Tråd: Twincharging er Volvoer erstatning For forskyvning

Motoren nedbemanning er alle raseri. Gjør motoren mindre øker drivstofføkonomi, reduserer utslipp og reduserer bilens vekt. Med stadig strammere drivstoff økonomien lovgivning i USA og CO2 utslipp regulering i EU, blir hovedlinjen produsenter til turboladere som aldri før. I 2009 bare 5% av biler solgt i Amerika sported Turbo, og at 5% besto hovedsakelig av europeiske merker som Volvo og BMW med en lang historie med tvungen induksjon. Innen 2013 hadde tallet mer enn doblet til 13%. Honeywell forventer flere å stige til 25% i de neste fire årene og EPA forteller meg at de forventer 90% av biler som selges i Amerika å idrett en turbomotor innen 2025. Med Turbo bli så vanlig, hva en turbo pioner som Volvo gjøre for å holde et konkurransefortrinn? Legge til en supercharger selvfølgelig.
Jeg har nylig hatt muligheten til å prøve den nye Volvo V60 (forventer en første stasjonen lese kort tid) men stjernen i showet var ikke bilen selv, dens hva under panseret. Ny motor design er virkelig en sjeldenhet i bilverdenen med motorer blir forskjøvet over tid for å holde dem friske. Volvoer egen modulære motor funnet under panseret på de fleste svenske biler (og sporadiske Focus RS) slått 24 år gammel i år, men det er en fjær kylling sammenlignet Rolls Royce L serien 6. 75L motor som kan dateres tilbake til 1952. Å være motoren nerd jeg er, brukte jeg en ny timer med Volvoer drivverk ingeniør diskutere nye kjøre E motor familien.
Volvoer ny motor familie er primært en rent design, selv om mange designkomponenter er etterkommere av gamle modulære motor familien. Linjen består av fire ulike varianter kalt T3, T4, T5 og T6. Som angir før, T turboladet men nå nummer representerer strømforbruket i stedet for antall sylindere involvert. Ja, dette er død knell for Volvoer funky 5-sylindret fordi dette er en streng firesylindrede besetning. Volvo har sagt den 149 hestekrefter T3 og den 188 hestekrefter T4 vil ikke bli ledet til Amerika i øyeblikket, så ikke forvente å se en direkte konkurrent til BMWs forminsket 320i fra Sverige i år. I stedet får vi den 241 hestekrefter T5 og 302 hestekrefter T6 under panseret i alt unntatt XC90.

Alle motorene dele en felles blokk design, men hvilke endringer er boost. T3 og T4 T5 motorene bruker en enkelt turbo T6 legger til en røtter-type supercharger i tillegg til turboladeren. VW og andre har dabbled med twincharging i siste, med Reinhaldsservice 1. 4L twincharged motor finne et hjem under hoods Euro modeller og sette ned 140-180 hestekrefter. Volvo tar ting til neste trinn ved å ringe deres 2. 0 L motor erstatning for ikke bare 3. 0L twin-bla turbo men også nylig avdød 4. 4L V8.
Mens supercharging og turbolading lyder overdreven er det en logikk til galskapen. Mens toppen dreiemoment på turbo-bare T5 bare 15 lb-ft lavere enn T6 (i overboost), supercharger lar T6 å levere ca 140 lb-ft mer dreiemoment like ved inaktiv. Dreiemoment kurvene konvergere rundt 1500-1600 RPM når T6 skifter til turboladeren. Fra ca 2000 RPM til 3500 RPM dreiemoment er flatt på begge motorer, men den store turboen på T6 innrømmer den å beholde maksimalt dreiemoment hele veien forbi 4500 RPM. Når dreiemoment starter å avta gjør det så mer gradvis enn bare turbo motorer.

