Tråd: Twincharging er Volvos erstatning For forskydning

Motor nedskæringer er alle de vrede. Gør motoren mindre øger brændstofeffektiviteten, reducerer emissioner og nedskæringer køretøjets vægt. Med stadigt strammere brændstoføkonomi lovgivning i Usa og CO2-emissioner regulering i den Europæiske Union, mainline producenter henvender sig til turboladere, som aldrig før. I 2009 kun 5% af de biler, der sælges i Usa, legede turbos, og at 5% bestod hovedsagelig af Europæiske mærker som Volvo og BMW med en lang historie af tvungen induktion. Inden 2013 havde at antallet mere end fordoblet til 13%. Honeywell forventer antallet at stige til 25% i de næste fire år og EPA fortæller mig, at i 2025 de forventer 90% af biler, der sælges i USA at sporten en turbomotor. Med Turbo bliver så almindelige, whats en turbo pioneer som Volvo gør for at holde en konkurrencemæssig fordel? Tilføje et kompressoren selvfølgelig.
For nylig havde jeg lejlighed til at prøve den nye Volvo V60 (forventer en første drev anmeld snart) men stjernen i showet var ikke bilen selv, dets whats under kølerhjelmen. Nye motordesigns er virkelig en sjældenhed i den automotive verden med motorer er sammenknebne over tid til at holde dem friske. Volvos egen modulære motor fundet under kølerhjelmen af de fleste svenske biler (og lejlighedsvis Focus RS) vendte 24 år gammel i år, men det er en fjeder kylling sammenlignet med Rolls Royce L serie 6. 75L motor, der daterer sig tilbage til 1952. Er motoren nørd jeg er, brugte jeg en ny timer med Volvos drivaggregatets ingeniør diskuterer deres nye drev E motorfamilie.
Volvos nye motorfamilie er primært et rent ark design, selv om mange design komponenter er efterkommere af de gamle modulære motorfamilie. Linjen består af fire forskellige varianter døbt T3, T4, T5 og T6. Som angiver før, T Turboladet men nu de tal repræsenterer power output i stedet for antallet af cylindre involveret. Ja, det er dødsstødet for Volvo'er funky 5-cylinder, fordi dette er en streng fire-cylinder lineup. Volvo har sagt 149 hestekræfter T3 og 188 hestekræfter T4 vil ikke være på vej til Amerika i øjeblikket, så forvent ikke at se en direkte konkurrent til BMW'er nedprioriteret 320i fra Sverige i år. I stedet får vi 241 hestekræfter T5 og 302 hestekræfter T6 under kølerhjelmen af alt undtagen XC90.

Alle motorer, der deler en fælles blok design, men hvilke ændringer er fremme. T3, T4 og T5-motorer bruger en single turbo, mens T6 tilføjer en Roots-type kompressor i tillæg til den turbolader. VW og andre har dabbled med twincharging i fortiden, med VWs 1. 4L twincharged motor finde et hjem under lågene af Euro modeller og sætte ned 140-180 hestekræfter. Volvo er ved at tage tingene til det næste trin ved at ringe til deres 2. 0L motoren erstatning for ikke bare den 3. 0L twin-scroll turbo, men også for nylig afgik 4. 4L V8.
Mens trykladning og turboladning lyder overdrevent, der er en logik i galskaben. Mens peak drejningsmoment på turbo-kun T5 blot 15 lb-ft lavere end T6 (når i overboost), kompressoren giver T6 til at levere ca 140 lb-ft mere drejningsmoment lige ved tomgang. Moment kurver mødes omkring 1.500-1.600 RPM, når T6 skifter over til turbolader. Fra cirka 2.000 RPM 3500 RPM moment er stadig flad på begge motorer, men de større turbo på T6 gør det muligt at opretholde peak moment hele vejen forbi for 4500 OMDR. / min. Når momentet ikke begynde at aftage det gør det mere gradvist end turbo-kun motorer.

