Llinyn Twincharging yw Volvos amnewid ar gyfer dadleoli

Mae'r peiriannau'n israddio'r cyfan. Mae gwneud y peiriant yn llai yn cynyddu effeithlonrwydd tanwydd, yn lleihau allyriadau ac yn torri pwysau cerbydau. Gyda deddfwriaeth economi tanwydd yn tynhau'n raddol yn yr Unol Daleithiau a rheoleiddio allyriadau CO2 yn yr Undeb Ewropeaidd, mae gweithgynhyrchwyr prif linell yn troi at dyrbinau fel erioed o'r blaen. Yn 2009 dim ond 5% o geir a werthwyd yn America tyrbinau chwaraeon, a bod 5% yn cynnwys brandiau Ewropeaidd yn bennaf fel Volvo A Bmw â hanes hir o ymsefydlu gorfodol. Erbyn 2013 roedd y nifer hwnnw wedi mwy na dyblu i 13%. Mae Honeywell yn disgwyl i'r nifer godi i 25% yn y pedair blynedd nesaf ac mae'r EPA yn dweud wrthyf eu bod erbyn 2025 yn disgwyl i 90% o geir a werthir yn America chwaraeon injan tyrbin. Gyda thyrbinau'n mynd mor gyffredin, beth mae arloeswr tyrbin fel Volvo yn ei wneud i gadw mantais gystadleuol? Ychwanegwch archwefrwr wrth gwrs.
Cefais gyfle'n ddiweddar i samplu'r Volvo V60 newydd (disgwyliwch adolygiad gyriant cyntaf cyn bo hir) ond nid seren y sioe oedd y car ei hun, ei bethau o dan y byd. Mae dyluniadau peiriannau newydd yn wirioneddol brin yn y byd modurol gyda pheiriannau'n cael eu haddasu dros amser i'w cadw'n ffres. Trodd injan fodiwlaidd Volvos ei hun o dan y rhan fwyaf o geir Sweden (a'r RS Ffocws achlysurol) yn 24 oed eleni, ond mae'n gyw iâr gwanwyn o'i gymharu â chyfres Rolls Royce L 6. injan 75L sy'n dyddio'n ôl i 1952. Gan mai fi yw'r injan, treuliais oriau newydd gyda pheirianydd powertrain Volvos yn trafod eu teulu injan Gyriant E newydd.
Mae teulu injan newydd Volvos yn gynllun dalen lân yn bennaf, er bod llawer o gydrannau dylunio yn ddisgynyddion i'r hen deulu peiriannau modiwlaidd. Mae'r llinell yn cynnwys pedair amrywiolyn gwahanol a dymid T3, T4, T5 a T6. Fel o'r blaen, mae T yn dangos tyrbin ond erbyn hyn mae'r nifer yn cynrychioli allbwn pŵer yn hytrach na nifer y silindrau dan sylw. Ie, dyma'r farwolaeth ar gyfer Volvos ffynci 5-silindr gan fod hwn yn leinin pedwar silindr llym. Mae Volvo wedi dweud bod y 149 horsepower T3 a'r 188 horsepower T4 yn cael eu harwain i America ar hyn o bryd, felly peidiwch â disgwyl gweld cystadleuydd uniongyrchol ar gyfer BMWs yn israddio 320i o Sweden eleni. Yn hytrach, cawn y 241 horsepower T5 a'r 302 horsepower T6 o dan y cyfan ac eithrio'r XC90.

Mae pob injan yn rhannu cynllun bloc cyffredin, ond pa newidiadau yw'r hwb. mae peiriannau T3, T4 a T5 yn defnyddio un tyrbin tra bod T6 yn ychwanegu uwchwefrwr o fath Roots yn ogystal â'r tyrbin. Vw ac eraill wedi drysu gyda gefeillio yn y gorffennol, gyda Cymorth VWs 1. Injan gefeillio 4L yn dod o hyd i gartref o dan gylchoedd modelau Ewro ac yn rhoi 140-180 o geffylau i lawr. Mae Volvo yn mynd â phethau i'r cam nesaf drwy ffonio eu 2. Injan 0L yn lle nid yn unig y 3. 0L tyrbin sgrolio efeilliaid ond hefyd y ymadawodd yn ddiweddar 4. 4L V8.
