王卓

一、簡介

保時捷的水平對置發(fā)動機(jī)憑借出色的特性享譽數(shù)十載：緊湊型設(shè)計、低重心、高轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性、迅捷的響應(yīng)、獨具特色的聲浪以及驚人的低油耗。所有這些特性正是跑車設(shè)計師希望發(fā)動機(jī)所應(yīng)具備的特性。全新四缸渦輪增壓發(fā)動機(jī)恰恰具備了這些特性。2017年保時捷718 Boxster的2.0L四缸渦輪增壓發(fā)動機(jī)，如圖1、圖2所示。

隨著新發(fā)動機(jī)的推出，保時捷實現(xiàn)了Boxster車型歷史上最大幅度的扭矩和功率提升。

新一代Boxster的發(fā)動機(jī)是全新開發(fā)的。在發(fā)動機(jī)開發(fā)過程中，著力于使渦輪增壓發(fā)動機(jī)沿襲自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)的典型優(yōu)勢，例如出色的響應(yīng)性和高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)的特性。實現(xiàn)這一開發(fā)目標(biāo)的方式令人印象深刻。2017年保時捷718 Boxster/718 Boxster S的發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速為7500r/min。對于渦輪增壓發(fā)動機(jī)而言，這一數(shù)值相當(dāng)驚人，在同級別發(fā)動機(jī)中無出其右。

實現(xiàn)該目標(biāo)的技術(shù)解決方案如下：

借助四缸技術(shù)減小排量，同時結(jié)合渦輪增壓技術(shù)。在2017年保時捷718 Boxster上，渦輪增壓是通過帶有整合式廢氣旁通閥的渦輪增壓器來實現(xiàn)的。在2017年保時捷718 Boxster S款上，渦輪增壓是通過同樣帶有整合式廢氣旁通閥的VTG渦輪增壓器來實現(xiàn)的。718 Boxster的排量變?yōu)?.0L，S車型的排量變?yōu)?.5L。這相當(dāng)于718 Boxster車型的排量減小0.7L，保時捷718 Boxster S車型減小0.9L。

汽缸蓋也是全新的。進(jìn)排氣口經(jīng)氣流優(yōu)化，具有高效的橫流式冷卻性能。

2017年保時捷718 Boxster車型的渦輪增壓發(fā)動機(jī)配有高效的間接增壓空氣冷卻系統(tǒng)。

開發(fā)目標(biāo)之一是實現(xiàn)運動性能，同時降低CO2排放量。盡管功率大幅提升，但是該技術(shù)仍然可將CO2排放量降低多達(dá)13%。

二、配備渦輪增壓器的2.0L/2.5L水平對置四缸發(fā)動機(jī)

1.技術(shù)數(shù)據(jù)（如表1所示）

表1 發(fā)動機(jī)參數(shù)

全新渦輪增壓發(fā)動機(jī)不僅提供了與自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)相同的響應(yīng)能力，而且輸出的扭矩和功率較前代車型的自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)分別增加100N·m（S車型增加60N·m)和25.7kW（35HP）。在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，扭矩曲線均明顯提高，從而使行駛性能顯著提升。

718 Boxster S的發(fā)動機(jī)不同于718 Boxster，其排量更大，采用配有整合式廢氣旁通閥和改進(jìn)的發(fā)動機(jī)控制裝置的大型VTG渦輪增壓器（911Turbo車型已普遍采用）。

2017年保時捷718 Boxster的功率和扭矩圖（如圖3所示）。

┃圖3 718 Boxster車型發(fā)動機(jī)特性曲線

718 Boxster可在1950～4500r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，提供380N·m的恒定扭矩。718 Boxster車型的最大扭矩由280N·m增至380N·m（增加100N·m）。這不僅大幅增加了彈性值，而且提供了出色的加速潛力。

兩種車型的輸出功率均增大25.7kW（35HP）?，F(xiàn)在，718 Boxster車型的動力輸出為220kW（300HP），718 Boxster S車型為257kW（350HP）。718 Boxster S的功率/扭矩圖如圖4所示。

