)本體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是有所差別的。

　　主要包含兩個(gè)性能級別，即高功率與中功率級別的發(fā)動(dòng)機(jī)和較低性能級別發(fā)動(dòng)機(jī)。前者的缸體強(qiáng)度設(shè)計(jì)是按照柴油發(fā)動(dòng)機(jī)峰值燃燒壓力設(shè)計(jì)，而后者允許峰值壓力值降低為140bar(接近汽油機(jī)的水平)。

　　2）構(gòu)件輕量化設(shè)計(jì)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)采用高壓鑄鋁缸體，內(nèi)嵌鑄鐵氣缸套。汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體不同的是，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體高度更高，缸套強(qiáng)度更強(qiáng)。缸套外層噴涂一層共晶鋁合金來加強(qiáng)鋁基體的基礎(chǔ)，有效提升缸套的圓度從而使得活塞環(huán)張力減小。此外，軸承加固件也采用鋁合金進(jìn)行噴涂。

　　此外，還通過一系列措施對發(fā)動(dòng)機(jī)本體進(jìn)行減重，如為了降低軸頸的尺寸，曲軸采用鍛鋼來制造；通過采用襯套可以降低活塞銷的直徑；采用更長更輕的連桿等，最終可以降低20%的運(yùn)動(dòng)慣量。

　　3）降低內(nèi)摩擦損耗

　　要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件之間的內(nèi)摩擦也是重要的一環(huán)，VEA發(fā)動(dòng)機(jī)也進(jìn)行了一些列的措施進(jìn)行優(yōu)化，如通過降低活塞環(huán)切張力、活塞環(huán)PVD鍍層、珩磨氣缸套、活塞銷表層DLC(類金剛石涂層)等等。此外，氣門挺柱使用了DLC進(jìn)行涂層處理，與鑄鐵制造的凸輪軸，可以有效降低滑動(dòng)摩擦。

　　4）可變流量機(jī)油泵

　　可變流量機(jī)油泵，也是目前較為主流的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，簡單來說就是，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)高低負(fù)荷的工作狀況，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)油泵的流量輸出，降低損耗。VEA系列發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油泵主要通過電磁閥來控制機(jī)油泵的流量輸出，傳感器通過采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、機(jī)油溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

　　5）發(fā)動(dòng)機(jī)熱力管理系統(tǒng)

　　由于汽/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作方式的不同，對于散熱要求的不同，會(huì)使得它們的熱管理系統(tǒng)也是有所差異的。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)裝備了一個(gè)400W的電子水泵，可以精準(zhǔn)智能控制冷卻水流向，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的快速熱機(jī)和降低冷摩擦損耗。

　　柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的則是傳統(tǒng)的機(jī)械式水泵（即由皮帶驅(qū)動(dòng)），可以通過水套中的液壓控制閥進(jìn)行流量的控制。如發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，控制閥關(guān)閉，水泵驅(qū)動(dòng)的流量就降低，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速暖機(jī)。

　　另外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也裝備了一個(gè)15W的電子水泵作為輔助，主要有兩方面的作用：一來可以從氣缸蓋取水為車廂加熱（提供暖風(fēng)），二來，可以將冷卻液引至EGR冷卻再循環(huán)尾氣，以降低NOX污染物的排放。

　　6）模塊化增壓實(shí)現(xiàn)動(dòng)力差異化

　　前面我們說了，VEA發(fā)動(dòng)機(jī)序列中，發(fā)動(dòng)機(jī)排量都是一樣的，那怎么實(shí)現(xiàn)動(dòng)力差異化？那就是模塊化增壓，即通過配備不同的增壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的差異化，如高功率版本采用了雙增壓技術(shù)(如T6采用機(jī)械增壓+渦輪增壓、D4則采用雙渦輪增壓)。