Er bod codi tâl a thyrbinau'n swnio'n ormodol, mae rhesymeg i'r gwallgofrwydd. Er bod y torque brig ar y tyrbin yn unig T5 dim ond 15 lb-troedfedd yn is na'r T6 (pan fydd mewn gorboost), mae'r uwchwefrwr yn caniatáu i'r T6 ddarparu tua 140 lb-troedfedd yn fwy torque ychydig oddi ar segur. Mae'r cyrion torque yn cydgyfarfod tua 1,500-1,600 RPM pan fydd y T6 yn newid i'r tyrbin. O tua 2,000 o RPM i 3,500 mae torque RPM yn parhau'n wastad ar y ddau injan ond mae'r tyrbin mwy ar y T6 yn caniatáu iddo gynnal torque brig yr holl ffordd heibio i 4,500 RPM. Pan fydd torque yn dechrau crwydro, mae'n gwneud hynny'n fwy graddol na pheiriannau tyrbin yn unig.

Beth am gadw at uwchwefrwr yn unig fel Jaguar a gwneuthurwyr awto eraill? Mae'r rheswm yn ddeublyg. Gweithreda'r tyrbinau oddi ar ynni gwastraff o'r blinder. Mae nwyon blinder yn sbinio'r tyrbin sydd yn ei dro yn tro yn troelli'r cywasgydd gan orfodi mwy o aer i mewn i'r injan. Mewn gwirionedd, mae ynni gwastraff yn gamenw oherwydd bod toll ceffyl am gael y tyrbin yn ymyrryd â'r ffrwd ymledol, ond yn gyffredinol mae'r doll hon yn llai na'r pŵer sydd ei angen i weithredu uwchwefrwr. Mae'r anfantais i dyrbin yn hysbys iawn: llyn tyrbin. Lag Turbo yw'r amser y mae'n ei gymryd i'r tyrbin ddechrau rhoi hwb. Er bod y tyrbin yn troelli'n segur, nid yw'n creu llawer o bwysau cadarnhaol. Camwch ar y nwy ac mae'n cymryd amser i bethau ddechrau hiwmor a rhoi hwb i'w creu. Dyna pam mae gan y T5 sgôr torque is oddi ar segur.
Fel arfer, caiff uwchwefrwyr eu gyrru oddi ar y llain ategol. Oherwydd y cysylltiad uniongyrchol â'r injan, maent bob amser yn creu hwb. Gan fod yr hwb hwn yn digwydd wrth gysoni â RPMs injan, mae'r ymateb ar unwaith. Ar yr ochr i lawr gall uwchwefrwyr ddefnyddio hyd at 20% o gyfanswm allbwn pŵer peiriannau yn ôl Honeywell. Ystyrir bod hyn yn fasnach dda gan y gallant gychwyn pŵer hyd at 50%. Oherwydd y fasnach ddylunio, mae peiriannau uwch-ryddhau ffatrïoedd yn tueddu i redeg allan o anadl mewn RPMs uwch sy'n esbonio pam mae Jaguars 5. injan uwchwefru 0L yn llusgo'r 4. 4L a 4. 7L peiriannau Almaenig gefeilliaid o bell ffordd mewn torque brig.
Ateb Volvos i'r ddwy broblem oedd defnyddio uwchwefrwr i'w ymateb ar unwaith ar y pen isel. O lif aer segur i'r uwchwefrwr yna drwy'r tyrbin i mewn i'r injan. Mae hyn nid yn unig yn gwella ymateb pen isel ond mae hefyd yn helpu i sicrhau bod y tyrbin yn cyflymu'n gyflymach. Ar ryw adeg a bennir gan gyfrifiadur y ceir (tua 3,500 RPM), mae'r peiriant yn agor falf glöynnod i osgoi'r uwchwefrwr ac yna'n dadgliwio'r uwchwefrwr i ddileu'r golled gynhenid. Mae'r broses hon yn caniatáu i uwchwefrwr gael ymateb pen isel a thyrbin wedi'i diwnio ar gyfer rhedeg RPM uwch i'r un peiriant. Y canlyniad yw cyrens ceffylau a chyrn torque yn well na Volvo neu BMWs 3. 0L tyrbinau gefeilliaid ym mhob ffordd, o'r torque yn segur, hyd y plateau torque, i'r torque RPM uchel. Er mwyn cynyddu effeithlonrwydd ymhellach, mae Volvo yn dibynnu ar bwmp dŵr trydan cyflymder amrywiol ar gyfer oeri, chwistrelliad uniongyrchol ar gyfer effeithlonrwydd hylosgi a ffa a ingau ffrithiant isel. Noda llenyddiaeth farchnata Volvos mai dyma'r ateb i'r V8.
