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都叫2.0T,能都一样吗?

作者:车猫 2016年02月29日

2.0T已经顺利取代2.4或3.0,成为中国中高端车的“黄金排量”,十年前欧洲人被即将到来的欧盟排放法规逼疯,被迫用小排量涡轮打开一片新天,不论是无心插柳还是有心栽花。总之,中国消费者也开始接纳了这个理念,下至紧凑型轿车,上至大型豪华轿车,SUV、MPV几乎任何车型都跟上了2.0T的风潮。

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遥想当年还在纠结涡轮有迟滞、使用不方便等问题,顷刻之间消费者就将其抛到脑后,欧洲人强推的小排量涡轮增压发动机已经成为主流中的主流。最不可思议的是连坚持大排量V6的日、美车企都开始跟风而来(例如雷克萨斯的8AR-FTS2.0T发动机、福特的Ecoboost 2.0T发动机)。

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2.0T并不是现在才有的,三菱Lancer EVO在20年前就用4G63T打出了280马力,民间更是有400马力的各种改装版本,甚至更高;而十年前“T鼻祖”的Saab(萨博)93的B207R和B207L发动机(也就是大T和小t)分别做到了210匹和175匹马力,而今天2.0T发动机依然为200马力,似乎并没有什么进步。情况真的是这样的吗?

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从上图数据可以看出,旧时代2.0T的代表4G63T看起来数据更好,这足够键盘党们撸一把了。当然我们看不到的是二氧化碳排放、燃油消耗、污染物排放的数据,更看不到的还有开起来的感觉。

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如果你曾经在北京西直门或广州黄埔大道开过三菱EVO,应该会有刻骨铭心的左脚半残经历,除了那个沉重而又极短行程的离合点,更大的问题来自于扭矩释放点,虽然355Nm的扭矩很厚重,但对于日常驾驶来说,我们几乎很难用到3500rpm的转速,低转速下少得可怜的扭矩让我需要频繁减档、催转速,当我要开快起来的时候,能感觉到油门下去了,涡轮转起来了,然后扭矩突然就来了,吴佩形容那种感觉是“鬼打背”,踹一脚的爽快感。兴奋一下还行,但毕竟不适合日常用车。

我还记得早前开奥迪那台EA888发动机的感觉,全扭矩的释放点在2000rpm左右。最大的感受是,发动机好像不需要等(以EVO的标准来看是不用等,以今天的标准来看,那就是要等一下)动力就来了,当时很多人在聊涡轮迟滞,恕我直言,我没觉得这台发动机比当时的皇冠3.0来得慢,尽管所有人都说涡轮的问题种种,以日常驾驶来说,这真的是一个不错的输出模式,易用性很好,而且开快起来的时候感觉也不错,除了高转区域显得薄了一点,别的真的没什么坏处。开过2.0T的奥迪TT以后,再比一比EVO,觉得同样是2.0T真的是要好好权衡了。

这好像红酒里的新世界酒和旧世界酒的区别,新时代的2.0T只要比怠速高一点涡轮就能介入,起始转速越靠前,输出扭矩的线性就越好,驾驶起来就会越平顺;最大扭矩的输出能一直维持到很高的转速区间,这可以说覆盖了整个我们常用的转速区间,最大加速力持续输出的同时油耗还是维持在一个较低的水平。

这一切是如何做到的呢?

涡轮就有三六九等

如今这个Turbo(涡轮)已经不再是当年那个厚重的巨大的铸铁Turbo了。现今的涡轮都采用小型化设计,壳体变为薄钢材质,加入一些稀有金属使其更耐高温,采用滚动轴承,叶轮材质甚至使用钛合金或碳纤维等先进材料,更轻、更滑,这样更少的废气就足够推动涡轮。

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如今的涡轮已经分出三六九等,最老的如旧时代的涡轮,直到现在还修修补补沿用至今,在一些低端2.0T发动机身上使用(铸铁缸体、普通涡轮叶片),而中端合资企业产品则会用上更轻的低惯量叶片,和更好的轴承,在数值上能做出同样漂亮(设置更高)的数据,而高端车的涡轮则会用上复杂的装备,例如沃尔沃用两颗小涡轮改善低转速下的扭矩输出,用涡轮+机械增压来解决高增压的问题。

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再比如我刚说完的宝马,从N20发动机开始,宝马就设计了双涡管技术分了两条气道,将1、4缸的废气合在一条管道,2、3缸的废气合在另一条管道,我们根据四个缸的工作顺序可以知道,这样紧接而来的四个气缸/四个冲程可以衔接起来,气流依次频密冲击涡轮,加上前面的轻质、低阻设计,就能在1000rpm左右的低转速下推动涡轮转动,而对于旧时代涡轮来说,2000rpm能推开涡轮就已经是很厉害的了。

新的B48高功率版的发动机在1450rpm,就爆发出最大的扭矩输出,而且这种扭矩输出是一直持续到4800rpm的,形成一个平原。这个平原,在旧时代的涡轮发动机身上,只有一个突兀的山峰,陡峭得很难在上面站立。

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此外,这台涡轮并不是一个严格意义上的涡轮,它是和排气歧管一起铸造的,是一个整体部件,好处是不会有任何其他的气密性问题,也解决了不必要的配合问题,保证精密度,用上双涡管等技术,让四路气流依次冲击涡轮,从而形成稳定的增压力。针对以前旧时代涡轮需要安装timer(熄火后发动机继续工作5分钟来逐步冷却涡轮的装置)的问题,新涡轮专门设计了一个水泵,一旦熄火,水流依然在涡轮里流动,用水来逐步冷却。

