Tråd: Twincharging är Volvos ersättning för förskjutning

Motor nedskärningar är i ropet. Vilket gör motorn mindre bränsle ökar effektiviteten, minskar utsläppen och minskar fordonets vikt. Med allt skärpning bränsle ekonomi lagstiftningen i Usa och CO2-utsläpp lagstiftning " inom Europeiska Unionen, mainline tillverkare vänder sig till turboaggregat som aldrig förr. Under 2009 bara 5% av de bilar som säljs i Amerika lekte turbos, och att 5% bestod till stor del av Europeiska märken som Volvo och BMW med en lång historia av påtvingad induktion. 2013 hade den siffran mer än fördubblats till 13%. Honeywell förväntar sig att antalet stiga till 25% under de kommande fyra åren och EPA säger mig att de 2025 räknar med 90% av bilar som säljs i Amerika till idrott en turbomotor. Med turbos blir så vanliga, pioneer whats en turbo som Volvo gör för att hålla en konkurrensfördel? Lägga till en kompressor naturligtvis.
Jag hade nyligen tillfälle att prova den nya Volvo V60 (förväntar sig en första enhet granska kort) men stjärnan i showen var inte bilen själv, dess whats under huven. Ny motor design är verkligen en sällsynthet i bilvärlden med motorer som fixade med tiden för att hålla dem frisk. Volvos egna modulära motorn finns under huven på de flesta svenska bilar (och tillfällig Focus RS) fyllde 24 år i år, men det är en duvunge jämfört med Rolls Royce L-serien 6. 75L motor som går tillbaka till 1952. Att vara motor nörd jag är, tillbringade jag en ny timmar med Volvos drivlina ingenjör diskutera deras nya Drive E motorfamilj.
Volvos nya motorfamiljen är främst ett rent lakan design, även om många design komponenter är ättlingar till de gamla modulära motorfamiljen. Den består av fyra olika varianter dubbade T3, T4, T5 och T6. Som indikerar T innan, turboladdad men nu nummer representerar uteffekten snarare än antalet cylindrar inblandade. Ja, detta är dödsstöten för Volvos funky 5-cylindrig eftersom detta är en strikt fyrcylindriga lineupen. Volvo har sagt 149 hästkrafter T3 och T4 188 hästkrafter kommer inte ledas till Amerika för tillfället, så förvänta dig inte att se en direkt konkurrent till BMW nedskurna 320i från Sverige i år. I stället får vi 241 hästkrafter T5 och 302 T6 hästkrafter under huven av allt utom XC90.

Alla motorerna har en gemensam design block, men vilka förändringar som är på uppsving. T3, T4 och T5 motorer använda en enda turbo medan T6 lägger Roots-typ kompressor i tillägg till turbo. VW och andra har sysslat med twincharging i det förflutna, med VW 1. 4L twincharged motor hitta ett hem under huven Euro modeller och sätta ner 140-180 hästkrafter. Volvo är att ta saker till nästa steg genom att ringa deras 2. 0L motor ersättning för inte bara 3. 0L twin-scroll turbo men också den nyligen bortgångne 4. 4L V8.
Medan motorn och turboladdning låter överdrivet, det finns en logik i galenskapen. Medan vridmoment på turbo-endast T5 bara 15 lb-ft lägre än T6 (i overboost), kompressor gör T6 för att leverera cirka 140 lb-ft mer vridmoment precis utanför på tomgång. Vridmoment kurvor konvergerar cirka 1 500-1 600 usd VARV när T6 växlar över till turbo. Från cirka 2 000 RPM för att 3,500 RPM vridmoment förblir platt på båda motorerna men större turbo på T6 gör det möjligt att bibehålla maximalt vridmoment hela vägen förbi 4.500 RPM. När vridmoment inte börjar avta så sker mer gradvis än turbo-bara motorer.