Ond a yw mewn gwirionedd? Ie a na. Mae'r injan maint peint yn caniatáu i'r XC60 ddarparu 29 MPG ar y briffordd mewn 304 horsepower T6 trim sy'n gynnydd o 50% dros Volvos 2009 XC90 V8. Sgoriwch un ar gyfer Gyriant-E. Allan ar y ffordd, y 2. Injan 0L yn darparu torque pen isel nag unrhyw 2 arall. Gwerthwyd pedwar banger 0L yn America gan roi mwy o sylw i'r XC60 nag yr oeddwn yn ei ddisgwyl. Gall cromlin torque T6 fod yn fwy gwastad na'r math Volvos sy'n byw 4. 4L V8, ond nid yw mor gadarn yn y pen uchaf nac yn segur. Roedd y band torque eang a'r awto Aisin 8 cyflymder yn caniatáu i'r XC60 T6 glymu XC90 V8 i 60 MYA. Aurally, Volvos burbly V8 yw'r enillydd clir. Mae gan injan Drive-E chwin uwchwefru ar wahân (ond wedi'i fwtadu) o dan 3,500, nodyn blinder pedwar silindr pendant a distawrwydd yn segur. Roedd Volvo yn gathod am unrhyw diwnio Polestar ar gyfer eu peiriant newydd, ond rwy'n amau y bydd angen gwneud gwaith sylweddol i'r Volvos gorau ei hun Poleseren I6.
Mae fy peiriannydd mewnol wedi'i gyffroi gan bosibiliadau technolegau ymsefydlu modern a pheiriannau dadleoli bach. Yr wyf yn amau y byddai'n anodd i'r mwyafrif llethol o siopwyr Americanaidd sylwi ar y gwahaniaeth rhwng Volvos a godir ar ddau 2. injan 0L a V8 yn yr ystod 4L o ran darparu pŵer a gallu i yrru. Mae'r gorymdaith gyson tuag at yr economi tanwydd hefyd yn fy llenwi â thristwch. Ni waeth sut yr ydych yn ei sleisio, mae gan V8 sydd wedi'i ddychmygu'n naturiol sŵn sy'n tyfu i fyny gan gysylltu â pherfformiad a moethusrwydd. Mae'r gymdeithas hon mor gryf fel bod pibellau BMW V8 yn swnio i gabanau eu tyrbin V8s oherwydd bod y tyrbinau'n ymyrryd â'r nodiadau blinder. Wrth i'n llyfrau pocedi lawenhau, ymunwch â mi wrth i mi gadael deth i'r inline-6 a V8 sy'n cael ei ddychmygu'n naturiol.

Engine downsizing is all the rage. Making the engine smaller increases fuel efficiency, reduces emissions and cuts vehicle weight. With ever tightening fuel economy legislation in the United States and CO2 emissions regulation in the European Union, mainline manufacturers are turning to turbochargers like never before. In 2009 just 5% of cars sold in America sported turbos, and that 5% consisted largely of European brands like Volvo and BMW with a long history of forced induction. By 2013 that number had more than doubled to 13%. Honeywell expects the number to rise to 25% in the next four years and the EPA tells me that by 2025 they expect 90% of cars sold in America to sport a turbo engine. With turbos becoming so ordinary, whats a turbo pioneer like Volvo do to keep a competitive edge? Add a supercharger of course.
I recently had the opportunity to sample the new Volvo V60 (expect a first drive review shortly) but the star of the show wasnt the car itself, its whats under the hood. New engine designs are truly a rarity in the automotive world with engines being tweaked over time to keep them fresh. Volvos own modular engine found under the hood of most Swedish cars (and the occasional Focus RS) turned 24 years old this year, but its a spring chicken compared to the Rolls Royce L series 6. 75L engine that dates back to 1952. Being the engine nerd I am, I spent a new hours with Volvos powertrain engineer discussing their new Drive E engine family.
Volvos new engine family is primarily a clean sheet design, although many design components are descendants of the old modular engine family. The line consists of four different variants dubbed T3, T4, T5 and T6. As before, T indicates turbocharged but now the number represents power output rather than the number of cylinders involved. Yes, this is the death knell for Volvos funky 5-cylinder because this is a strict four-cylinder lineup. Volvo has said the 149 horsepower T3 and the 188 horsepower T4 wont be headed to America at the moment, so dont expect to see a direct competitor for BMWs downsized 320i from Sweden this year. Instead we get the 241 horsepower T5 and the 302 horsepower T6 under the hood of everything except the XC90.