　　之所以說模塊化增壓，是指VEA發(fā)動(dòng)機(jī)序列中，無論汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，還是不同功率等級，增壓系統(tǒng)的安裝位置以及主要端口都是相同的，有利于整車安裝的共同性。

　　T6汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是機(jī)械增壓與渦輪增壓模塊，機(jī)械增壓器（羅茨增壓器）是通過離合器進(jìn)行控制，與一個(gè)較大尺寸的渦輪增壓器相配合工作。機(jī)械增壓器是直接由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，所以在低速時(shí)可以提供快速的響應(yīng)（彌補(bǔ)渦輪的遲滯），提升扭矩。而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升后，渦輪其主要作用，機(jī)械增壓器也將停止工作。通過兩者的優(yōu)勢互補(bǔ)，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁動(dòng)力的線性輸出。

　　D4柴油發(fā)動(dòng)采用的是雙渦輪增壓模塊，兩渦輪采用的是串聯(lián)的連接方式，這種增壓方式在2008年上市的2.4L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上就已使用，只不過對其進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，采用小尺寸的渦輪也可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)也有較好的響應(yīng)。

　　7）汽油中置直噴/雙VVT

　　在缸內(nèi)直噴系統(tǒng)中，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是側(cè)裝直噴，而VEA汽油發(fā)動(dòng)機(jī)則采用中置直噴(即火花塞以及噴油器都安裝在燃燒室頂部中間)，好處就是在起始分層燃燒和催化器加熱方面更勝一籌。

　　進(jìn)氣管道中也設(shè)計(jì)了擾流設(shè)計(jì)，主要作用是提升進(jìn)氣與燃油的充分混合，從而提升燃燒效率。而進(jìn)排氣可變氣門正時(shí)（雙VVT），可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)呼吸更順暢，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的效能。此外，針對不同功率等級的發(fā)動(dòng)機(jī)，工程師對冷卻水套、進(jìn)氣端口、噴霧設(shè)計(jì)都進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，而通過燃燒室形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)不同的壓縮比。(T5壓縮比為10.5，T6壓縮比為10.3)。

　　8）i-Art燃油噴射技術(shù)

　　VEA柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射采用的是閉環(huán)油量控制系統(tǒng)，噴射壓力最大達(dá)到了2500 bar。這套系統(tǒng)被命名為i-Art智能精準(zhǔn)噴射系統(tǒng)，包括了一個(gè)油壓傳感器、微型處理器(用于通訊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ))、電磁控制閥等構(gòu)件組成。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元可以從油壓數(shù)據(jù)中計(jì)算實(shí)際的汽油噴射量，而且實(shí)時(shí)進(jìn)行噴射調(diào)整。另外，這套噴射氣筒還具備了自動(dòng)補(bǔ)償老化和磨損的功能，可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在壽命期間穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行。

　　9）模塊化尾氣后處理

　　汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（尤其是直噴發(fā)動(dòng)機(jī)）要滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，高效的尾氣處理系統(tǒng)（三元催化器）必不可少。在VEA發(fā)動(dòng)機(jī)序列中，尾氣處理系統(tǒng)同樣采用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，所有發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪出口與尾氣后處理的入口都在相同的位置點(diǎn)。

　　沃爾沃模塊化的三元催化器的設(shè)計(jì)也是非常有特點(diǎn)的，由兩個(gè)成90°排列的模塊構(gòu)成，外圍采用沖壓不銹鋼板焊接而成。這種特別的無管連接的設(shè)計(jì)，流通損耗極低，而且氣流可以很均勻地通過模塊，提高三元催化器的利用效率。據(jù)介紹，這種設(shè)計(jì)沃爾沃還申請了專利。

● 愛信橫置8AT變速箱

　　與DRIVE-E動(dòng)力搭配的是愛信AW的8速自動(dòng)變速箱，技術(shù)成熟可靠，不過與寶馬的縱置8AT不同，沃爾沃采用的是愛信全新開發(fā)的橫置8AT變速箱。