2018款保時捷Cayenne V6發(fā)動機(jī)新技術(shù)（一）

哈爾濱/郝春林

在全新的2018款保時捷Cayenne車輛上，采用了三種型號的汽油發(fā)動機(jī)：基本款配備單渦輪增壓V6發(fā)動機(jī)，排量為3.0L；Cayenne S配備雙渦輪增壓V6發(fā)動機(jī)，排量為2.9L；Cayenne Turbo配備雙渦輪增壓V8發(fā)動機(jī)，排量為4.0L。

三種發(fā)動機(jī)如圖1所示。

2018款Cayenne屬于該車型的第三代，前一代車型在中國市場也使用了三種發(fā)動機(jī)，2018款Cayenne裝備的新發(fā)動機(jī)與老款發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)對比如表1所示。

3.0L單渦輪增壓發(fā)動機(jī)和2.9L雙渦輪增壓發(fā)動機(jī)除增壓器數(shù)量不同、排量稍有差異外，其他完全相同，如圖2所示。

發(fā)動機(jī)特性曲線如圖3、圖4所示。

V6發(fā)動機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)概述：

V6渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)的集團(tuán)內(nèi)部名稱為EA839，該發(fā)動機(jī)具有出色的設(shè)計特性，例如深裙式曲軸箱、進(jìn)氣側(cè)在外部、排氣側(cè)在發(fā)動機(jī)的內(nèi)部V形槽中，提高了發(fā)動機(jī)的工作效率且節(jié)省空間；鑄鐵汽缸襯套和帶錯開曲柄銷及平衡軸的曲軸傳動裝置也是在Cayenne車型上首次應(yīng)用。

1.汽缸體

汽缸體如圖5所示。

（1）曲軸箱

曲軸箱是使用亞共晶鋁合金AlSi8Cu3通過沙鑄工藝鑄成的。汽缸間距為93mm，汽缸孔直徑為84.51mm。

V6 3.0L單渦輪增壓版本與V6 2.9L雙渦輪增壓版本之間的排量差異完全是因?yàn)闆_程不同，因?yàn)槭褂昧瞬煌那S，Cayenne車型的發(fā)動機(jī)沖程為89mm，而Cayenne S車型的發(fā)動機(jī)沖程為86mm。

┃ 圖1 2018款Cayenne裝備的三種發(fā)動機(jī)

┃ 圖2 Cayenne和Cayenne S發(fā)動機(jī)艙視圖及徽標(biāo)

┃ 圖3 3.0L渦輪增壓發(fā)動機(jī)的功率/扭矩曲線圖（250kW/450N·m）

新款渦輪增壓V6汽油發(fā)動機(jī)使用了深裙式曲軸箱，而前代發(fā)動機(jī)的

曲軸箱由兩部分組成，這款發(fā)動機(jī)用于Cayenne S 2015—2017款的車輛中，如圖6所示。

表1 三種新舊款發(fā)動機(jī)性能參數(shù)對比

┃ 圖4 2.9L雙渦輪增壓發(fā)動機(jī)的功率/扭矩曲線圖（324kW/550N·m）

┃ 圖5 帶皮帶輪的發(fā)動機(jī)汽缸體

通過采用這種螺栓連接的方法，不但為曲軸軸承總成增加了剛度，也從整體上減少了曲軸箱的材料。

┃ 圖6 兩代發(fā)動機(jī)曲軸箱對比

術(shù)語“深裙式”涉及的是曲軸箱的側(cè)壁，也即側(cè)壁延伸到遠(yuǎn)低于曲軸的水平高度。

曲軸箱不再像以往那樣在曲軸中央位置水平劃分為上部和下部。

曲軸由固定鞍座支撐而安放在曲軸箱的側(cè)壁之間，固定鞍座應(yīng)從下面安裝并用兩個螺栓在水平和垂直方向固定到位，如圖7所示。

┃ 圖7 固定鞍座在曲軸箱中通過螺栓縱向和橫向固定

（2）汽缸套

汽缸套由內(nèi)鑲的薄壁襯套構(gòu)成（如圖8所示），襯套的厚度為1.5mm，成分是灰鑄鐵和片狀石墨。

┃ 圖8 帶鑲鑄式汽缸套的曲軸箱斷面

汽缸套使用珩齒夾具通過螺旋滑動珩磨進(jìn)行機(jī)加工。通過配合采用其他措施，這種優(yōu)化的珩磨工藝可以降低新款渦輪增壓V6發(fā)動機(jī)中的內(nèi)部摩擦。

2.曲軸傳動裝置

2.9L雙渦輪增壓發(fā)動機(jī)和3.0L單渦輪增壓發(fā)動機(jī)的曲軸傳動裝置結(jié)構(gòu)相同，如圖9所示。

┃ 圖9 V6汽油發(fā)動機(jī)曲軸傳動裝置

（1）曲軸

2.9L雙渦輪增壓發(fā)動機(jī)和3.0L單渦輪增壓發(fā)動機(jī)使用了不同的曲軸，3.0L發(fā)動機(jī)的沖程為89mm，而2.9L發(fā)動機(jī)的沖程為86mm。

這兩種采用錯開曲柄銷式設(shè)計的曲軸均由鍛鋼制成，并采用TG形排列的孔來潤滑連桿軸承，如圖10所示。

┃ 圖10 錯開曲柄銷式曲軸

用于中間軸和正時傳動機(jī)構(gòu)的縱向傳動裝置安裝在發(fā)動機(jī)的輸出端上。皮帶端上的鏈輪驅(qū)動燃油泵，而皮帶輪（設(shè)計為扭震減震器）通過Hirth齒和中央鎖定螺栓安裝在曲軸上。

