五分鐘了解沃爾沃Drive-E動力總成

汽車平臺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。但又有多少人聽過模塊化發(fā)動機平臺？沃爾沃汽車推出了全新的“Drive-E”發(fā)動機序列，就是采用模塊化的設(shè)計理念，在環(huán)保節(jié)能與動力性能之間取得了很好的平衡。究竟“Drive-E”發(fā)動機序列有哪些技術(shù)特點？本文就來做個詳細的介紹。

● “Drive-E”是什么？

目前部分汽車廠商對于自家的技術(shù)都有一個名稱作為包裝，例如馬自達的創(chuàng)馳藍天技術(shù)（SKYACTIV）、本田的地球夢科技發(fā)動機技術(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)動機、變速箱、混合動力系統(tǒng)、生產(chǎn)平臺等等。而Drive-E動力總成則包括三個方面，一是全新的模塊化發(fā)動機序列（8款發(fā)動機），二是由愛信提供的8AT自動變速箱（代號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)動機序列（Volvo Engine Architecture），主要想達到的目的是強勁動力和低油耗，其在去年的下半年已海外市場投入，今年也將引入國內(nèi)。

VEA發(fā)動機家族一共包括8臺發(fā)動機，即4臺汽油發(fā)動機（代號VEP）：T6、T5、T4、T3。4臺柴油發(fā)動機（代號VED）：D5、D4、D3、D2，它們有一個共同的特點就是：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D4三臺發(fā)動機，國內(nèi)最先引入是T5發(fā)動機（搭載于XC60上：騎士變芯 試駕沃爾沃XC60 Drive-E T5）。

● 模塊化發(fā)動機有何技術(shù)特點？

傳統(tǒng)燃油發(fā)動機要達到高效動力、節(jié)油減排的要求，無非要在這幾方面精耕細作，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)計構(gòu)件、有效的尾氣處理。

1）極高的部件共用性

VEA發(fā)動機序列中（包括柴油版和汽油版），都是擁有相同的缸徑和行程的。發(fā)動機的部分附件是完成可以互換的，如曲軸、下缸體、油底殼、機油本、發(fā)電機等等，而缸體、平衡模塊也接近通用。當然考慮到發(fā)動機的性能差別，發(fā)動機本體的結(jié)構(gòu)強度設(shè)計是有所差別的。

主要包含兩個性能級別，即高功率與中功率級別的發(fā)動機和較低性能級別發(fā)動機。前者的缸體強度設(shè)計是按照柴油發(fā)動機峰值燃燒壓力設(shè)計，而后者允許峰值壓力值降低為140bar（接近汽油機的水平）。

2）構(gòu)件輕量化設(shè)計

發(fā)動機采用高壓鑄鋁缸體，內(nèi)嵌鑄鐵氣缸套。汽柴油發(fā)動機缸體不同的是，柴油發(fā)動機的缸體高度更高，缸套強度更強。缸套外層噴涂一層共晶鋁合金來加強鋁基體的基礎(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行噴涂。

此外，還通過一系列措施對發(fā)動機本體進行減重，如為了降低軸頸的尺寸，曲軸采用鍛鋼來制造；通過采用襯套可以降低活塞銷的直徑；采用更長更輕的連桿等，最終可以降低20%的運動慣量。

3）降低內(nèi)摩擦損耗

要提高發(fā)動機的效率，降低發(fā)動機各個運動部件之間的內(nèi)摩擦也是重要的一環(huán)，VEA發(fā)動機也進行了一些列的措施進行優(yōu)化，如通過降低活塞環(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進行涂層處理，與鑄鐵制造的凸輪軸，可以有效降低滑動摩擦。

4）可變流量機油泵

可變流量機油泵，也是目前較為主流的發(fā)動機技術(shù)，簡單來說就是，可以根據(jù)發(fā)動機高低負荷的工作狀況，實時調(diào)節(jié)機油泵的流量輸出，降低損耗。VEA系列發(fā)動機的機油泵主要通過電磁閥來控制機油泵的流量輸出，傳感器通過采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷、機油溫度等數(shù)據(jù)進行實時調(diào)節(jié)。

5）發(fā)動機熱力管理系統(tǒng)

由于汽/柴油發(fā)動機工作方式的不同，對于散熱要求的不同，會使得它們的熱管理系統(tǒng)也是有所差異的。汽油發(fā)動機裝備了一個400W的電子水泵，可以精準智能控制冷卻水流向，以實現(xiàn)發(fā)動機的快速熱機和降低冷摩擦損耗。

柴油發(fā)動機采用的則是傳統(tǒng)的機械式水泵（即由皮帶驅(qū)動），可以通過水套中的液壓控制閥進行流量的控制。如發(fā)動機啟動時，控制閥關(guān)閉，水泵驅(qū)動的流量就降低，可以實現(xiàn)發(fā)動機快速暖機。

另外，柴油發(fā)動機也裝備了一個15W的電子水泵作為輔助，主要有兩方面的作用：一來可以從氣缸蓋取水為車廂加熱（提供暖風），二來，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）模塊化增壓實現(xiàn)動力差異化

前面我們說了，VEA發(fā)動機序列中，發(fā)動機排量都是一樣的，那怎么實現(xiàn)動力差異化？那就是模塊化增壓，即通過配備不同的增壓系統(tǒng)來實現(xiàn)動力的差異化，如高功率版本采用了雙增壓技術(shù)（如T6采用機械增壓+渦輪增壓、D4則采用雙渦輪增壓）。

