五分鐘了解沃爾沃Drive-E動(dòng)力總成

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(tīng)過(guò)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(lái)做個(gè)詳細(xì)的介紹。

● “Drive-E”是什么？

目前部分汽車廠商對(duì)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(mèng)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(ài)信提供的8AT自動(dòng)變速箱（代號(hào)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(chǎng)投入，今年也將引入國(guó)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(hào)VEP）：T6、T5、T4、T3。4臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（代號(hào)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(guó)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）。

● 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(wú)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(jí)別，即高功率與中功率級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)和較低性能級(jí)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(lái)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(guò)一系列措施對(duì)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(lái)制造；通過(guò)采用襯套可以降低活塞銷的直徑；采用更長(zhǎng)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(guò)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(guò)電磁閥來(lái)控制機(jī)油泵的流量輸出，傳感器通過(guò)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(duì)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(guò)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(lái)可以從氣缸蓋取水為車廂加熱（提供暖風(fēng)），二來(lái)，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(shuō)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(guò)配備不同的增壓系統(tǒng)來(lái)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(shuō)模塊化增壓，是指VEA發(fā)動(dòng)機(jī)序列中，無(wú)論汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，還是不同功率等級(jí)，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(guò)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(guò)兩者的優(yōu)勢(shì)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(guò)對(duì)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(duì)不同功率等級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)，工程師對(duì)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(guò)燃燒室形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)，來(lái)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(wú)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(guò)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(qǐng)了專利。

● 愛(ài)信橫置8AT變速箱

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

據(jù)了解，作為沃爾沃DRIVE-E動(dòng)力總成的重要組成部分，這款8AT變速箱是與發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化平臺(tái)同步開(kāi)發(fā)的，所以它們之間的匹配會(huì)更加得默契，這在實(shí)車體驗(yàn)上也感受到了這一點(diǎn)?？梢钥吹?，隨著DRIVE-E動(dòng)力總成的應(yīng)用，沃爾沃將會(huì)成為第一個(gè)全面搭載橫置8AT的廠商。

● 模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)有什么好處？

為了滿足不同級(jí)別車型的動(dòng)力需求，目前汽車廠商常見(jiàn)的做法就是采用不同的排量設(shè)計(jì)來(lái)滿足這種需求，例如本田最新推出的地球夢(mèng)科技（Earth Dreams Technology）發(fā)動(dòng)機(jī)序列，排量就涵蓋了從1.5升到3.5升，以滿足小型車到中大型車的需求。

但沃爾沃采用模塊化理念的VEA發(fā)動(dòng)機(jī)序列（8款），均采用了直列四缸的布局形式，擁有相同的缸徑和行程， 通過(guò)匹配不同的增壓?jiǎn)卧獊?lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力上的差異化，此外發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分部件都可以通用。那工程師模塊設(shè)計(jì)意義何在？

第一，與汽車平臺(tái)模塊化的意義一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)的模塊化設(shè)計(jì)，可以使得所有發(fā)動(dòng)機(jī)都可以在同一條生產(chǎn)線進(jìn)行共線生產(chǎn)，也就實(shí)現(xiàn)了柔性生產(chǎn)來(lái)滿足多元化的市場(chǎng)需求。

第二，模塊化部件的設(shè)計(jì)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)性能差異化變得非常簡(jiǎn)單。例如你要提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，可能只需更換一下增壓模塊就可以實(shí)現(xiàn)。重要的是，如未來(lái)工程師研發(fā)了新的技術(shù)，可以通過(guò)模塊的形式導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)主體，新技術(shù)就能很快得以應(yīng)用。在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱連接處，也預(yù)留好了電機(jī)的安裝位置。換句話說(shuō)，如市場(chǎng)需要，沃爾沃可以很輕松地在這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)不同動(dòng)力的混合動(dòng)力系統(tǒng)。

第三，在保持高功率的基礎(chǔ)上，排量減少，發(fā)動(dòng)機(jī)所占用的空間也減少，那么車前懸部分的設(shè)計(jì)擁有更大的自由度，對(duì)于碰撞安全以及車內(nèi)空間設(shè)計(jì)等方面都有重要意義。

總結(jié)：相信大家看過(guò)我們以往的發(fā)動(dòng)機(jī)巡禮文章，對(duì)于文中提到的技術(shù)名詞（i-Art除外）如缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、機(jī)械增壓、VVT可變氣門正時(shí)、輕量化低摩擦設(shè)計(jì)、可變排量機(jī)油泵等名詞也并不陌生，DRIVE-E發(fā)動(dòng)機(jī)序列就是將時(shí)下先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)行融合，最大限度地發(fā)掘發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力，以提高效能，降低排放。

而DRIVE-E發(fā)動(dòng)機(jī)序列最大的亮點(diǎn)就是采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，更具前瞻性。發(fā)動(dòng)機(jī)部件的模塊化制造生產(chǎn)，使得它具備了很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可以適應(yīng)日新月異的市場(chǎng)變化。模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)序列可以根據(jù)需要，更換不同的功能模塊，就可以滿足不同的需求，說(shuō)得通俗一點(diǎn)，就跟現(xiàn)在組裝電腦一樣。