Thread: Twincharging ir pārvietošanas Volvos Nomaiņa

Dzinēju ražošanas sašaurināšanu ir visas dusmas. Padarīsiet mazāku motoru palielina degvielas ekonomiju, samazina emisiju un izcirtņi transportlīdzeklī svaru. Ar arvien stingrāku degvielas ekonomikā tiesību aktiem Amerikas Savienotajās valstīs un CO2 emisiju regulu, Eiropas Savienībā, maģistrālēm ražotāji pievēršas Turbokompresori kā nekad agrāk. 2009. gadā tikai 5 % no automašīnas pārdod Amerikā dižojās turbos, un 5 % sastāvēja galvenokārt no Eiropas zīmoliem, piemēram Volvo un BMW ar ilgu vēsturi piespiedu indukcija. Gadam šis skaitlis vairāk nekā divkāršojās līdz 13 %. Honeywell sagaida skaits palielināsies līdz 25 % nākamo četru gadu laikā un EPA stāsta man 2025 viņi sagaida 90 % pārdod Amerikā turbo motoru sporta automašīnām. Ar kļūst tik parasta turbos, whats turbo pionieris, piemēram, Volvo darīt, lai saglabātu konkurētspēju? Pievienojiet kompresoru, protams.
Nesen man bija iespēja izlases jaunais Volvo V60 (sagaidīt pirmo disku pārskatīt neilgi), bet šovu zvaigzne nebija automašīnām, tās whats zem pārsega. Patiesi jaunu dzinēju modeļi ir retums automobiļu pasaulē ar dzinējiem tweaked, laika gaitā, lai saglabātu to svaigu. Volvos savu moduļu meklētājprogrammas atrast zem pārsega, lielākā daļa zviedru automašīnām (un reizēm Focus RS) pagriezās 24 gadus vecs šogad, bet tas ir svaigais kumosiņš, salīdzinot ar Rolls Royce L sērijas 6. 75L dzinējs, kas aizsākās jau līdz 1952. Dzinēja nerd, man to, es pavadīju jaunas stundas ar Volvos elektropārvades inženieris, apspriežot savu jauno disku E saimei.
Volvos jaunu motoru saimei ir galvenokārt tīru lapu dizains, lai gan daudzi dizaina komponenti ir pēcnācēji veco moduļu motoru saimes. Līniju veido četrus variantus, kas nodēvēts T3, T4, T5 un T6. Kā agrāk, T norāda, Turbo, bet tagad skaitlis apzīmē jaudu, nevis balonu skaits iesaistīts. Jā, tas ir nāves kapa zvans Volvos bailīgs 5 cilindru, jo tas ir stingri četru cilindru lineup. Volvo ir teicis 149 zirgspēku T3 un 188 zirgspēku T4 nebūs devās uz Ameriku brīdī, tāpēc nevar gaidīt, lai redzēt tiešs konkurents uz štatu samazināšanas dēļ BMW 320i no Zviedrijas šogad. Tā vietā mēs 241 zirgspēku T5 un 302 zirgspēku T6 zem pārsega visu, izņemot XC90.

Visi motori kopīgu bloku dizains, bet kādas izmaiņas ir straujš. T3 T4 un T5 dzinēju izmantot vienu turbo, bet T6 pievieno saknes tipa spiedējsūknis papildus turbīnai. VW un citi ir dabbled ar twincharging pagātnē, ar VWs 1. 4L twincharged atrast mājas zem kapuces eiro modeļu un nolikšanu 140 180 zirgspēku dzinēju. Volvo uzņemas lietas uz nākamo soli, aicinot to 2. 0 L dzinēju aizstāšana attiecas ne tikai uz 3. 0L ritiniet twin turbo, bet arī nesen aizgājušiem 4. 4L V8.
Kamēr turbopūtes un turbokompresoru skaņas pārmērīga, nav loģikas ārprāts. Savukārt maksimālā griezes momenta tikai turbo T5 tikai 15 lb-ft zemāka nekā T6 (atrodoties overboost), kompresoru ļauj piegādāt aptuveni 140 lb-ft lielāku griezes momentu tikai pie brīvgaitas T6. Griezes momenta līknes saplūst apmēram 1500-1600 apgr. /min., kad turbīnai pārslēdzas T6. No aptuveni 2000 apgr. /min. līdz 3500 RPM griezes momenta dzīvoklis paliek abi dzinēji, bet lielāku turbo, T6 ļauj uzturēt maksimālo griezes visu ceļu gar 4500 RPM. Kad griezes sāk mazināties tas tik pakāpeniski nekā tikai turbo dzinēju.

