如何正确围观一台新发动机|胡话

文 | HooKnows


在近几年电动车实用化之前(回忆一下真没几年),中国车离高端俩字儿始终差着一大口气。这口“气”中主要的化学成分之一,叫做大排量发动机,括弧,优秀的。


自主品牌不是没有过3.0L,不是没有过V6 V8 V12。吉利曾为博瑞提供过一款3.5L V6动力,红旗L5拥有一台6.0L V12心脏,长城自己也搞过一个3.0T L6样机,但它们或是不愿或是无力,都没成为真正具备市场意义的大排量发动机。


当电动时代越来越近,大排量的重要性急速滑落。自主品牌纷纷借力纯电走高端,哪怕是全新开发2.0T都显得有些不值得——唯独有一家例外。酝酿了好一阵子,长城终于在7月,揭开了3.0T+9AT/9HAT“超级动力总成”的盖头。




为什么长城要做大排量?为什么长城现在还要做?又为什么是长城干这件事?在一个2.0T直四都常被称“大排量”、V6 V8如老兵般陨落、巨头忙不迭停售燃油车的今天,长城逆势推出一台全新研发的3.0T V6汽油发动机,是一个行业特例,又有它的合理性在。



荒野求“升”



无论电动车发展得多么迅猛,硬派越野车一定是最后那个未被同化的物种——甚至哪怕有一天超级跑车都全员纯电了,硬派越野也许还守着内燃机。


道理很简单,电池和快充技术再怎么发展,你都不可能背着好几块动力电池(单个重量几百千克)去未开发和欠开发地带翻山越岭。每几十千克续航增加上千公里,并且随时可以人力补充的,在可见的未来依然只有汽油(当然,还有柴油)。




请注意,这并不意味着硬派越野就与“电”无关了,“纯电化”和“电动化”是有着本质区别的两个概念。正如Jeep推出了插电混动版的牧马人,路虎卫士也有了插混版本P400e,只要新车还得卖,排放法规和碳排放成本就箍在所有人头上。


这时就有了一个问题。如果混动是未来,那么长城有2.0T也够了——就像Jeep和路虎那样,何必非得上V6呢。



对灯发誓我不是来荐书的


废话,当然是向上走!


但这又不完全是废话。一方面确实很容易理解,6缸发动机“面子”上比那些4缸大路货高到不知哪里去。尤其当海外巨头们纷纷把6缸机下架,对于有全新正经V6的自主品牌,正是难得“压倒列强一头”的天赐良机。


另一方面,如前面所说,别家都靠纯电做高端向上,而长城却硬着头皮上V6,还是与长城重心在SUV有关。和跑车厂商做赛道玩具的逻辑类似,硬派越野是SUV专业户用来秀肌肉的。最高端的路虎是揽胜,而最硬核的却是卫士。




硬派越野无法彻底抛弃内燃机,但对它们来说2.0T四缸混动也完全够用。然而再往上呢?旗舰SUV虽然(很大程度上)不需要背着油箱天天off-road,但它们还是要和旗下的硬核越野车产生联系,或者说硬核越野要对豪华SUV有一定的背书作用。这时,硬核们用混动而旗舰用纯电,肯定不太合适。旗舰和非旗舰们一起用2.0T混动?也不太合适。


无论坦克还是WEY,长城打定主意要以硬核越野为功能突破点,向上争夺定位比“2.0T的上限”再往上的高端SUV市场,这是一台全新研发的3.0T V6出现在2021年的充分理由。





高效由“点”到“面”



回到这台代号6Z30的新V6。作为后起之秀,在长城的一系列努力下,它的最高热效率达到了38.5%,排放标准可满足国6b及其RDE测试(实际道路测试,Real Drive Emission)。


说到热效率,长城是国内自主车企中罕有的,愿意直截了当给出BSFC万有特性图的厂商之一。


这一点之所以可贵,因为我们经常听到的什么“40%”、“41%”等吓人数字,那都只是“最高热效率”,只是发动机运转效率最高的那一个工况点的热效率。但发动机不可能永远工作在最佳效率点。