Hvorfor ikke holde med en kompressoren alene som Jaguar og andre bilproducenter? Grunden er todelt. Turboladere opererer ud af spilde energi fra udstødningen. Udstødningsgassen spin på vindmøllen, som til gengæld spins kompressoren tvinger mere luft ind i motoren. I sandhed er spilde energi misvisende, fordi der er en hestekræfter vejafgift for at have turbo forstyrrer udstødningsstrømmen, men generelt denne vejafgift er mindre end den magt, forpligtet til at drive en kompressoren. Ulempen til en turbo er velkendt: turbo lag. Turbo lag er den tid det tager turbo at begynde mishagsytringer. Selv om turbo spinning på idle, dens oprettelse lidt positivt pres. Trin på gas og det tager et stykke tid for ting at starte summende langs og øge for at blive oprettet. Thats hvorfor T5 har en lavere drejningsmoment rating off tomgang.
Racerdæk er typisk kørt ned den tilbehør bælte. På grund af den direkte forbindelse til motoren skaber de altid boost. Fordi denne løft sker i sync med motorens RPMs, er svaret umiddelbar. På den negative side kan racerdæk forbruge op til 20% af en motorer total udgangseffekt ifølge Honeywell. Dette anses for en god handel, da de kan opstarte magt op til 50%. På grund af design kompromiser, fabrikken trykladede motorer har tendens til at løbe forpustet ved højere omdrejninger, hvilket forklarer hvorfor Jaguars 5. 0L trykladede motor halter 4. 4L og 4. 7L twin-turbo tyske motorer med en bred margin i peak drejningsmoment.
Volvos svar til begge problemer var at bruge en kompressor til øjeblikkelig reaktion i den lave ende. Fra inaktiv luft strømme ind i kompressoren derefter gennem turbo ind i motoren. Dette ikke blot forbedrer lave ende svar men det hjælper også at få turbo op til hastighed hurtigere. På et tidspunkt fastsat af biler computer (omkring 3.500 RPM) motoren åbner et drosselspjæld at omgå kompressoren og derefter de koblinger kompressoren for at eliminere den iboende tab. Denne proces giver en kompressoren tunet til lave ende svar og en turbo-tunet til højere RPM kører for at være sluttet til den samme motor. Resultatet er en overlegen i forhold til Volvo eller BMW'er 3 hestekræfter og drejningsmoment kurve. 0L twin-scroll turbo på enhver måde, fra drejningsmoment ved tomgang, længden af drejningsmoment plateau, at høj-RPM drejningsmoment. For at øge effektivitet Volvo bygger på en variabel hastighed elektrisk vandpumpe til køling, direkte indsprøjtning for forbrændingseffektivitet og lav friktion kuglelejer og ringe. Volvos markedsføring litteratur hagler dette som svar på V8.
Men er det virkelig? Ja og nej. Den pint-størrelse motor giver XC60 at levere 29 MPG på motorvejen i 304 hestekræfter T6 trim hvilket er en stigning på 50% over Volvo'er 2009 XC90 V8. Score en for kørsel-E. Ude på vejen, 2. 0L motor leverer flere lave ende drejningsmoment end nogen andre 2. 0L fire-banger sælges i Amerika der giver XC60 mere punch tomgang, end jeg havde forventet. T6′s drejningsmoment kurven kan være fladere end Volvos form levede 4. 4 L V8, men er ikke helt så robuste i den øverste ende eller i tomgang. Bred drejningsmoment band og Aisin 8-trins auto tilladt XC60 T6 at binde en XC90 V8 til 60 MPH. Fonetisk, er Volvos burbly V8 den klare vinder. Kørsel-E motor har en særskilt (men dæmpede) kompressoren klynke under 3.500, konkret fire-cylinder udstødning note, og vælg en uhyggelig stilhed i tomgang. Volvo var hemmelighedsfuld om enhver Polestar melodier for deres nye motor, men jeg formoder betydelige arbejde skal gøres til bedste Volvos egen Polestar I6.
Min indre ingeniør er ophidset af mulighederne for moderne tvungen induktion teknologi og lille forskydning motorer. Jeg formoder, at det store flertal af amerikanske shoppere ville få svært ved at lægge mærke til forskellen mellem Volvos twin-opkrævet 2. 0L motor og en V8 i området 4L magt levering og drev-evne. Den konstante march mod brændstoføkonomi også fylder mig med sorg. Uanset hvordan du skær det, har en naturlig indsugning V8 en lyd at weve vokset op knytte med ydeevne og luksus. Denne forening er så stærk, at BMW rør V8 lyder i hytter af deres turbo V8s fordi turbos forstyrre udstødning noter. Som vores tegnebøger fryde sig, sammen med mig da jeg fælde en tåre for naturlig indsugning inline-6 og V8.

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.