捷豹路虎為何重啟直列六缸發動機?

電驅時代 發佈 2020-01-11T12:06:37+00:00

這款全新 3.0 升 I-6 發動機沿用了捷豹路虎Ingenium 系列I-4 發動機的模塊化設計,輸出功率和扭矩分別高達 294 kW和550 N·m,搭配全新路虎攬勝運動 HST完全可滿足 EU6b 排放要求,不輸任何其他以性能著稱的SUV。



據稱,與現行的 V 型六缸發動機相比,全新 3.0 L 直列六缸發動機的輸出功率和扭矩分別高達 294kW(394 hp)和 550 N·m(406 lb·ft),達到 歐6B 排放標準,且重量還降低了 12 千克(26.4 磅)。

近日,捷豹路虎(Jaguar Land Rover)直列六缸發動機重新登陸公司最新攬勝(Range Rover)系列車型的決定可能會讓市場感到些許驚訝,但事實上這種發動機自八年前問世以來,一直位列捷豹路虎的產品開發名單。據了解,新款路虎攬勝的主要賣點在於性能提升,而捷豹路虎顯然認為I-6 直列六缸發動機相交其他 V 型排列六缸發動機具有明顯優勢。

這款全新 3.0 升 I-6 發動機沿用了捷豹路虎Ingenium 系列I-4 發動機(單缸容量 500cc)的模塊化設計,輸出功率和扭矩分別高達 294 kW(394 hp)和550 N·m(406 lb·ft),搭配全新路虎攬勝運動 HST(頂配版本)完全可滿足 EU6b 排放要求,不輸任何其他以性能著稱的SUV。值得特別提起的是,該發動機搭配了一款電動增壓器,可藉助車輛的48V 輕度混合動力再生系統提供動力,僅需 0.5 秒即可達到65000 rpm 的轉速。這種設計「幾乎消除」了雙渦管渦輪增壓器中常見的滯後問題,可在加速瞬間為車輛提供300 Nm/s 的扭矩加速度。

數年之前,路虎已決定逐步棄用購自福特(Ford)或 PSA 的發動機,並在 2020 年起為所有車型提供電動版選項。無論從哪方面講,這款I-6 發動機的問世都將協助路虎實現這些目標。據了解,這款I-6 發動機將首先登陸新款路虎攬勝運動HST SUV 中,生產則將在公司 Wolverhampton工廠中專門開闢一條新產線進行。《汽車工程》歐洲區編輯Stuart Birch 針對這款直列六缸發動機的研發細節,採訪了捷豹路虎發動機項目總工程師Jon Harris。


捷豹路虎發動機項目首席工程師 Jon Harris

Ingenium 是一個支持不同燃料選項(汽油和柴油)的模塊化發動機系列,而這款I-6 發動機是否也是基於 Ingenium概念設計的呢?這又是從什麼時候開始的?

Harris:這款六缸汽油發動機的確是基於Ingenium 發動機系列概念設計的,我們早在八年前就已經開始了。Ingenium系列的重心最初是在四缸汽油發動機和2.0 升柴油發動機上,但 3.0 升 I-6 發動機也一直在我們的計劃中,而且從一開始也規劃了專門的生產設施用地。

捷豹路虎現在用的是48V 輕混動力系統。對此,您可以具體介紹一下嗎?

Harris:這款發動機配備了皮帶驅動的集成式起動機/發電機(BSG)以取代傳統配置中常見的交流發電機。具體來說,BSG可以為車輛提供電力,並將車輛超速運行期間損失的能量存儲在一個48V 電池中,並在後續行駛中通過皮帶傳動系統將這部分能量轉化為額外的扭矩,幫助內燃機提高運轉效率、優化運行狀態,從而提高車輛的燃油經濟性。BSG系統還有助於發動機實現「無縫」啟停,用戶在整個過程中幾乎無法察覺啟停切換。

捷豹路虎決定為這款I-6 發動機搭配電動增壓器和雙渦管渦輪增壓器,這主要是為什麼呢?

Harris:法雷奧是我們的一級供應商合作夥伴,為我們提供電動增壓系統,從而配合主發動機渦輪增壓器的工作,將壓縮空氣輸送到發動機。捷豹路虎一向以出色的車輛駕駛性能著稱,而車輛駕駛性能在很大程度上是直接取決於發動機增壓系統的。法雷奧電動增壓器的主要作用是利用48V 系統中的能量,幫助壓縮機在0.5 秒內加速至 65000 rpm,從而為車輛提供卓越的駕駛性能水平。

從四缸到六缸,公司為了實現這個轉變進行了哪些工作?您能提供熱效率方面的參數嗎?