高效区间的范围决定了实际中的热效率


假设两台发动机A和B最高热效率同为40%,但A在其他非最高效范围的热效率比B更高,那么二者真实使用中的能耗表现就会有差距。好比两座山,各自最高峰同为1000米,但一座90%位于800米以上,另一座除了顶峰几乎全不足300米,只看最高峰海拔我们无从得知哪座山整体上更高。


近几年,很多自主品牌打造出了最高热效率惊人的新机,但其中一些高效区域的覆盖范围并不理想(这可能是不愿公开BSFC图的原因),于是就会出现“数据很丰满,用起来很骨感”。


要知道一台发动机的热效率区域分布,需要借助BSFC(制动比油耗,Brake Specific Fuel Consumption)曲线图。BSFC也被称为万有特性图,因为它可以表示发动机在整个工作范围内的主要参数变化,其中就包括不同转速、负荷下的燃油消耗率。



长城6Z30的BSFC图


这图很容易看,尤其对文科生。一圈圈等高线和地理中的等高线同理,从中心热效率最高的“219”(表示燃油消耗水平,数越低越高效)向外,热效率逐渐降低;横坐标是转速高低,纵坐标是扭矩/发动机负荷。就这一张图,包含了发动机在其所有运转状态下的动力和能耗情况。


长城这台6Z30,为啥这么大方给大家看万有特性图呢?当然是因为自信了。不仅最高热效率达到了同级别发动机中很高的38.5%——尤其这还是一台并未克制性能的高功率发动机,并且,热效率大于33.5%的高效区(图中“250”红线)覆盖了所有运转区间的70%。


简单讲,就是只要发动机运转情况(转速-扭矩)落在70%红圈内时,热效率保底33.5%。


当然必须说明,发动机热效率并不完全等同于装车后的油耗水平,发动机效率只是决定油耗的一环(当然是很重要的一环),整车轻量化、变速箱调校配合、车辆风阻轮胎等等都会影响油耗表现,最终的实车测试依然最重要。



定向优化&全面武装



是的,写一半了我还没提功率多少扭矩多少。


高效是新时代发动机必须满足的硬性条件,长城对新V6有特别要求:一定要适合越野驾驶。6Z30重点优化了两个性能:低转速扭矩,动力响应速度。前者老司机都熟,从1500转/分开始即可输出最大扭矩,1000转/分即可达340N·m;没完呢,新发动机48V系统当然是标配,于是在起步时你还会得到BSG电机的额外50N·m。




至于动力响应速度,内燃机增大扭矩几乎必然伴随着转速提高,而涡轮发动机又天然有着涡轮迟滞这个拦路虎,所以动力响应速度——扭矩提升速度的快慢,就会影响车辆的越野脱困能力。这个指标,你从常见的发动机动力曲线图是看不出来的。长城这次给出了一个参考数据:0-100%负荷的响应时间为0.73s,优于两款竞品。


看上去顶呱呱。不过请注意,这里的0-100%负荷响应速度,并没有给出是在何转速下、何车辆上,0-80km最大加速度也未说明具体背景。故这图仅作为横向的相对参考,而不应视为绝对参数。




6Z30的基本布局是60度小夹角V6,于是并没有采用涡轮置于V形夹角内的Hot-V布局。涡轮增压器被布置在V形两侧,也就只能使用双涡轮(每侧一个);进气歧管位于内侧,加上使用了水冷式中冷器,缩短了下游进气管路、降低压损,双电子节气门(即每列三缸一个节气门)也使得节气门至进气门距离更短。而双涡轮本身就会让所需要的涡轮尺寸更小,迟滞也就更小。


——这一切都是有利于提高动力响应的。挨个解释清楚篇幅太大了,以后咱慢慢来。




很多人最关心的功率问题,其实反而最不重要。简单提一嘴:最大扭矩500N·m,从1500转/分一直延续到4500转/分;最大功率260kW/354马力,目测出现在约6000转/分(官方未给出具体转速)。


由于是一台涡轮增压引擎,现在这个260kW/500N·m,只是当前发布版本的动力数据。通过软硬件的限制、修改、升级,这台发动机很容易衍生出多个动力或高、或低的版本。所以过于关注具体的动力数据是毫无必要的。