可通過定位銷來確保正確地對齊皮帶輪上的OT標(biāo)記。

為了在V6發(fā)動機(jī)上實(shí)現(xiàn)具有90°汽缸列夾角和120°曲軸彎程的90°定期點(diǎn)火偏移，3個曲柄銷（每個曲柄銷上都有2個連桿轉(zhuǎn)動）需要偏移30°。

（2）曲軸軸承

主軸瓦由鋼制襯殼、鋁合金（用作軸承材料）以及耐磨損和應(yīng)急操作涂層（PC-11IROX?聚合物涂層）構(gòu)成。上部軸瓦具有可實(shí)現(xiàn)更好的機(jī)油走向的凹槽，軸向支承由第三號主軸承提供。

（3）正時傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動

與前款車型的發(fā)動機(jī)相比，新一代發(fā)動機(jī)（3.0L渦輪增壓和2.9L雙渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)）上的正時傳動機(jī)構(gòu)是在輸出端上驅(qū)動的。

曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過壓裝的縱向齒輪傳輸?shù)街虚g軸上的支撐齒輪，接著通過鏈條傳動裝置傳輸?shù)絻蓚€汽缸蓋上。

（4）飛輪

具有多極靶輪（磁環(huán)）的飛輪和傳動板用10個螺栓固定到輸出端的曲軸上，如圖11所示。

（5）皮帶傳動裝置的驅(qū)動

鏈輪熱縮裝配在發(fā)動機(jī)的皮帶側(cè)上，鏈條傳動裝置通過它來驅(qū)動機(jī)油泵。

曲軸末端的Hirth齒接合到皮帶傳動裝置的皮帶輪中。除了Hirth齒之外，定位銷還可以確保皮帶輪上的TDC標(biāo)記相對于曲軸正確定位。

3.連桿活塞機(jī)構(gòu)（如圖圖13所示）

（1）連桿

┃ 圖11 在輸出端上具有飛輪和磁性傳感器靶輪的密封法蘭

┃ 圖12 在皮帶輪上具有Hirth齒的曲軸皮帶端

┃ 圖13 活塞、活塞銷和活塞環(huán)的剖面圖

為了確保高轉(zhuǎn)速下的可靠潤滑，通過曲軸中T形排列的孔來向連桿軸承供油。

（2）活塞

使用帶有鑲鑄式環(huán)托架并且在活塞體上具有抗磨涂層的鑄鋁活塞來降低發(fā)動機(jī)中的內(nèi)部摩擦（如圖14、圖15所示）。

┃ 圖14 活塞頂?shù)囊晥D

┃ 圖15 活塞的側(cè)視圖

包括0.0 4 m m涂層的標(biāo)稱活塞直徑為84.45mm。汽缸直徑的標(biāo)稱尺寸為84.510±0.005。使用0.06mm的相對較大的活塞安裝間隙來降低內(nèi)部摩擦。

（3）活塞銷

由于設(shè)計方面的原因，活塞銷也因活塞而異。

3.0L單渦輪增壓器發(fā)動機(jī)的活塞銷直徑為20mm。

2.9L雙渦輪增壓器發(fā)動機(jī)的活塞銷直徑為22mm，這款發(fā)動機(jī)經(jīng)改進(jìn)可承受更高的載荷。

（4）活塞環(huán)

活塞環(huán)的切向力設(shè)計為盡可能低，以便減少發(fā)動機(jī)中的內(nèi)部摩擦。

4.油底殼

V6渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)中的油底殼由鑄鋁的上部以及下部（用螺栓固定的鈑金底盤）構(gòu)成，如圖16所示。帶有擋油盤的機(jī)油導(dǎo)管插入油底殼的上部和曲軸箱之間。

5.汽缸蓋

V6渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)中使用了高度集成的鋁制汽缸蓋，其中的通道管路大體上集成在進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)，如圖17、圖18所示。排氣走向也額外由冷卻液套筒包住。

汽缸蓋罩（如圖19所示）：

┃ 圖16 帶附加部件的油底殼

┃ 圖17 汽缸蓋進(jìn)氣側(cè)的剖面圖

┃ 圖18 水套中整合式排氣歧管的排氣側(cè)的剖面

┃ 圖19 插入了凸輪軸的汽缸蓋罩

凸輪軸發(fā)動機(jī)的汽缸蓋罩中得到支撐,進(jìn)氣和排氣凸輪軸都通過汽缸蓋罩中的接合軸承座固定到位。

插入了軸向軸承墊圈的凹槽連接到進(jìn)氣凸輪軸中和用于軸向支撐的汽缸蓋罩的支撐點(diǎn)。

凸輪軸上的凸輪為排氣凸輪軸提供軸向支撐,它們由凸輪軸軸承提供橫向支撐。

用于減少汽缸蓋罩上噪聲的舉措：兩件式聚氨酯隔音墊安裝在每個汽缸蓋罩的上方（如圖20所示）。

┃ 圖20 帶兩件式隔音墊的汽缸蓋罩

安裝時必須遵守裝配步驟的順序。

拆解時，不得切割隔音墊,隔音墊損壞后必須更換。

6.氣門驅(qū)動

V6渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)中使用了鑄造合金（AlSi7MgCu0.5）汽缸蓋，如圖21所示。

┃ 圖21 帶氣門驅(qū)動裝置的汽缸蓋

其設(shè)計特點(diǎn)包括：

◆反向新鮮空氣和廢氣管路（熱側(cè)位于內(nèi)部）

◆整合式排氣歧管

◆噴油器中置

◆汽缸間距93mm

◆使用了AlSi7MgCu0.5材料

（待續(xù)）