2018款保时捷Cayenne V6发动机新技术（一）

哈尔滨/郝春林

在全新的2018款保时捷Cayenne车辆上，采用了三种型号的汽油发动机：基本款配备单涡轮增压V6发动机，排量为3.0L；Cayenne S配备双涡轮增压V6发动机，排量为2.9L；Cayenne Turbo配备双涡轮增压V8发动机，排量为4.0L。

三种发动机如图1所示。

2018款Cayenne属于该车型的第三代，前一代车型在中国市场也使用了三种发动机，2018款Cayenne装备的新发动机与老款发动机的性能参数对比如表1所示。

3.0L单涡轮增压发动机和2.9L双涡轮增压发动机除增压器数量不同、排量稍有差异外，其他完全相同，如图2所示。

发动机特性曲线如图3、图4所示。

V6发动机技术亮点概述：

V6涡轮增压汽油发动机的集团内部名称为EA839，该发动机具有出色的设计特性，例如深裙式曲轴箱、进气侧在外部、排气侧在发动机的内部V形槽中，提高了发动机的工作效率且节省空间；铸铁汽缸衬套和带错开曲柄销及平衡轴的曲轴传动装置也是在Cayenne车型上首次应用。

1.汽缸体

汽缸体如图5所示。

（1）曲轴箱

曲轴箱是使用亚共晶铝合金AlSi8Cu3通过沙铸工艺铸成的。汽缸间距为93mm，汽缸孔直径为84.51mm。

V6 3.0L单涡轮增压版本与V6 2.9L双涡轮增压版本之间的排量差异完全是因为冲程不同，因为使用了不同的曲轴，Cayenne车型的发动机冲程为89mm，而Cayenne S车型的发动机冲程为86mm。

┃ 图1 2018款Cayenne装备的三种发动机

┃ 图2 Cayenne和Cayenne S发动机舱视图及徽标

┃ 图3 3.0L涡轮增压发动机的功率/扭矩曲线图（250kW/450N·m）

新款涡轮增压V6汽油发动机使用了深裙式曲轴箱，而前代发动机的

曲轴箱由两部分组成，这款发动机用于Cayenne S 2015—2017款的车辆中，如图6所示。

表1 三种新旧款发动机性能参数对比

┃ 图4 2.9L双涡轮增压发动机的功率/扭矩曲线图（324kW/550N·m）

┃ 图5 带皮带轮的发动机汽缸体

通过采用这种螺栓连接的方法，不但为曲轴轴承总成增加了刚度，也从整体上减少了曲轴箱的材料。

┃ 图6 两代发动机曲轴箱对比

术语“深裙式”涉及的是曲轴箱的侧壁，也即侧壁延伸到远低于曲轴的水平高度。

曲轴箱不再像以往那样在曲轴中央位置水平划分为上部和下部。

曲轴由固定鞍座支撑而安放在曲轴箱的侧壁之间，固定鞍座应从下面安装并用两个螺栓在水平和垂直方向固定到位，如图7所示。

┃ 图7 固定鞍座在曲轴箱中通过螺栓纵向和横向固定

（2）汽缸套

汽缸套由内镶的薄壁衬套构成（如图8所示），衬套的厚度为1.5mm，成分是灰铸铁和片状石墨。

┃ 图8 带镶铸式汽缸套的曲轴箱断面

汽缸套使用珩齿夹具通过螺旋滑动珩磨进行机加工。通过配合采用其他措施，这种优化的珩磨工艺可以降低新款涡轮增压V6发动机中的内部摩擦。

2.曲轴传动装置

2.9L双涡轮增压发动机和3.0L单涡轮增压发动机的曲轴传动装置结构相同，如图9所示。

┃ 图9 V6汽油发动机曲轴传动装置

（1）曲轴

2.9L双涡轮增压发动机和3.0L单涡轮增压发动机使用了不同的曲轴，3.0L发动机的冲程为89mm，而2.9L发动机的冲程为86mm。

这两种采用错开曲柄销式设计的曲轴均由锻钢制成，并采用TG形排列的孔来润滑连杆轴承，如图10所示。

┃ 图10 错开曲柄销式曲轴

用于中间轴和正时传动机构的纵向传动装置安装在发动机的输出端上。皮带端上的链轮驱动燃油泵，而皮带轮（设计为扭震减震器）通过Hirth齿和中央锁定螺栓安装在曲轴上。

可通过定位销来确保正确地对齐皮带轮上的OT标记。

为了在V6发动机上实现具有90°汽缸列夹角和120°曲轴弯程的90°定期点火偏移，3个曲柄销（每个曲柄销上都有2个连杆转动）需要偏移30°。

（2）曲轴轴承

主轴瓦由钢制衬壳、铝合金（用作轴承材料）以及耐磨损和应急操作涂层（PC-11IROX®聚合物涂层）构成。上部轴瓦具有可实现更好的机油走向的凹槽，轴向支承由第三号主轴承提供。

