長城自主研發6Z30 3.0T+9AT/9HAT動力系統技術解析

徐博英

相信有不少朋友喜歡搭載多缸大排量發動機的車型，原因就是動力性、平順性均比主流的小排量4缸機好很多。盡管自主品牌有著十分明顯的進步，甚至在與合資品牌甚至進口品牌的對壘中，已呈現出諸多優勢，無奈在大排量高端市場中仍是空白，使得有此需求的消費者退而求其次選擇主流的2.0T車型或者更高價位的合資或進口品牌。

如今，這樣的局面即將被長城汽車所打破。2021年7月21日，以“超級動力、巔峰品鑒”為主題的長城汽車3.0T+9AT/9HAT超級動力總成品鑒會在長城汽車品牌體驗中心舉行，在長城汽車蜂巢易創傳動板塊研發副總裁陳曉峰和長城汽車蜂巢易創動力研究院院長李健的講解中，全面剖析這套動力總成的技術優勢和重要意義。

這套以長城汽車自主研發的6Z30 3.0T發動機與國內首款縱置9擋液力自動變速器為核心的超級動力總成專為全球化智能專業越野平臺-坦克平臺打造的高階動力產品，針對越野場景下的動力需求，以“動力優先、低扭強化、響應迅速”為研發方向，具有“強悍”、“高效”和“可靠”三大特點。并將率先由坦克600首搭落地。

首先，長城汽車6Z30 3.0T發動機采用V型6缸布局，兩側缸體呈現60°夾角設計，雙VGT增壓器分別布置在缸體左右兩側。可以提供260kW最大功率，1000rpm時即可爆發340Nm扭矩，1500rpm時即可爆發出500Nm的最大扭矩，并可持續至4500rpm。如果匹配P0架構，在48V BSG電機的配合下，這款發動機最高可爆發出550Nm最大扭矩。如果采用P2架構，在電機的加持下，最高扭矩可以提升至750Nm。

為實現上述強悍性能，在核心技術方面，這款發動機的主體結構采用了集成化整機設計，上部兩側為集成式鋁合金缸蓋、中間部位與底部分別為鋁合金缸體和鋁合金油底殼，讓零部件輕量化設計覆蓋率大于90%，主要零部件種類減少12%，使得整機重量僅為196kg。

內部的曲軸連桿系統采用高強度設計，其中，曲軸外圓角采用了淬火工藝，連桿采用斜切口漲斷技術，疲勞安全系數超出設計標準130%，可承受高達150bar的點火壓力。

燃燒系統采用了350bar GDI直噴+PFI進氣歧管噴射，即雙噴射設計。可實現不同工況下的多形式油氣霧化效果，并通過高沖量、引導對沖型進氣道設計，實現3.8的超高滾流比。與此同時，再配合1.22的氣缸直徑與行程比，燃燒速度提升了13%～25%，油耗降低3%，熱效率達到38.5%。在P0/P2混動架構中，燃油消耗率在250g/kWh的高效區域占比超過70%，并幫助尾氣排放中的固體懸浮微粒質量（PN）排放降低90%。

為了實現高效的進氣，采用了由雙電子節氣門、集成水冷中冷和進氣消聲組合在一起的多功能進氣系統，使得進氣管路縮短40%，壓力損失降低60%，1500rpm加速時間縮短了0.6s，并降低1000～3000Hz寬頻消聲。

位于發動機兩側的雙VGT增壓器采用全新設計，流量增加12%，并開發專屬非線性VGT增壓控制導流葉片角度，實現了同一渦輪本體可以適應發動機不同轉速區間時對其性能的不同需求，使之低速時盡可能減少渦輪遲滯，提升渦輪響應性，高速時有效滿足發動機對進氣量的需求。內部采用S型980℃耐溫導流噴嘴環葉片，渦輪最高效率可達到73%。

