[汽车之家 发动机技术] 当前这一代卡宴和上一代Panamera上配备的V6/V8发动机，尽管性能不错，但是仍有不少可以改进的余地。推动保时捷不断挑战自我的主要驱动力，来自于V8发动机那一边。以今天的眼光来看，保时捷目前还在用的4.8L V8发动机已经开始显得落后了。从技术特征来看，它本质上是保时捷在本世纪初推出的那台4.5L V8的一个延伸，区别只是加上了直喷技术而已。它在构型、还有一些技术实现细节上已经跟不上时代，因此保时捷也的确需要开发新一代的发动机来接任。
文章作者简介：
超哥，在美国生活10余年，曾经在石油和投资管理行业工作。擅长结合技术和消费心理评车。目前创办了汽车媒体YouWheel.com，任CEO。之前多次给汽车之家供稿，曾发布过新款奥迪A6试驾，新款兰德酷路泽试驾，解析宝马B58发动机等文章，以后他会持续给大家带来海外新车试驾及相关文章。
● 不断挑战自我：保时捷与奥迪联手（2016-）
由于保时捷品牌正式并入大众集团，由此这回奥迪和保时捷联合进行开发新一代V型布局发动机。这个新的发动机家族包括V6和V8两个分支，都是涡轮增压。到目前为止，V6发动机分为3.0L和2.9L两个版本，前者用于2017款奥迪S4/S5；后者用于同样也是全新设计的2017款保时捷Panamera 4S上，还有未来的奥迪RS 4/RS 5。V8只有4.0L一种排量，目前已知2017款Panamera Turbo将会采用。可以预见，下一代的卡宴也会采用这系列新发动机。
新4.0T V8采取了排气歧管顶置的方案，并且还顺便把排气歧管也一并整合进缸盖里面。虽然奥迪/保时捷这台新的V8有一些技术特征源自于奥迪当前的4.0T V8，但是它们是两码事；比如说它们的缸径和活塞行程完全不同——保时捷的是86×86mm，奥迪的是84.5×89mm。
根据大众的惯例，这套发动机的V6版本也是衍生于V8。排气歧管顶置也能带来类似的好处。在奥迪的版本上（用于新款S4/S5上面），由于输出相对不是太高（354马力），它采用了单一个的双涡管涡轮，在满足增压压力前提下减少涡轮延迟；在保时捷的版本上，由于需要用2.9L排量挤出440马力，增压要求较高，所以保时捷采用了两个涡轮增压器。可惜由于V6每一个汽缸组只有3个汽缸，所以没法像V8那样用双涡管的涡轮增压器；因此保时捷版本V6上的这两个增压器只是传统的单涡管形式。这样一来，排气歧管顶置的主要优点对于保时捷版本的V6就派不上用场了，主要的好处只剩下能充分利用90°V型谷的空间，发动机外形比较紧凑。
现在民用汽车内燃机的设计难度比以往的高很多，除了输出性能这方面之外，另一个重要的发展趋势是各国法规对于燃油效率不断提高的要求。奥迪和保时捷开发的这两款新的V6/V8发动机，采用了好几种省油的措施。
首先是供油系统。在这之前，大众集团汽油发动机的直喷系统的设计有一个传统：清一色的气流引导式的构型（air-guided），也就是说汽油喷嘴位于汽缸顶部的侧面，斜对着活塞。在这套新发动机家族里，他们放弃了这个传统，改成更加先进并且也是当前更主流的喷射引导式（spray-guided）直喷系统，燃油喷嘴位于汽缸正上方。
采用这种设计主要基于两方面的考虑：1. 假如采用旧的气流引导式直喷，并且高压燃油管道和涡轮增压器一起放在V型谷里面的话，涡轮工作时的高温不利于燃油管道的安全性；假如放在发动机两边外侧，空间尺寸安排也不好优化。因此把燃油喷嘴安排在汽缸正上方是比较好的方案。2. 喷射引导式直喷系统在燃油效率上比气流引导式要稍微高一些，有利于减低发动机的油耗。
另一个省油的措施便是V8版本带有歇缸功能，当发动机处于中低负载（转速在950-3500rpm，扭矩输出≤250N·m）的时候可以切换成4缸的方式工作。这里顺带说一句，奥迪这个功能并不是新设计——目前用在S6/S7/S8等上面的4.0T V8就已经带有同样的歇缸功能。
对于V6版本，由于它的动力贮备潜力比V8低，所以没有采用歇缸功能；但是在奥迪的版本上面，气门机构加入了一个新功能：可以在奥托循环和阿特金森循环这两种模式下切换，在负载需求不高的时候采用效率更高的阿特金森循环工作。目前也有一些车厂的发动机也采用了这种设计思路，比如说用在雷克萨斯RC-F/GS-F上的2UR-GSE V8，还有通用集团的LGX V6等等。
和V8相比，其实这个V6更需要注重燃油经济性。因为这是90°夹角V6，运行的时候有严重的一阶振动，缸体里面需要一根同步旋转的额外平衡轴来抵消这种振动。驱动这跟平衡轴会消耗掉若干马力，因此它更需要从别的地方把效率找回来。