（3）正时传动机构的驱动

与前款车型的发动机相比，新一代发动机（3.0L涡轮增压和2.9L双涡轮增压汽油发动机）上的正时传动机构是在输出端上驱动的。

曲轴的旋转运动通过压装的纵向齿轮传输到中间轴上的支撑齿轮，接着通过链条传动装置传输到两个汽缸盖上。

（4）飞轮

具有多极靶轮（磁环）的飞轮和传动板用10个螺栓固定到输出端的曲轴上，如图11所示。

（5）皮带传动装置的驱动

链轮热缩装配在发动机的皮带侧上，链条传动装置通过它来驱动机油泵。

曲轴末端的Hirth齿接合到皮带传动装置的皮带轮中。除了Hirth齿之外，定位销还可以确保皮带轮上的TDC标记相对于曲轴正确定位。

3.连杆活塞机构（如图图13所示）

（1）连杆

┃ 图11 在输出端上具有飞轮和磁性传感器靶轮的密封法兰

┃ 图12 在皮带轮上具有Hirth齿的曲轴皮带端

┃ 图13 活塞、活塞销和活塞环的剖面图

为了确保高转速下的可靠润滑，通过曲轴中T形排列的孔来向连杆轴承供油。

（2）活塞

使用带有镶铸式环托架并且在活塞体上具有抗磨涂层的铸铝活塞来降低发动机中的内部摩擦（如图14、图15所示）。

┃ 图14 活塞顶的视图

┃ 图15 活塞的侧视图

包括0.0 4 m m涂层的标称活塞直径为84.45mm。汽缸直径的标称尺寸为84.510±0.005。使用0.06mm的相对较大的活塞安装间隙来降低内部摩擦。

（3）活塞销

由于设计方面的原因，活塞销也因活塞而异。

3.0L单涡轮增压器发动机的活塞销直径为20mm。

2.9L双涡轮增压器发动机的活塞销直径为22mm，这款发动机经改进可承受更高的载荷。

（4）活塞环

活塞环的切向力设计为尽可能低，以便减少发动机中的内部摩擦。

4.油底壳

V6涡轮增压汽油发动机中的油底壳由铸铝的上部以及下部（用螺栓固定的钣金底盘）构成，如图16所示。带有挡油盘的机油导管插入油底壳的上部和曲轴箱之间。

5.汽缸盖

V6涡轮增压汽油发动机中使用了高度集成的铝制汽缸盖，其中的通道管路大体上集成在进气侧和排气侧，如图17、图18所示。排气走向也额外由冷却液套筒包住。

汽缸盖罩（如图19所示）：

┃ 图16 带附加部件的油底壳

┃ 图17 汽缸盖进气侧的剖面图

┃ 图18 水套中整合式排气歧管的排气侧的剖面

┃ 图19 插入了凸轮轴的汽缸盖罩

凸轮轴发动机的汽缸盖罩中得到支撑,进气和排气凸轮轴都通过汽缸盖罩中的接合轴承座固定到位。

插入了轴向轴承垫圈的凹槽连接到进气凸轮轴中和用于轴向支撑的汽缸盖罩的支撑点。

凸轮轴上的凸轮为排气凸轮轴提供轴向支撑,它们由凸轮轴轴承提供横向支撑。

用于减少汽缸盖罩上噪声的举措：两件式聚氨酯隔音垫安装在每个汽缸盖罩的上方（如图20所示）。

┃ 图20 带两件式隔音垫的汽缸盖罩

安装时必须遵守装配步骤的顺序。

拆解时，不得切割隔音垫,隔音垫损坏后必须更换。

6.气门驱动

V6涡轮增压汽油发动机中使用了铸造合金（AlSi7MgCu0.5）汽缸盖，如图21所示。

┃ 图21 带气门驱动装置的汽缸盖

其设计特点包括：

◆反向新鲜空气和废气管路（热侧位于内部）

◆整合式排气歧管

◆喷油器中置

◆汽缸间距93mm

◆使用了AlSi7MgCu0.5材料

（待续）