2018款保時捷Cayenne V6發動機新技術（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動機：基本款配備單渦輪增壓V6發動機，排量為3.0L；Cayenne S配備雙渦輪增壓V6發動機，排量為2.9L；Cayenne Turbo配備雙渦輪增壓V8發動機，排量為4.0L。

三種發動機如圖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動機，2018款Cayenne裝備的新發動機與老款發動機的性能參數對比如表1所示。

3.0L單渦輪增壓發動機和2.9L雙渦輪增壓發動機除增壓器數量不同、排量稍有差異外，其他完全相同，如圖2所示。

發動機特性曲線如圖3、圖4所示。

V6發動機技術亮點概述：

V6渦輪增壓汽油發動機的集團內部名稱為EA839，該發動機具有出色的設計特性，例如深裙式曲軸箱、進氣側在外部、排氣側在發動機的內部V形槽中，提高了發動機的工作效率且節省空間；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為沖程不同，因為使用了不同的曲軸，Cayenne車型的發動機沖程為89mm，而Cayenne S車型的發動機沖程為86mm。

┃ 圖1 2018款Cayenne裝備的三種發動機

┃ 圖2 Cayenne和Cayenne S發動機艙視圖及徽標

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

新款渦輪增壓V6汽油發動機使用了深裙式曲軸箱，而前代發動機的

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

表1 三種新舊款發動機性能參數對比

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

┃ 圖5 帶皮帶輪的發動機汽缸體

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 兩代發動機曲軸箱對比

術語“深裙式”涉及的是曲軸箱的側壁，也即側壁延伸到遠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壁之間，固定鞍座應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

汽缸套由內鑲的薄壁襯套構成（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行機加工。通過配合采用其他措施，這種優化的珩磨工藝可以降低新款渦輪增壓V6發動機中的內部摩擦。

2.曲軸傳動裝置

2.9L雙渦輪增壓發動機和3.0L單渦輪增壓發動機的曲軸傳動裝置結構相同，如圖9所示。

┃ 圖9 V6汽油發動機曲軸傳動裝置

（1）曲軸

2.9L雙渦輪增壓發動機和3.0L單渦輪增壓發動機使用了不同的曲軸，3.0L發動機的沖程為89mm，而2.9L發動機的沖程為86mm。

這兩種采用錯開曲柄銷式設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構的縱向傳動裝置安裝在發動機的輸出端上。皮帶端上的鏈輪驅動燃油泵，而皮帶輪（設計為扭震減震器）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標記。

為了在V6發動機上實現具有90°汽缸列夾角和120°曲軸彎程的90°定期點火偏移，3個曲柄銷（每個曲柄銷上都有2個連桿轉動）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）以及耐磨損和應急操作涂層（PC-11IROX?聚合物涂層）構成。上部軸瓦具有可實現更好的機油走向的凹槽，軸向支承由第三號主軸承提供。

（3）正時傳動機構的驅動

與前款車型的發動機相比，新一代發動機（3.0L渦輪增壓和2.9L雙渦輪增壓汽油發動機）上的正時傳動機構是在輸出端上驅動的。

曲軸的旋轉運動通過壓裝的縱向齒輪傳輸到中間軸上的支撐齒輪，接著通過鏈條傳動裝置傳輸到兩個汽缸蓋上。

（4）飛輪

具有多極靶輪（磁環）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）皮帶傳動裝置的驅動

鏈輪熱縮裝配在發動機的皮帶側上，鏈條傳動裝置通過它來驅動機油泵。

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標記相對于曲軸正確定位。

3.連桿活塞機構（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、活塞銷和活塞環的剖面圖

為了確保高轉速下的可靠潤滑，通過曲軸中T形排列的孔來向連桿軸承供油。

（2）活塞

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

┃ 圖14 活塞頂的視圖

┃ 圖15 活塞的側視圖

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

（3）活塞銷

由于設計方面的原因，活塞銷也因活塞而異。

3.0L單渦輪增壓器發動機的活塞銷直徑為20mm。

2.9L雙渦輪增壓器發動機的活塞銷直徑為22mm，這款發動機經改進可承受更高的載荷。

（4）活塞環

活塞環的切向力設計為盡可能低，以便減少發動機中的內部摩擦。

4.油底殼

V6渦輪增壓汽油發動機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）構成，如圖16所示。帶有擋油盤的機油導管插入油底殼的上部和曲軸箱之間。

5.汽缸蓋

V6渦輪增壓汽油發動機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氣側和排氣側，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 汽缸蓋進氣側的剖面圖

┃ 圖18 水套中整合式排氣歧管的排氣側的剖面

┃ 圖19 插入了凸輪軸的汽缸蓋罩

凸輪軸發動機的汽缸蓋罩中得到支撐,進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氣凸輪軸中和用于軸向支撐的汽缸蓋罩的支撐點。

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.氣門驅動

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

┃ 圖21 帶氣門驅動裝置的汽缸蓋

其設計特點包括：

◆反向新鮮空氣和廢氣管路（熱側位于內部）

◆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）