由于采用V型6缸布局設計，這款發動機還采用了中置OCV，可實現進、排氣四路全可變VVT技術，并通過布置于導軌內側的超靜音齒形雙排鏈、錯齒鏈輪和保壓張緊器等系統的聯動配合，在有效提升發動機各工況下的燃燒效率外，實現運轉更加穩定、最佳NVH效果（怠速噪聲僅為58dB）以及提升冷啟動性能。在冷卻系統方面，采用智能高效冷卻系統。通過離合式電控水泵，可以解耦發動機轉速，并與優化冷卻水套設計、各支路溫控閥調節配合，可以對冷卻系統進行分區智能溫度控制，并可實現快速暖機。

在可靠性方面，目前這款發動機臺架試驗超過12000小時，整車超過135萬km耐久試驗。擁有15000km的超長保養里程，可以幫助車輛實現極限100%爬坡，也就是45度坡。零部件防水等級達到IPX9K，能夠滿足全地形、多種環境的極限適應能力。

長城汽車6Z30 3.0T發動機在性能參數上，相比于主流進口3.0T機型有著較為明顯的優勢，重要的是，得益于長城汽車新能源市場的前瞻布局，與長城汽車自主研發的國內首款縱置9AT/9HAT自動變速器配合，可以實現從48V輕混、P0+P2混合動力到P0+P2插電式混合動力系統的多種組合。

1. 為什么采用9擋位設計？

首先，相比于6、8擋位設計，9擋位可以實現更廣泛的傳動比范圍，從1擋開始，5.288的大速比可以帶來更敏捷的起步加速感，中間擋位速比綿密，能夠更好匹配發動機高效的工作區間，動力表現直接且能夠帶來更好的燃油經濟性。在高擋位，高速比可以降低發動機轉速，在兼顧燃油經濟性的同時，帶來更好的整車NVH體驗。

2. 為什么不采用10擋位等更高擋位設計？

理論上來說，變速器擋位越多，為整車帶來的行駛品質與燃油經濟性就越好，但是在實際應用中，從9擋位以上，上述效應會逐漸減弱，也就是說9擋位與10擋位帶來的燃油經濟性與動力體驗并沒有太過明顯的差別。再綜合擋位數量增加而帶來成本的增加，現階段采用9擋位設計是最佳選擇。

在核心技術方面，為了能夠滿足6Z303.0T發動機的高扭矩輸出以及能夠從容面對復雜的越野地形，9AT/9HAT自動變速器采用緊湊高效的離合器設計、自主開發的液力自動變速器結構方案優選程序以及智能集成的電子液壓模塊等技術，實現變速器性能突破。在保證變速器尺寸可控的情況下實現了高達600Nm的變速器承載能力。

而長城汽車9HAT變速器作為國內首款縱置P2混動縱置9速液力自動變速器，在長城汽車9AT變速器的基礎上增加了150kW大功率P2混動電機和用于變速器與發動機動力斷開或結合的C0離合器結構，具備了高達750Nm的扭矩承載能力，能夠實現全工況載荷譜覆蓋，為越野使用提供可靠保障。

此外，長城汽車9AT/9HAT變速器搭載柔性輸出的液力變矩器，在改善燃油經濟性的同時兼顧更好的舒適性，雙冗余駐車系統與智能化控制軟件則聚焦于未來產品端的操控性能與安全性能。

在雙積分、碳中和的背景下，為什么要推出3.0T發動機？

近年來，汽車產業在碳中和目標下，都在向著小排量、電氣化方向轉型，而原本因技術儲備不足而難以推出的3.0T高階動力車型變得愈發稀有，可以說，中國汽車品牌幾乎放棄了高階動力乘用車市場以及大排量發動機的研發。

而長城汽車率先成功推出3.0T+9AT/9HAT超級動力總成，歸功于長城汽車在新能源市場的前瞻布局。如今，長城汽車憑借新能源車型在市場上的優異表現，已穩居新能源汽車第一陣營，在今年全球汽車行業芯片短缺的嚴酷挑戰下，依然于上半年交出亮眼的銷售成績，實現“積分自由”。充裕的積分，不僅讓長城汽車毫無顧慮攻克高階動力技術，進軍高階乘用車品類市場，還讓長城汽車有底氣、有實力推動創新品類戰略落地，堅持品類創新，不斷開辟新細分市場，滿足消費者的個性化需求。