这两台新发动机还通过减轻重量来间接达到省油的目的。比如说跟旧的4.8L V8相比，保时捷新的4.0T V8在重量上轻了9.5千克。由于高输出的需求，这两款新V6/V8采用了封闭式水道缸体。奥迪版本V6排量是2995mL（3.0L）；保时捷版本的V6排量是 2894mL（2.9L），V8版本排量是3996mL（4.0L）。跟奥迪那台旧的3.0L机械增压V6相比，新的V6/V8增加了缸心距（从原先的90mm涨到93mm），原因是因为新发动机的缸径更大，为了支持高增压场合，需要通过增加缸心距来维持一定的缸壁厚度。
以往奥迪的V6发动机，整个缸体直接由高硅铝铸造，因此不需要额外的缸衬。但新V6的奥迪版本则不同了：它改回用传统的铸铁缸衬。这里面的原因可能是出于成本上的考虑，并且它也需要跟保时捷的版本拉开一定档次（保时捷的V6/V8将会采用离子喷镀缸衬）。
假如仔细看图就会发现，奥迪/保时捷新开发的这两台V6和V8的涡轮增压中冷采用了风冷的形式，而并非高性能发动机里常用的水冷设计。这一点都不奇怪，因为在业界里保时捷和法拉利一样，增压发动机一直都喜欢用风冷式的中冷。
这是否暗示了保时捷在性能上做出妥协呢？不完全是。奥迪之前的那台旧4.0T V8采用了水冷中冷，安装在V谷里的两个涡轮增压器的前面。由于涡轮工作时附近的温度很高，因此装在旁边的水冷中冷也未必有很好的散热效果；但假如把中冷放到发动机的其它位置，这又会大幅增加总宽度或者长度，并且冷却液管道需要绕来绕去，空间上不紧凑（宝马的N63就是一个典型例子：两个水冷中冷外加管道突出在发动机的前上方，占据很多空间）。所以保时捷可能经过权衡，发现综合来看用风冷式中冷是比较合适的方案。
不管怎样说从技术角度来看，水冷中冷更便于缩短进气的路径，提高发动机的响应速度，这必然是未来发展的大趋势。这几年新推出的涡轮增压发动机，水冷中冷占的比例越来越大：宝马M POWER发动机、还有B58、N63/N74等等；奔驰几乎全线产品；甚至连通用的LF3、雷克萨斯的8AR-FTS，全都是清一色的水冷中冷；超跑领域的迈凯伦也已经跟进，比如说M838T V8，也用上了水冷式中冷。因此虽然保时捷当前决定用风冷，但显然还没把发动机的潜力全部发挥出来。
总的来讲，奥迪/保时捷将要推出的这系列V6/V8发动机，优点在于糅合了当今最先进的几种主流设计思路：排气歧管顶置使得采用双涡管的增压器变得可行；改用喷射引导式的直喷系统对发动机输出和效率都有帮助。这几台新发动机还相当注重燃油经济性——歇缸、阿特金森循环都派上了用场，可见当今真是一个省油的时代。
保时捷版本的V6采用两个单涡管增压器，没法利用排气顶置的最大优点。反倒是奥迪版本的V6，采用一个双涡管增压器，排气顶置的优点倒是利用上了，也是新发动机的特色之一；但可惜单个增压器的增压能力有限，不能满足太高的输出功率。
另外，增压器中冷仍然沿用风冷的方式，这也留下了些许遗憾——尤其是在它们的前任（奥迪4.0T V8）已经成功实现了水冷中冷的情况下。话又说回来，假如奥迪/保时捷觉得就算这样也已经足够用了，那倒可以理解。不管怎样，无论纸面上技术特征的描述是如何，最终成绩还得看各种细节的实施、整合，还有现实中的用户使用体验。
总结：
在前面4个章节里面，我们粗略地浏览了一下过去30年内，大众集团旗下以及Panamera车型V6/V8发动机的发展历史。从中我们能看出，大众/奥迪/保时捷在这段时期内的众多决策当中，有效果十分漂亮的，但也有做法不太高明的时候。但请不要奇怪，因为不单止对于汽车行业而言，对整个工业界来讲，这是技术发展过程中的常态。正是由于每个阶段都有缺陷和遗憾的存在，才会推动人类的科学技术往前不断迈进。
从上面叙说的历史我们也能看出一件优秀的产品，背后总是存在因果关系。所谓的“横空出世”，在汽车领域里面是不存在的。具体来讲，没有雄厚的技术基础和积累，不可能做出真正经受得住市场考验的动力总成。对于内燃机而言，“厚积薄发”、“台上一分钟，台下十年功”才是最真实的写照。
从上面介绍的保时捷最新的V6/V8发动机技术详情，我们能感受到内燃机这个领域里面真可谓是高深莫测，永远都有可以创新的地方。时至今日，民用汽车行业进入到内燃机和电动机交相辉映的伟大时代；很有可能在不远的将来某一天开始，主流车厂会放缓开发新式内燃机技术的步伐，电动机开始成为民用汽车动力的主角。但是，类似于这篇文章里面介绍过的这些代表着民用里面一流水平的汽油机，将会永远被车迷们所怀念。（文 汽车之家 超哥/编译 张戈）
加载中
