文/Stuart Birch

新款保時捷4缸Boxster是如何解決冷卻難題的?

文/Stuart Birch

How Porsche met cooling challenges on the new 4-cylinder

新型發(fā)動機總會或多或少地帶來新的設計和制造難題，保時捷最新718 Boxster 所采用的渦輪增壓平置4缸發(fā)動機，更是給冷卻帶來了一個巨大挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，保時捷的工程師最終拿出了34個可能的解決方案。

保時捷S版7 1 8 Boxster的增壓空冷系統(tǒng)，該設備的封裝設計是個挑戰(zhàn)。

如何在一款專為自然吸氣平置6缸發(fā)動機設計的發(fā)動機室內，安裝車輛的中冷器和兩個橫向冷卻系統(tǒng)之間的管道？

公司水平對置發(fā)動機(Boxer Engine)汽車周邊設計部研發(fā)經理、高級工程師Michael Wessels表示，“我們必須確保所有元件都各司其職，而且不能影響效率。工程師先不斷對比了各種封裝解決方案，角逐出兩個‘優(yōu)勝者’，最后我們確定了一個能夠滿足所有要求的方法。”

這款發(fā)動機從概念到實現真正量產總共花了4年時間，還有一款與其平行研發(fā)的發(fā)動機，即專為保時捷911設計的全新3.0L Bi-Turbo雙渦輪平置6缸發(fā)動機，代號B6。在整個研發(fā)過程中，Wessels和他的20人團隊一直將精力集中在車輛的中冷器、空氣控制和熱需求上。

“為了滿足所需的設計和空氣動力學要求，我們采用了一種間接冷卻系統(tǒng)，使用一段延長的循環(huán)回路。” 車門后沿區(qū)域背后的橫向進氣口可用于車輛的間接冷卻系統(tǒng)。車輛通過冷卻系統(tǒng)中的一段輔助冷卻循環(huán)，降低增壓空氣的溫度。車輛發(fā)動機上方安置了一個換熱器，來自渦輪增壓器的壓縮空氣通過該裝置將部分熱量傳遞至冷卻劑，而后冷卻劑液體繼續(xù)流過每個進氣口的散熱器。

車輛采用了兩套冷卻系統(tǒng)，Wessels表示這款中冷器完全可以應付車輛的道路行駛和跑道行駛。

2.5 L保時捷7 1 8 Boxster發(fā)動機（如圖）的功率輸出可達257 千瓦。

渦輪增壓器的“預處理”

新Boxster采用的發(fā)動機是自保時捷911E問世40年來，保時捷推出的首款量產4缸發(fā)動機，現已更名為B4。這款發(fā)動機使用的材料中，有40%與保時捷911所采用的B6發(fā)動機相同。新款Boxster發(fā)動機有兩個版本：一款2.0L版本，輸出功率為220千瓦（295馬力）；另一款2.5L版本，輸出功率為257 千瓦（345馬力），用于S版Boxster。新款發(fā)動機的輸出功率較之前采用的6缸發(fā)動機提升了26千瓦（35馬力）。

新B4發(fā)動機的扭矩輸出表現相當不錯，其中2.5L版本在轉速1900～4500轉/分鐘之間時的扭矩輸出為420?！っ?，較B6提升了60牛·米；2.0L版本更是取得了100?！っ椎捏@人提升，峰值扭矩輸出可達380?！っ?。這兩款發(fā)動機的沖程均較短，為76.4毫米，最高安全轉速為7500轉/分鐘。

如果搭配可選的PDK（雙離合）7速變速器和Sport Chrono運動套裝，2.0L版B4發(fā)動機可在4.7秒內靜止加速至100公里/小時，較現行版本快0.8秒。S版Boxster則能在4.2秒內靜止加速至100公里/小時，較上一代車型快0.67秒。2.0L Boxster和2.5L S版Boxster的最高時速分別可達275公里/小時和285公里/小時。如果搭配PDK變速器，車輛的燃料經濟性最高可提升13%。Boxster的標配為6速變速器。

為了配合增加的扭矩，Boxster的傳動軸比之前大約厚100毫米。

保時捷認為，單渦輪增壓器的設計完全可以滿足發(fā)動機的需求。2.0L發(fā)動機采用了傳統(tǒng)的廢氣門設計，而2.5L發(fā)動機則采用了911 Turbo使用的VTG（可變幾何形狀渦輪機）技術。保時捷是目前唯一一家為量產汽油車型采用VTG技術的汽車廠商。為了對廢氣流進行定向控制，取得最佳性能，這款VTG還搭配了第二個尾氣排氣口。