Kāpēc ne stick ar kompresoru tikai kā Jaguar un citiem auto veidotājiem? Šī iemesla dēļ ir divas reizes. Turbokompresori vadīt pie atkritumu enerģiju no izplūdes gāzes. Izplūdes gāzu spin turbīnas, kas savukārt griezienu motorā liekot vairāk gaisa kompresoru. Patiesībā atkritumu enerģija ir nepareiza lietošana, jo zirgspēku nodevu uzklausāt turbo, traucējot izplūdes gāzu plūsmas, bet kopumā šī nodeva ir mazāka jauda, kas nepieciešama, lai kompresors darbotos. Turbo negatīvie ir labi pazīstams: turbo VRG. Turbo VRG ir laiks, kas nepieciešams sākt veicinot turbo. Gan turbo griežas pie dīkstāvē, tā radot maz pozitīvu spiedienu. Solis uz gāzi un paiet krietns brīdis, kamēr lietas sāk dungot līdzi un veicināt jāveido. Thats kāpēc T5 ir apakšējā griezes reitingu nost dīkstāvē.
Superchargers parasti padzīti piederumu josta. Sakarā ar tiešu savienojumu ar motoru, viņi vienmēr radot stimulu. Jo šādu pastiprinājumu notiek sinhronizācijas ar motoru RPMs, atbilde ir tūlītēja. Uz leju pusē superchargers var patērēt līdz 20 % no meklētājprogrammas kopējā jauda saskaņā ar Honeywell. Tas tiek uzskatīts par labu tirdzniecības, jo tie var boot jauda līdz 50 %. Dizaina tirdzniecība kompromisus, jo rūpnīcas kompresoru dzinēji tendence darboties bez elpas pie augstākas RPMs, kas izskaidro, kāpēc JAGUĀRS 5. 0L kompresijas dzinēja atpaliek 4. 4L un 4. 7L twin-turbo vācu motoriem ar vienoto starpību ar maksimālo griezes momentu.
Volvos gan problēmu risinājums bija izmantot kompresors nekavējoties reaģēt uz zemas kvalitātes. No tukšgaitas gaisa ietek par kompresors pēc tam ar turbo dzinēju. Tas uzlabo ne tikai zems end atbildes, bet arī palīdz iegūt turbo paātrināt ātrāk. Kādā brīdī nosaka automašīnas datoru (apmēram 3500 apgr. /min.) motors atver droseļvārstu apiet par kompresors un tad de sajūgi spiedējsūknis likvidēt raksturīga zaudējumu. Šis process ļauj kompresoru, zemas kvalitātes reakciju noregulē un noregulē augstāku RPM turbo darbojas savienojami ar to pašu motoru. Rezultāts ir pārāka par Volvo vai BMW 3 zirgspēku un griezes momenta līkni. 0L twin ritiniet turbos visādā veidā no griezes momenta dīkā, garums griezes plato, augstas RPM griezes. Vēl vairāk palielināt efektivitāti, Volvo ir atkarīga no maināma ātruma elektriskā ūdens sūkņu dzesēšanai, tiešās iesmidzināšanas sadegšanas efektivitāti un zemu berzes gultņiem un gredzeni. Tirdzniecības literatūra kaimiņiene tā kā atbilde uz V8 Volvos.
Bet tas tiešām ir? Jā un Nē. Pinte lieluma dzinējs ļauj piegādāt 29 MPG uz šosejas 304 zirgspēku T6 XC60 apdares kas ir par 50 % palielināt virs Volvos 2009 XC90 V8. Rezultāts viens disks-E. Pārbaudes uz ceļiem, 2. 0L dzinējs nodrošina vairāk zemu end griezes moments nekā citi 2. 0L četru banger pārdod Amerikā izdalot XC60 vairāk punša dīkstāvē, nekā es gaidīju. T6′s griezes momenta līkni var plakanāka nekā Volvos kārtošanas dzīvoja 4. 4 L, V8, bet tās nav tik robusts, augšējā vai beigās dīkstāvē. Plašā griezes band un Aisin 8 pakāpju automātiskā ļāva XC60 T6 piesaistīt XC90 V8 līdz 60 MPH. Fonētiski, Volvos burbly V8 ir skaidrs uzvarētājs. Drive-E motors ir atšķirīgas (bet izslēgts) spiedējsūknis smilkstēt zem 3,500 noteikta četru cilindru izplūdes piezīmi un rēgains klusums pēc dīkstāves. Volvo bija izvairīgs par jebkuru savu jauno meklētājprogrammu Polestar melodijas, bet man ir aizdomas, ka būs nepieciešams apjomīgs darbs ir jādara labākais Volvos pašu Polestar I6.
Mans iekšējais inženieris ir sajūsmā par iespējām mūsdienu piespiedu indukcijas tehnoloģijas un maza tilpuma dzinēji. Ir aizdomas, ka lielākā daļa amerikāņu pircējiem būtu grūti pamanīt atšķirību starp Volvos 2 dvīņubrālis uzlādēts. 0L dzinējs un V8 4L diapazonā no enerģijas piegādes un spēja vadīt. Nemainīga marts pret degvielas ekonomiju arī piepilda mani ar skumjas. Neatkarīgi no tā, cik jūs šķēle to, turbopūtes V8 ir skaņa, ka palaidām pieaudzis asociējot ar sniegumu un greznība. Šī asociācija ir tik spēcīga, BMW caurules V8 skaņas vērā to turbo V8s mājiņas jo turbos saplūst ar izplūdes piezīmes. Kā mūsu pocketbooks priecāties, pievienoties man, kā es nojume asaru V8 un turbopūtes inline-6.

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.