更加高效的保时捷V8发动机

作者:Hartmut Hammer 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:53 发布时间:2017-06-02
保时捷公司不仅只有他经典的水平对置发动机,他们的最新开发的V8发动机也得到了大众集团内部的认可,并被推广应用到集团旗下的其他品牌轿车上。
更加高效的保时捷V8发动机

保时捷公司对自己研发的发动机都有很高要求,在位于德国Zuffenhausen市生产这款V8发动机工厂的开幕式上,公司领导人多次提到:“保时捷公司一直想带给用户更加运动、更加节能的轿车。”

相比于老款Panamera上所使用的发动机,新款发动机有着惊人的改变,由原来每升排量输出108 ps提升至137 ps

因此这款富有多重科技围绕的全新V8汽油发动机应运而生(V8柴油发动机最早出现在奥迪公司)。不仅在燃烧效率和性能方面令人信服,发动机声浪也很让人惊讶。

这款V8发动机不仅具有超高的兼容性,而且还带有丰富的内部调节功能,能够满足不同混合动力、多种车型使用,其具体参数见表。这台V8发动机的最大特点是气缸以90°夹角排列;气缸内壁有更加耐磨、摩擦系数更低的耐磨涂层;带有调整角度高达50°的凸轮轴;缸内直喷技术,为发动机左右两排气缸独立增压的涡轮增压;为了进一步增加降低油耗发动机还带有气缸停缸技术。

首次实现了气缸停缸技术

气缸停缸技术在降低油耗方面有显著的功效:新型Panamera Turbo轿车发动机相比于老款发动机不仅油耗减少约10%,而发动机的最大功率却提高了22 kW,输出转矩增加了70 N・m。据保时捷公司介绍:发动机每千瓦小时的油耗比老款油耗减少了240 g。

保时捷公司最新研发的V8汽油发动机有着更长的行驶里程

在这款发动机的气缸停缸控制中,电气控制技术起到重要的作用,从奥迪公司引进的滑动式凸轮轴系统能够使8缸发动机在极短的时间内变成4缸:当发动机转速在950~3 500 r/min输出转矩极低于250 N・m的低负载工况下,气缸停缸系统开始工作,关闭发动机中第2、3、5和8这四个气缸切换到四缸模式,相比之下气缸停缸系统能够有效降低油耗至少30%。

工程师将缸头机油回路和曲轴机油回路相独立,如此一来电脑可以根据发动机的工作工况精准地控制机油供给量

保时捷公司的工程师们利用铝合金材质降低发动机重量。这款铝合金发动机通过砂型射芯铸造技术能够在一次铸造过程就能将缸体成形,而且也减轻了铸件重量、节约生产制造成本和费用。与老款4.8 L发动机缸体相比,新款发动机气缸质量只有39.1 kg,减轻了6.7 kg。最终让发动机整机减轻了9.5 kg。
为了进一步增加发动机的紧凑性,重新排布了水泵齿轮与凸轮轴齿轮位置。另外,曲轴也再次减轻了1.4 kg的质量。轴承盖利用4个螺栓牢固地固定在缸体上,有效保证结构刚性要求同时也将曲轴轴承间隙降到最低。

这款V8发动机的最大亮点是气缸表面铁涂层。在加工这一铁涂层材料上,利用专门的燕尾型多级切削刀具只切入气缸内部60 μm深,之后在气缸表面上利用高压等离子喷涂法喷涂一层厚度仅有150 μm的铁涂层与气缸基材紧密连接在一起。据保时捷公司介绍:无论使用任何汽油,这种涂层都有着很高的耐磨性和低摩擦系数。在活塞反向运动时也能减少活塞环对气缸内壁90%的磨损。

受控的发动机效率

这款V8发动机有着这样的运动性以及超高的功率输出都离不开那两台双涡旋涡轮增压器的功劳:这两台增压器安装在V形机体内侧的狭小空间内,每台增压器为左右两排气缸独立工作并将空气加压到0.03 MPa,相互逆向旋转工作。

保时捷首次在发动机上使用气缸停缸技术

从增压器当中送出的压缩空气,经由特殊设计的歧管送到发动机内并将歧管的损耗降到最低,从而道确保发动机的最佳响应;空气从外部进入,经由发动机左右两个中冷器进入到增压器中,再经过增压最终进入气缸燃烧室内。在气缸燃烧室中,这些压缩空气与节流阀的七孔喷油嘴喷射出来压力高达25 MPa的燃油相互混合而燃烧。

同样,出于提高效率的原因,新型V8发动机的冷却水循环系统也可以根据发动机工况而运转,在汽车冷起动后冷却水不参与循环流动,从而能够迅速提高发动机温度。

机油冷却器和机滤模块也像增压器一样安装在V形机体的V形腔内;这也就使得这款发动机不仅能纵向布置也可以横向布置。这样的机油冷却器使得发动机的机油系统有着很好的敞开性,便于维护保养。

另外,保时捷公司还把机油循环系统分为发动机机油循环和缸盖机油循环两大系统。机油循环系统的油管横截面积按照供油元件的机油需求量进行了优化。这样一来也缩短了轿车冷起动时油压的升压时间。仅靠一个可变叶片输油泵就可以保证所需的机油压力了;另一个压力调节阀专门用来根据发动机工作特性曲线来调节所需的机油压力。