此外，當駕駛員選擇Sport或SportPlus，發(fā)動機處于部分負載狀態(tài)時，這款渦輪增壓器還擁有一種“預處理”模式。此時，發(fā)動機的旁通氣門閉合、點火正時延遲，節(jié)氣門略微打開。這種模式可以提升氣流通量，并提高增壓。因此，一旦駕駛員踩下油門，已經過增壓的氣體就可以立刻提供更高的扭矩，從而減少渦輪延遲。

當駕駛員松開油門時，車輛的Dynamic Boost功能還可以保證節(jié)氣門仍處于打開狀態(tài)，但此時并不會繼續(xù)給油。增壓在這種情況下并不會立刻完全消失，此時的渦輪增壓發(fā)動機可以像自然吸氣發(fā)動機一樣，對油門的操作做出立刻反應。

為了保證渦輪增壓器在各種條件下的表現都能使駕駛員滿意，與保時捷911一樣，Boxster也有20秒的Sport響應按鈕，可以實現保時捷所說的“自發(fā)響應（spontaneous responsiveness）”。

與新3.0L保時捷911一樣，Boxster的發(fā)動機也采用了置于中心位置的噴油器。系統(tǒng)壓強可提升至250巴。廢氣凸輪軸采用了可變氣門提升控制，進氣一側采用了保時捷現有的VarioCamPlus系統(tǒng)。

本文由SAE International - 國際自動機工程師學會之《國際汽車工程 (AEI)》雜志授權《車迷》發(fā)布，版權歸SAE International - 國際自動機工程師學會所有。

原標題：“How Porsche met cooling challenges on the new 4-cylinder”。更多汽車技術資訊，敬請關注SAE International

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保時捷的設計師非常注重減少摩擦損失和提高功率輸出。B4發(fā)動機的氣缸套特別采用了鐵等離子涂層表面，而且還搭配了完全可變機油泵（Fully Variable Oil Pump）和可切換水泵。

繼承標志性發(fā)動機聲音

新保時捷718的外形看起來與目前的版本比較相似，但事實上新一代車型進行了大量改變。除了可折疊式織物材質車頂（車頂打開/關閉所需時長為9秒，僅可在車速為50公里/小時以下時進行操作）和擋風窗外，新保時捷718的所有面板和外部元件均有所不同，車輛因此看起來更加整潔，在路上也更加顯眼。新車型的前臉位置更低，前方采用了非常大的進氣口設計。擋泥板和側檻均經過重新造型。車輛標配為19英寸車輪，也可升級為可選20英寸車輪。

后穩(wěn)流板比之前版本寬，可根據車頂的開啟或折疊狀態(tài)進行調整，優(yōu)化車輛的空氣動力學性能。當車頂開啟時，穩(wěn)流板延長45毫米；當車頂折疊時，則延長55毫米。該車的風阻系數為0.31 Cd。

Boxster的底盤經過重新調試，新增了一個橫向部件，用以鞏固后副車架并提升硬度。車輛減震器采用了更大的活塞和氣缸管徑，還搭配了額外的反彈緩沖彈簧。保時捷911 Turbo的轉向系統(tǒng)經過調整，據稱轉向性能比現行版本高10%。

保時捷還可提供一款保時捷主動懸掛 管 理（Porsche Active Suspension Management，下簡稱PASM）系統(tǒng)，懸架高度可調低10毫米。S版（運動版）Boxster還可提供一款可選運動底盤，比標配低20毫米。

全新4缸Boxer的表現怎么樣？的確非常棒。本文作者曾在法國馬賽附近的Fontage米其林測試中心(Fontage Michelin Test Center)短暫接觸過兩個版本的保時捷Boxster，其中2.5L S版本在長直車道上的時速甚至可以超過官方公布的250公里/小時。

保時捷的狂熱粉絲曾擔心4缸保時捷是否會丟失品牌的標志性發(fā)動機聲響，結論是他們無需再擔心了。2.0L和2.5L 718 Boxster的發(fā)動機“聲音”均非常有說服力。2.0L版本采用了一個橢圓排氣管，2.5L的S版本則采用了兩個圓型排氣管。這兩個版本均可提供一款可選的駕駛員選擇運動排氣系統(tǒng)(Driver-Selected Sport Exhaust System)，這個系統(tǒng)在發(fā)動機運轉時帶來如同賽車般的轟隆聲。

本文由SAE International - 國際自動機工程師學會之《國際汽車工程 (AEI)》雜志授權《車迷》發(fā)布，版權歸SAE International - 國際自動機工程師學會所有。原標題：“How Porsche met cooling challenges on the new 4-cylinder”。更多汽車技術資訊，敬請關注SAE International微信訂閱號：SAEINTL