Hvorfor ikke feste med en supercharger alene som Jaguar og andre bilprodusenter? Årsaken er todelt. Turboladere opererer av avfall energi fra eksos. Avgasser spinne turbin som igjen spinner kompressoren tvinge mer luft inn i motoren. I sannhet er avfall energi en misvisende benevnelse fordi det er hestekrefter bompenger for å ha turbo forstyrrer eksos strømmen, men generelt denne er mindre enn det å bruke en supercharger. Ulempen med en turbo er godt kjent: turbo lag. Turbo lag er tiden det tar turbo å starte øke. Selv om turbo er spinning på ledig, det skaper lite positivt trykk. Trinn på gassen og det tar en stund for ting å starte nynnet sammen og øke for å opprettes. Dvs hvorfor T5 har en lavere dreiemoment rating av inaktiv.
Kompressorer vanligvis drevet av tilbehør beltet. På grunn av den direkte tilkoblingen til motoren skaper de alltid løft. Fordi denne løft skjer synkronisert med motor RPM, er svaret umiddelbar. På ned side kan kompressorer forbruke opptil 20% av en motorer total utgangseffekt ifølge Honeywell. Dette regnes som en god handel siden de kan starte strøm opp til 50%. På grunn av design handel offs, fabrikken kompressormatet motorer pleier å kjøre andpusten på høyere RPM som forklarer hvorfor Jaguars 5. 0L kompressormatet motor etterslep 4. 4L og 4. 7L twin-turbo tyske motorer av margin i maksimalt dreiemoment.
Volvoer svaret på begge problemer var å bruke en supercharger for umiddelbar respons på den lave enden. Inaktiv luft renner inn i supercharger så gjennom turbo i motoren. Dette ikke bare forbedrer lave enden svar, men det hjelper også få turbo fart raskere. På et tidspunkt bestemt av biler datamaskinen (rundt 3500 RPM) motoren åpner en sommerfugl ventil å omkjøringsvei supercharger og deretter de clutcher supercharger å eliminere iboende tap. Denne prosessen tillater en supercharger innstilt for lave enden respons og en turbo innstilt for høyere RPM for å være koblet til den samme motoren. Resultatet er en hestekrefter og dreiemoment kurve overlegen Volvo eller BMWs 3. 0L twin-bla Turbo på alle måter, fra dreiemoment ved inaktiv, lengden av dreiemoment platået, til høy RPM dreiemoment. Å ytterligere øke effektivitet Volvo er avhengig av en variabel hastighet electric vann pumpe for kjøling, direct-injection for forbrenning og lav friksjon kulelager og ringer. Volvoer markedsføring litteratur hails dette som svar på V8.
Men er det virkelig? Ja og nei. Pint-sized motoren kan XC60 å levere 29 MPG på motorveien i 304 hestekrefter T6 trim som er 50% økning over Volvoer 2009 XC90 V8. Resultat ett for stasjonen-E. Ut på veien, 2. 0L motor leverer mer lave enden dreiemomentet enn noen andre 2. 0L fire-banger solgt i USA gir XC60 mer punch inaktiv enn jeg forventet. Det kan hende at T6′s dreiemoment kurven flatere enn Volvoer Sorter bodde 4. 4 L V8, men ikke ganske robust øverst slutten eller på tomgang. Bred dreiemoment bandet og Aisin 8-trinns automatisk tillatt XC60 T6 å knytte en XC90 V8 til 60 MPH. Planen, er Volvoer burbly V8 den klare vinneren. Den Drive-E har en distinkt (men dempet) supercharger sutre under 3500, et bestemt firesylindrede eksos notat og en uhyggelig stillhet på tomgang. Volvo var cagey om noen Polestar låter til deres ny motor, men jeg mistenker betydelig arbeid må gjøres for å best Volvoer egen Polestar I6.
Min indre ingeniør er begeistret for mulighetene for moderne tvunget induksjon teknologi og liten forskyvning motorer. Jeg mistenker at det store flertallet av amerikanske kjøpere ville bli hardt presset til å merke forskjellen mellom Volvoer twin-ladet 2. 0L motor og en V8 i området 4L strømforsyningen og kjøre-evne. Konstant marsjen mot drivstofføkonomi også fyller meg med tristhet. Uansett hvordan du skive den, har en naturlig pustende V8 en lyd som weve voksen knytte med ytelse og luksus. Denne tilknytningen er så sterk at BMW rør V8 lyder i hyttene av deres turbo V8s fordi Turbo forstyrre eksos notater. Som våre lommebøker fryde seg, bli med meg som jeg kaster en tåre for naturlig pustende 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.