All engines share a common block design, but what changes is the boost. T3, T4 and T5 engines use a single turbo while T6 adds a Roots-type supercharger in addition to the turbocharger. VW and others have dabbled with twincharging in the past, with VWs 1. 4L twincharged engine finding a home under the hoods of Euro models and putting down 140-180 horsepower. Volvo is taking things to the next step by calling their 2. 0L engine the replacement for not just the 3. 0L twin-scroll turbo but also the recently departed 4. 4L V8.
While supercharging and turbocharging sounds excessive, there is a logic to the madness. While peak torque on the turbo-only T5 just 15 lb-ft lower than the T6 (when in overboost), the supercharger allows the T6 to deliver approximately 140 lb-ft more torque just off idle. The torque curves converge around 1,500-1,600 RPM when the T6 switches over to the turbocharger. From approximately 2,000 RPM to 3,500 RPM torque remains flat on both engines but the larger turbo on the T6 allows it to maintain peak torque all the way past 4,500 RPM. When torque does start to wane it does so more gradually than turbo-only engines.

Why not stick with a supercharger alone like Jaguar and other auto makers? The reason is two-fold. Turbochargers operate off of waste energy from the exhaust. Exhaust gases spin the turbine which in turn spins the compressor forcing more air into the engine. In truth waste energy is a misnomer because there is a horsepower toll for having the turbo interfering with the exhaust stream, but in general this toll is smaller than the power required to operate a supercharger. The downside to a turbo is well known: turbo lag. Turbo lag is the time it takes the turbo to start boosting. Although the turbo is spinning at idle, its creating little positive pressure. Step on the gas and it takes a while for things to start humming along and boost to be created. Thats why the T5 has a lower torque rating off idle.
Superchargers are typically driven off the accessory belt. Because of the direct connection to the engine, they are always creating boost. Because this boost happens in sync with engine RPMs, the response is immediate. On the down side superchargers can consume up to 20% of an engines total power output according to Honeywell. This is considered a good trade since they can boot power up to 50%. Because of design trade offs, factory supercharged engines tend to run out of breath at higher RPMs which explains why Jaguars 5. 0L supercharged engine lags the 4. 4L and 4. 7L twin-turbo German engines by a wide margin in peak torque.
Volvos answer to both problems was to use a supercharger for immediate response at the low end. From idle air flows into the supercharger then through the turbo into the engine. This not only improves low end response but it also helps get the turbo up to speed faster. At some point determined by the cars computer (around 3,500 RPM) the engine opens a butterfly valve to bypass the supercharger and then de-clutches the supercharger to eliminate the inherent loss. This process allows a supercharger tuned for low end response and a turbo tuned for higher RPM running to be joined to the same engine. The result is a horsepower and torque curve superior to Volvo or BMWs 3. 0L twin-scroll turbos in every way, from torque at idle, length of the torque plateau, to high-RPM torque. To further increase efficiency Volvo relies on a variable speed electric water pump for cooling, direct-injection for combustion efficiency and low friction bearings and rings. Volvos marketing literature hails this as the answer to the V8.
But is it really? Yes and no. The pint-sized engine allows the XC60 to deliver 29 MPG on the highway in 304 horsepower T6 trim which is a 50% increase over Volvos 2009 XC90 V8. Score one for Drive-E. Out on the road, the 2. 0L engine delivers more low end torque than any other 2. 0L four-banger sold in America giving the XC60 more punch off idle than I expected. The T6′s torque curve may be flatter than Volvos sort lived 4. 4L V8, but its not quite as robust at the top end or at idle. The broad torque band and the Aisin 8-speed auto allowed the XC60 T6 to tie an XC90 V8 to 60 MPH. Aurally, Volvos burbly V8 is the clear winner. The Drive-E engine has a distinct (but muted) supercharger whine under 3,500, a definite four-cylinder exhaust note and an eerie silence at idle. Volvo was cagey about any Polestar tunes for their new engine, but I suspect considerable work will need to be done to best Volvos own Polestar I6.
My inner engineer is excited by the possibilities of modern forced induction technologies and small displacement engines. I suspect that the vast majority of American shoppers would be hard pressed to notice the difference between Volvos twin-charged 2. 0L engine and a V8 in the 4L range in terms of power delivery and drive-ability. The constant march towards fuel economy also fills me with sadness. No matter how you slice it, a naturally aspirated V8 has a sound that weve grown up associating with performance and luxury. This association is so strong that BMW pipes V8 sounds into the cabins of their turbo V8s because the turbos interfere with the exhaust notes. As our pocketbooks rejoice, join me as I shed a tear for the naturally aspirated inline-6 and V8.