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保时捷2.9T发动机排量比3.0T发动机小,为何动力却比3.0T更大?

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  EA839发动机有两个机型、分别是3.0T与2.9T,从表面上看3.0T机型在排量上要大于2.9T机型,可性能方面却比2.9T机型差很多,比如峰值扭矩低100nm、而峰值功率低了100p马力,为什么排量更低的2.9t性能却高于3.0T机型呢?实际上还是要看这两种机型的定位!

  EA839是奥迪与保时捷联合开发的机器(奥迪占主导),研发这款机器处于一个排放、油耗规则很严格的时代;所以EA839必须要满足两种定位,其一节能环保、其二性能强劲;写到这朋友们应该能看出问题,那就是节能与性能本身就是矛盾的,要节能、没性能,而保证性能、能耗方面肯定不理想;所以环保、性能之间存在的矛盾就是研发EA839时所要面临的矛盾;所以导致EA839有了两个版本,3.0T机型与2.9T机型!

  3.0T的EA839虽然性能也不差,但节能、减排的权重是非常高的,这从其身上的很多设计都能看出来、比如双循环(引入阿特金森、或米勒循环的机器有性能好的么?哪个不是动力疲软,比如Ea888 gen3.b,所以单凭这一点就能看出3.0T版本主打节能);单以节能为目的研发的3.0T EA839是没办法承载保时捷这个主打性能的品牌的,同理奥迪旗下那一众性能车也不能把节能做卖点,所以必须有一款无视油耗的性能版本、这其实就是2.9T的EA389出现的原因!

  3.0T为什么动力反而更差

  3.0T的EA839采用了双涡管、单涡轮设计,要知道V.型机一般都是布置并联双涡轮的、也就是每三缸布置一个涡轮,两个涡轮以并联的方式连接;而3.0T则采用了单涡轮设计、一颗大涡轮被布置在机器的夹角之中,顾名思义这就叫HOT V了,实际上EA837那颗机械增压器也布置在v型夹角上(这就是为什么V型机更适合机械增压的原因);这种布局方式可以让机器更加紧凑、同时也能提高增压效率,让发动机的动力响应更加及时;其次把三元催化器也布置在了夹角之间,确保三元能更快的达到指定温度、让排放变得更为理想!

  其次压缩比高达11.2,这种压缩比在自然吸气发动机中也已经算非常高的水平了、实际上并不仅仅是为了获得更加的热效率;11.2的超高压缩比(不要说什么某某品牌13压缩比,那是自然吸气,涡轮增压的缸压、温度有多高不是自吸能比的),主要是为了配合米勒循环、也就是利用进气门早关,获得压缩冲程、小于膨胀冲程的结果(热力学上说、这样做会做更多的功、也就节省了能源),原理在于进气门早关、进气量减少,等同于缩短了压缩行程、但膨胀行程不变,所以这就是用可变气门技术模拟出来的压缩行程短、膨胀行程长的过程!

  中低负荷下3.0T会一直保持米勒循环、只有在高负荷时会切换为奥托循环,而在奥托循环下压缩比高达11.2、就容易出现问题了,所以考虑到高负荷状态下的爆震问题、所以3.0T机器最大增压值只达到了2.3Bar,这样的压力只能让这3.0t的机器达到340p马力,想要继续拉高马力、扭矩也简单,只需要增加涡轮增压系统的最大增压值即可(2.9T最大增压值为2.7Bar左右,记不太清了),可加大增压值将同时面临缸体强度、爆震、以及燃油经济性问题,所以性能取向的2.9T与环保取向的3.0T本身就存在取舍;盲目增大压力值是不可以的,因为会导致严重的爆震、所以一定要降低压缩比,而这样一来、燃油经济性又差了!

  EA839 2.9T与3.0T的差异

  2.9T的压缩比降低到了10.5,实际上这与宝马n20b20发动机20i刷25i类似,都是高功率版本的压缩比低;一般就是通过让活塞表面更光滑的方式、来降低压缩比(等同于扩大燃烧室的面积),从而来抑制更大压力下的爆震,因为峰值压力变大所带来的后果就是运行时更高的温度、更高的缸压;降低了压缩比,就可以解决最大压力值达到2.7Bar后的爆震问题(歧管压力与输出扭矩成正比,所以我们可以根据标准公式输出功率=输出功率*转速来得知当转速不变时,歧管压力值增大、输出扭矩增大、输出功率增加,这就是涡轮机刷ECU增加开口压力获得功率提升的秘密),但这时缸体、曲轴又面临强度的问题!

  为了强化曲轴、采取增大曲柄销盖的方式,将曲柄销盖增大(强化曲轴常见的方式),因为曲柄销盖的增加、等同于将活塞冲程给缩短了一截(约为3mm),这样一来行程也就缩短为86毫米;而活塞直径不变、依然保持84.5毫米左右,也就是缩短这3mm的行程、导致3.0L的排量降低为2.9L;实际上根据圆柱体的体积公式底面积高可以计算出2.9t发动机的实际排量为2893立方厘米=约2.9L(圆周率3.14,半径取42.24毫米,高取86毫米);实际上这款机器还是3.0L的本质、只是因强化曲轴被占用了部分容积,所以说差0.1L排量也不严谨、差不多少!

  压缩比降了、机器强度升级了,这样一来就可以很稳妥的把增压系统的最大压力从3.0T机器的2.3Bar、提升到2.7Bar左右(当然2.9T机器是两颗涡轮,但重点并不是几颗涡轮的问题而是最大压力值);峰值压力拉到了2.7Bar,那么峰值扭矩、峰值功率必然大幅度提高,就像上文所说歧管压力与输出扭矩成正比,在转速区间恒定时、输出扭矩增加必然导致输出功率也提高(参考公式功率=扭矩*转速),所以这2.9T的机器输出功率就更大一些了!

  当我们思考涡轮增压机的时候,不仅仅要考虑排量、真正的重点在于最大增压值,最大增压值能起到弥补排量的作用(当然,转速足够高也能拉出高功率,改变输出功率的其实就是扭矩、转速的乘积);这就好比F1赛车的1.6T发动机,远比3.0T、2.9T排量低,但依然能拉出600p的马力(另外部分动力靠电)、平均有效压力高达Pme=22.05BAR(当然如果使用响应速度更快的电动涡轮,平均有效压力会适当降低一些);所以想通过增加输出扭矩、来升级功率不一定费得增加排量,虽然排量增加、输出扭矩会增加,但没有提高增压值来的效果明显,比如EA839 3.0T的2.3Bar、升级到2.7Bar时,即便排量略有缩小,但扭矩、功率都大幅度增加!

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