之所以說模塊化增壓，是指VEA發(fā)動機序列中，無論汽油或柴油發(fā)動機，還是不同功率等級，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)動機采用的是機械增壓與渦輪增壓模塊，機械增壓器（羅茨增壓器）是通過離合器進行控制，與一個較大尺寸的渦輪增壓器相配合工作。機械增壓器是直接由發(fā)動機驅(qū)動的，所以在低速時可以提供快速的響應（彌補渦輪的遲滯），提升扭矩。而當發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升后，渦輪其主要作用，機械增壓器也將停止工作。通過兩者的優(yōu)勢互補，可以實現(xiàn)強勁動力的線性輸出。

D4柴油發(fā)動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)動機上就已使用，只不過對其進行了進一步優(yōu)化，采用小尺寸的渦輪也可以使得發(fā)動機在低速時也有較好的響應。

7）汽油中置直噴/雙VVT

在缸內(nèi)直噴系統(tǒng)中，大部分發(fā)動機采用的是側(cè)裝直噴，而VEA汽油發(fā)動機則采用中置直噴（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。

進氣管道中也設(shè)計了擾流設(shè)計，主要作用是提升進氣與燃油的充分混合，從而提升燃燒效率。而進排氣可變氣門正時（雙VVT），可以讓發(fā)動機呼吸更順暢，從而提升發(fā)動機的效能。此外，針對不同功率等級的發(fā)動機，工程師對冷卻水套、進氣端口、噴霧設(shè)計都進行了相應的優(yōu)化，而通過燃燒室形狀的優(yōu)化設(shè)計，來實現(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)動機的燃油噴射采用的是閉環(huán)油量控制系統(tǒng)，噴射壓力最大達到了2500 bar。這套系統(tǒng)被命名為i-Art智能精準噴射系統(tǒng)，包括了一個油壓傳感器、微型處理器（用于通訊和數(shù)據(jù)存儲）、電磁控制閥等構(gòu)件組成。

發(fā)動機控制單元可以從油壓數(shù)據(jù)中計算實際的汽油噴射量，而且實時進行噴射調(diào)整。另外，這套噴射氣筒還具備了自動補償老化和磨損的功能，可以確保發(fā)動機在壽命期間穩(wěn)定和可靠地運行。

9）模塊化尾氣后處理

汽油發(fā)動機（尤其是直噴發(fā)動機）要滿足日益嚴格的排放法規(guī)，高效的尾氣處理系統(tǒng)（三元催化器）必不可少。在VEA發(fā)動機序列中，尾氣處理系統(tǒng)同樣采用了模塊化的設(shè)計理念，所有發(fā)動機的渦輪出口與尾氣后處理的入口都在相同的位置點。

沃爾沃模塊化的三元催化器的設(shè)計也是非常有特點的，由兩個成90°排列的模塊構(gòu)成，外圍采用沖壓不銹鋼板焊接而成。這種特別的無管連接的設(shè)計，流通損耗極低，而且氣流可以很均勻地通過模塊，提高三元催化器的利用效率。據(jù)介紹，這種設(shè)計沃爾沃還申請了專利。

● 愛信橫置8AT變速箱

與DRIVE-E動力搭配的是愛信AW的8速自動變速箱，技術(shù)成熟可靠，不過與寶馬的縱置8AT不同，沃爾沃采用的是愛信全新開發(fā)的橫置8AT變速箱。

據(jù)了解，作為沃爾沃DRIVE-E動力總成的重要組成部分，這款8AT變速箱是與發(fā)動機模塊化平臺同步開發(fā)的，所以它們之間的匹配會更加得默契，這在實車體驗上也感受到了這一點?？梢钥吹?，隨著DRIVE-E動力總成的應用，沃爾沃將會成為第一個全面搭載橫置8AT的廠商。

● 模塊化發(fā)動機平臺有什么好處？

為了滿足不同級別車型的動力需求，目前汽車廠商常見的做法就是采用不同的排量設(shè)計來滿足這種需求，例如本田最新推出的地球夢科技（Earth Dreams Technology）發(fā)動機序列，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)動機序列（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， 通過匹配不同的增壓單元來實現(xiàn)動力上的差異化，此外發(fā)動機的大部分部件都可以通用。那工程師模塊設(shè)計意義何在？

第一，與汽車平臺模塊化的意義一樣，發(fā)動機平臺的模塊化設(shè)計，可以使得所有發(fā)動機都可以在同一條生產(chǎn)線進行共線生產(chǎn)，也就實現(xiàn)了柔性生產(chǎn)來滿足多元化的市場需求。

第二，模塊化部件的設(shè)計，使得發(fā)動機性能差異化變得非常簡單。例如你要提升發(fā)動機的功率，可能只需更換一下增壓模塊就可以實現(xiàn)。重要的是，如未來工程師研發(fā)了新的技術(shù)，可以通過模塊的形式導入發(fā)動機主體，新技術(shù)就能很快得以應用。在發(fā)動機與變速箱連接處，也預留好了電機的安裝位置。換句話說，如市場需要，沃爾沃可以很輕松地在這個發(fā)動機平臺上開發(fā)不同動力的混合動力系統(tǒng)。

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

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

而DRIVE-E發(fā)動機序列最大的亮點就是采用模塊化的設(shè)計理念，更具前瞻性。發(fā)動機部件的模塊化制造生產(chǎn)，使得它具備了很強的擴展能力，可以適應日新月異的市場變化。模塊化發(fā)動機序列可以根據(jù)需要，更換不同的功能模塊，就可以滿足不同的需求，說得通俗一點，就跟現(xiàn)在組裝電腦一樣。