┃圖4 718 Boxster S車型發(fā)動機(jī)特性曲線

718 Boxster S車型的最大扭矩從360N·m增至420N·m（增加60N·m），并可在1900～4500r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，持續(xù)提供最大扭矩。

2.燃油系統(tǒng)

（1）燃油品質(zhì)

使用辛烷值為98RON/88MON的不含金屬添加劑的無鉛燃油，可使發(fā)動機(jī)達(dá)到最理想的性能和耗油量。

（2）低壓系統(tǒng)

燃油箱和電動燃油泵的啟用方式基本上與之前的981車型相同。718 Boxster S和718 Boxster的油箱容量分別約為64L和54L（可選裝64L)，包括8L的儲備量?？刂茊卧?fù)責(zé)向直流電動燃油泵供電，燃油箱中的壓力調(diào)節(jié)器將低壓限制在最高600kPa。與981一樣，用于啟用直流電動燃油泵的控制單元位于蓄電池支架下方。燃油箱如圖5所示。

┃圖5 燃油箱

（3）燃油低壓傳感器（如圖6所示）

┃圖6 燃油低壓傳感器位置

為了測量燃油低壓，發(fā)動機(jī)配備了燃油低壓傳感器，它位于左汽缸列（汽缸列2）的燃油高壓泵上游的低壓管路中。這樣便能根據(jù)燃油要求，在350～600kPa之間調(diào)節(jié)燃油低壓。

1.扭矩 2.發(fā)動機(jī)功率

（4）高壓系統(tǒng)

直接燃油噴射(DFI)系統(tǒng)經(jīng)過全面改進(jìn)。該系統(tǒng)的新特性包括汽缸蓋中7孔噴油器的中央噴油器位置和增大的燃油壓力。這兩項措施有效地優(yōu)化了混合氣形成和燃燒特性，因此，盡管采用渦輪增壓器技術(shù)，仍可省去預(yù)熱階段的二次空氣噴射。前代車型配備4或6孔噴油器并采用側(cè)噴油器位置，最大噴射壓力為12000kPa。

①帶油量控制閥的高壓燃油泵

帶油量控制閥的高壓燃油泵位于汽缸列2（左側(cè))的汽缸蓋上。該控制閥經(jīng)改進(jìn)，可減少噪音。單活塞高壓燃油泵通過滾柱挺桿由進(jìn)氣凸輪軸上的三段式凸輪啟動。燃油高壓油軌位于汽缸蓋的中央。根據(jù)工作情況，油量控制閥在12500～21000kPa之間（在預(yù)熱階段的壓力會短時高達(dá)25000kPa）調(diào)節(jié)燃油高壓。油量控制閥直接由DME控制單元啟用。DFI高壓系統(tǒng)如圖7所示。

┃圖7 高壓系統(tǒng)

高壓燃油泵和燃油高壓傳感器如圖8和圖9所示。

┃圖8 高壓燃油泵

┃圖9 燃油高壓傳感器位置

②噴油器

汽缸蓋中7孔噴油器處于中央位置有助于燃油在汽缸內(nèi)的均勻分布。Boxster和Boxster S配備不同的7孔噴油器。噴射孔直徑和噴射模式與相應(yīng)的排量和汽缸直徑相匹配。7孔噴油器如圖10所示，安裝位置如圖11所示。帶有撓性驅(qū)動器的升壓器安裝在DME控制單元中，用于啟用噴油器。

┃圖10 7孔噴油器

┃圖11 噴油器安裝位置

③專用工具

提供以下新專用工具，用于拔取噴油器和安裝新的Teflon密封環(huán)，如圖12和圖13所示。

┃圖12 拔取工具

┃圖13 裝配套管

④安裝位置

圖14所示顯示了位于燃燒室中央的火花塞和噴油器的安裝位置，以及配有油量控制閥的高壓燃油泵（位于汽缸列2的汽缸蓋上)的安裝位置。

┃圖14 汽缸蓋內(nèi)各部件的位置