Varför inte sticka med en kompressor ensam som Jaguar och andra biltillverkare? Anledningen är två gånger. Turboaggregat fungerar av ödsla energi i avgaserna. Avgaserna snurra turbinen som i sin tur snurrar kompressorn tvingar in mer luft i motorn. I sanning är ödsla energi missvisande eftersom det är en hästkrafter vägtull för att ha turbo störa avgasflödet, men denna avgift är i allmänhet mindre än den makt som krävs för att driva en kompressor. Nackdelen med en turbo är väl kända: turbo-lag. Turbo-lag är den tid det tar turbon att börja öka. Även om turbon spinning på tomgång, dess att skapa lite positivt tryck. Steg på gasen och det tar ett tag för saker att börja nynna längs och öka som ska skapas. Thats varför T5 har en lägre vridmoment betyg av sysslolös.
Laddningskompressorer drivs vanligtvis bort tillbehör bältet. På grund av den direkta anslutningen till motorn skapar de alltid uppsving. Eftersom denna boost händer i synk med motorns varvtal, är responsen omedelbar. På den negativa sidan kan laddningskompressorer förbruka upp till 20% av en total uteffekt motorer enligt Honeywell. Detta anses vara en bra handel eftersom de kan starta driva upp till 50%. På grund av design avvägningar, fabriken överladdade motorer tenderar att köra andfådd vid högre varvtal som förklarar varför Jaguars 5. 0L överladdade motor släpar 4. 4L och 4. 7L twin-turbo tyska motorer med bred marginal i topp vridmoment.
Volvos svar på båda problemen var att använda en kompressor för omedelbar respons i den lägre delen. Från tomgång luften strömmar in i kompressorn sedan genom turbon in i motorn. Detta förbättrar inte bara låg slut svar men det hjälper också få turbon igång snabbare. Någon gång bestäms av bilar datorn (cirka 3.500 RPM) motorn öppnar ett spjäll för att kringgå kompressorn och sedan de kopplingar kompressor för att eliminera den inneboende förlusten. Denna process kan en kompressor inställd för låg slut svar och en turbo för högre varvtal körs för att anslutas till samma motor. Resultatet är en överlägsen Volvo eller BMW 3 hästkrafter och vridmoment kurva. 0L twin scroll turbos på alla sätt, från vridmoment vid tomgång, längd av vridmoment platån, hög RPM vridmoment. Att ytterligare öka effektiviteten Volvo bygger på en variabel hastighet elektrisk vattenpump för kylning, direktinsprutning för förbränning effektivitet och låg friktion kullager och ringar. Volvos marknadsföring litteratur härstammar detta som svaret på V8.
Men är det verkligen? Ja och nej. Den pytteformat motorn låter XC60 att leverera 29 MPG på highway i 304 hästkrafter T6 trim vilket är en ökning med 50% över Volvos 2009 XC90 V8. Poäng för Drive-E. Ute på vägen, 2. 0L motorn levererar mer låg slut vridmoment än andra 2. 0L fyra-banger säljs i USA som avger XC60 mer punch inaktiv än jag väntat. T6′s vridmomentkurvan kanske plattare än Volvos sortera bodde 4. 4 L V8, men inte riktigt lika robusta vid den övre änden eller på tomgång. Breda vridmoment bandet och Aisin 8-växlad automatisk tillåtna XC60 T6 att knyta en XC90 V8 till 60 MPH. Fonetiskt, är Volvos burbly V8 en klar vinnare. Drive-E motorn har en distinkt (men dämpad) kompressor gnälla under 3.500, bestämd fyrcylindriga avgaser notering och en spöklik tystnad på tomgång. Volvo var slug om någon Polestar låtar för deras nya motor, men jag misstänker avsevärda arbete behöver göras till bästa Volvos egna Polestar I6.
Min inre ingenjör är upphetsad av möjligheterna till moderna påtvingad induktion teknik och liten förskjutning motorer. Jag misstänker att den stora majoriteten av amerikanska shoppare skulle vara svårt att märka skillnaden mellan Volvos twin laddade 2. 0L motorn och en V8 i intervallet 4L makt leverans och drive-förmåga. Konstant marschen mot bränsleekonomin också fyller mig med sorg. Oavsett hur du skär det, har en sugmotor V8 ett ljud som weve vuxit upp associerar med prestanda och lyx. Denna koppling är så stark att BMW rör V8 låter i stugorna av deras turbo V8s eftersom turbos störa avgaser noterna. Som våra pocketböcker Gläd er, med mig som jag fälla en tår för sugmotor inline-6 och 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.