Harris:為了容納額外兩個氣缸,但同時保證大多數次級部件的高度通用性,I-6模塊化發動機架構採用了一套新的氣缸蓋、氣缸體和曲軸。

此外,我們還對發動機的核心燃燒系統進行了充分優化,燃氣旋轉運動提高了40%,還升級了液壓閥。此外,發動機頂部還直接集成了為增壓空氣系統準備的兩級中冷系統。這樣可以減少氣量,並精確控制增壓空氣的溫度,進而優化經濟效率、減排效果和性能表現。新型Ingenium 汽油六缸發動機的汽車制動油耗率為229 g/kWh。

這款 I-6發動機是完全由捷豹路虎內部設計開發的嗎?是否有藉助外部公司的幫助?

Harris:I-6發動機完全是捷豹路虎公司在考文垂Whitley 工程中心內部設計完成的。

過去,V6 優於 I-6 發動機的主要原因之一是其在滿足碰撞安全標準方面的優勢。現在的情況還是這樣嗎?此外,由於I-6 發動機僅需要一個氣缸蓋和一組歧管,那麼成本優勢也是公司推I-6 發動機的原因之一嗎?

Harris:在確定發動機配置時,直列和V 型發動機布局是一項非常重要的戰略決策,並且需要考慮許多問題,比如如何進行改進?可以通用哪些車輛和發動機裝配工藝?與模塊化Ingenium 系列是否有協同作用?以及如何控制重量和成本等等。

如今,一些技術的發展是否也是捷豹路虎I-6 發動機成為可能的原因之一?比如這款發動機搭配的電動增壓器。

Harris:為了提供世界一流的性能,我們的I-6 汽油發動機採用了許多高水平的先進技術,比如沿用了2.0 升 I-4 發動機搭配的液壓連續可變氣門升程系統。

噴油器的噴射壓強已經升級為250 巴,點火線圈能量也提升至108 兆焦,而且車輛的 48V 電動增壓器和雙渦旋渦輪增壓器將同時為發動機輸送空氣。


新款路虎攬勝運動 HST 將成為捷豹路虎首款應用全新 3.0 L 直列六缸電動增壓/渦輪增壓發動機的車型。

I-6 和V6 發動機的重量對比如何?功率輸出和扭矩對比呢?

Harris:新款捷豹路虎發動機I-6 發動機與現行的 V6 發動機相比,重量減輕了 12 千克(26.4磅)。

與環保意義更加明顯的V8 發動機相比,電氣化 I-6 概念發動機是否在動力供應、NVH 和整體駕駛平順性方面有巨大優勢?

Harris:電氣化I-6 發動機一直是捷豹路虎長期戰略規劃中的重要組成部分,我們希望引導過去駕駛V8 發動機車型的客戶向電動I-6 發動機車型轉型。

所有廠商都會尋找對標技術,這款I-6 發動機的功率輸出、NVH、總體質量等參數都主要對標了哪些產品呢?

Harris:我們的技術團隊在核心技術、性能、燃料經濟性、NVH和重量等方面都與主要競爭對手進行了對標。未來,預計這款發動機也將給行業和其他競爭對手提供更多對標選擇,共同促進行業發展。

柴油發動機的近況如何?捷豹路虎還會繼續開發柴油發動機嗎?大家對柴油發動機的排放問題是不是經常反應過度了(二氧化碳排放實際已經非常低了)?未來,在一個以混合動力為主的世界中,柴油發動機還有一席之地嗎?

Harris:我們認為,柴油和汽油動力系統將與純電動汽車並駕齊驅,繼續發揮重要作用,這些產品也都是公司戰略的重要組成部分。近些年來,我們聽到了大量對柴油技術的誤解,但事實上技術沒有好壞,只有合適與否。我們應該根據客戶的用車情況,為客戶推薦最合適的動力系統。如今,我們對清潔柴油的投資已經初顯成效,捷豹和路虎車型都是目前市面上最清潔的柴油車之一。

柴油發動機在 SUV車型中的優勢更加明顯,這種動力系統可以讓客戶享受遊刃有餘的扭矩輸出及一系列附加功能,牽引能力更是尤為突出。

來源:SAE《汽車工程》雜誌

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