更值得关注的是这些:VGT可变截面涡轮、进气歧管/缸内双喷射、进排气全可变VVT、水冷式中冷器、离合式电控水泵……都是好东西。




VGT可变截面涡轮,熟悉保时捷和大众的人应该不陌生(大众叫VTG):涡轮排气入口导板角度可变,改变废气“吹向”扇叶的“开口”截面积,高转速时增大截面“张嘴吹”、低转速时减小截面增大压力。起到在各转速下都能让涡轮扇叶迅速转起来,让涡轮兼顾高低转速工作效率的作用。


双喷射系统,同时拥有GDI缸内直喷和PFI进气歧管喷射。直喷有利于燃油雾化、提高效率、帮助缸内降温、提高动力,但缺点是低转速时没优势还容易积碳;歧管喷射则正好相反,更适合低转速下补足。于是双喷射兼具,就成了全球新一代发动机的共同选择。



直喷+歧管双喷射


VVT可变正时气门不是新东西了,十几年前的丰田威驰就让国人开了眼界,现在自主品牌很多都用上了。V6引擎拥有4根凸轮轴(2进气2排气,直列是两根),长城给6Z30进排气侧都用上了VVT,即官方所谓的“四通路”。可变气门正时,让气门打开时机早晚可以调节,同样是为了兼顾高低转速下的性能表现,这里不赘述。




水冷式中冷器是目前新一代增压发动机流行的配置,和传统中冷相比,冷却介质改为冷却液,布置方式不再局限于车头撞风位置,中冷器下游的进气管路布置更灵活、压力损失更小,另外冷却效果通常也较普通中冷器更佳。


离合式的电控水泵,这是新一代发动机大量运用电气化改进之一。冷却液水泵不再是接入发动机曲轴动力驱动,而改为电机电力驱动,实现与发动机转速解耦,不用发动机咋转水泵就必须咋转。电驱动也更适应包括48V在内的混动系统,节省了发动机曲轴动力损失。



9速,自动,纵置



另一边,长城搞出了中国首个纵置9AT变速箱。如前面说的,选择自动变速箱而非双离合或CVT,很大程度上也是契合了重越野的需要。双离合在off-road路况过于脆弱,而自动变速箱的液力变矩器可以提供额外的放大力矩,天然就更适合越野用途。发动机纵置布局,更是为全时四驱而生。




除了3.0T(带48V轻混)+9AT这样的燃油动力,长城还发展了9HAT混动自动变速箱,可以为引擎增加一台150kW功率P2位置电机的帮助。和很多混动化的自动变速箱不同,长城的9AT并未因加入电机而取消液力变矩器,于是依然可以享受变矩器的大扭矩承载能力,和额外力矩放大效果。


另外,新的9AT变速箱还特别加入了双冗余驻车设计,提供机械和液压双重驻车机构,同样是为野外路况考虑、增强驻车保持能力的结果。




不论在任何时代,“强大心脏”都有着战略性的重大价值。


即便电动风越吹越猛,也必须清楚的认识到,纯电动力(特指电池车)绝非万能。别说现在还无法解决充电速度、快充成本、冬季衰减、电池安全等等一系列矛盾与难题,哪怕全民普及10万元买到800V快充支持,也终究存在着诸如未开发荒野的禁区——你总不能让人家把充电桩建到沙漠戈壁吧。


那么像长城这样有特点的车企,就有自己的路要走。虽然无论3.0T如何提高效率都会增加一些碳排放压力,但对长城而言,它的主要任务也是用出色的综合性能表现——尤其是越野性能,去帮助旗下高端品牌在高端市场站稳。也许大多数用户依然是2.0T甚至更小排量足矣,3.0T或许只会出现在更金字塔尖的品牌旗舰,那么排放压力不至于不可承受,更何况还有混动。


在海外车企巨头们纷纷自断一臂时,抓住时机在自己多年弱项迎头追上,对于魏建军们来说还有啥比这更爽嘛。


本内容来自汽车之家创作者,不代表汽车之家的观点和立场。
标签: 技术解析
0 +1
收藏
纠错/举报
1.5万关注 | 5645作品
+ 关注
资深媒体人打造,一个有个性、有视角的汽车人文观点和交流平台。 车不只是代步工具,还是生活的一种刻度。
Ta的内容

下载之家app

0
评论
收藏
意见反馈