燃油喷射,从缸外到缸内

其实,最早的涡轮增压发动机是可以配合化油器使用的(技术宅想不明白负压工作的化油器怎么匹配正压工作的涡轮是吧?自己去Google一下这个略显变态的设计),到后来有了机械喷射、进气歧管电喷技术,再到现在缸内直喷家家都在用,从缸外到缸内,燃油喷射已经发生巨大变化。

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最早把缸内直喷用进发动机的是日本人,三菱GDI是敢于上马的早期缸内直喷系统,当然后来因为稳定性问题下马了,现在最先进的是德国人,以BOSCH(博世)等核心供应商为基础,奔驰M274采用第三代BlueDIRECT直喷技术,一个冲程内最多实现五次燃油喷射;奥迪第三代EA888则采用歧管电喷+缸内直喷结合的技术,能很好地控制低转和高转时的供油量。

但是,以发动机技术闻名的巴伐利亚人更加追求极致,宝马的HPI高精度直喷技术用得上200bar的喷油压力,单个燃烧过程内多次喷射,新设计的六孔喷油嘴,朝向进气门的四个孔各增加10%喷油量,朝向排气门的两个孔各减少20%喷油量,从而使排气门附近的混合气能燃烧的更充分(如何理解?迎风方向增加喷油量可以更好混合,顺风方向减少喷射自然是减少浪费,此外配合缸内紊流,制造有层次的油气,可以理解为点燃后“有后劲”),工程师们的这种一丝不苟使体现出宝马的“Efficient Dynamics”的精髓,能使用户以更低的油耗来获得更高的驾驶乐趣。

配气机构最能分出高下

旧时代的2.0T,如后期4G63T用到的三菱MIVEC,进气可变气门正时已经算是高科技了,而如今大部分2.0T的配气机构已经完全不可同日而语。

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判断三六九等,我们可以从一些低端品牌的配气系统找到些端倪,都是可变正气技术,是相位可变还是相位/升程双可变?这是判断九等和六等的基本区别;是进气Cam可变还是进排气都可变?这是判断六等和三等的区别;顶级的较量在于对气门升程的控制,两级可调还是无极调整?奥迪的AVS和奔驰的Camtronic都能做到“高、低”两种升程可调,但是宝马独有的是气门升程无级可调技术,也只有这种工程师情怀泛滥的公司才会出现如此的细腻(我猜宝马的工程师们都是处女座)。

double-VANOS双可变气门正时技术,能根据油门踏板的开度和发动机转速的不同,把握好气门打开和关闭的时机,并且进、排气端都具备调节功能,可以非常好地拿捏发动机进气和排气的时长,从而控制扭矩曲线。Valvetronic电子可变气门升程技术,进气门的扬程通过高速电机来快速调节,能够实现从0.2mm到9.9mm之间无级精准的快速变化,保证发动机在任何工况下都能有最佳的“呼吸”。

替代六缸,甚至八缸

随着宝马上一代7系(F01/F02)的停产,N52B30这台车迷心中有地位的自然吸气六缸发动机也随着停产了。宝马也宣布新的7系(G12)不久将在中国推出搭配2.0T的入门级车型——730Li(已经试到车了,说不错会不会显得被充值了?)。

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这台730Li身上的便是最强动力版本的B48发动机,最大功率和扭矩分别是258hp和400Nm。得益于从1550到4400rpm都能爆发出400Nm的宽泛扭矩空间,730Li 0-100km/h加速时间只需6.3s,这是多么了不起的数字啊!要知道搭载3.0T的奔驰S320L的0-100km/h加速时间也要7.1s。这就是宝马一直坚持的“高效动力”的体现,更小的发动机更低的油耗和排放但是给客户确是更高的驾驶乐趣,这是客户利益最大化的最好说明。

小四缸替代六缸,这是欧洲勒脖子排放法规下不得已的做法,工程师们要做的是一方面抑制振动(加平衡轴、改支承胶等),一方面改善其燃烧本质,最好是温顺一点儿。

我个人觉得老美的需求是改变世界的,V8解决的问题无外乎是平顺输出,并不过分追求歇斯底里,欧洲人的想法其实也类似,以沃尔沃的做法来看,2.0T的发动机甚至可以接上当年V8机器的领地,而奔驰也曾在W221代S Class身上试探四缸柴油机,充分证明了工程师对四缸涡轮机的信心。

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能代替六缸,NVH方面自然得下功夫,一根平衡轴已经不够了,最好是双平衡轴,用以平衡发动机的二阶往复惯性力,对振动的消除效果是非常理想的。同时新的发动机会采用一体化涡轮和排气歧管(合二为一),一体化曲轴箱等模块化设计的零部件,力求把发动机的共振减到最低。这些都是老机器无法做到的,如果不是重新开发一台新机器,这根本不可能做到,你脑子里还在构建“铸铁缸体+DOHC”吗?那是九等;全铝机身、静音正时链条什么的?那充其量也就是个六等……

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现在更变态的是,不少发动机几乎都增加了隔音罩,讲究的甚至在油底壳下面也增加了;势必不让机油泵、皮带轮、水泵等噪音传到驾驶舱。我看到的调研数据显示,变态的中国消费者对舒适性要求是全球最高的,尤其是噪音方面……

2.0T的风潮可谓越刮越大,未来会有更多的新科技融入其中。双喷射技术、水冷式涡轮、可变截面涡轮增压技术等都将一一得到量产,2.0T的分化将会更大。

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