新型发动机总会或多或少地带来新的设计和制造难题，保时捷(Porsche)最新718 Boxster(http://articles.sae.org/14582/)所采用的涡轮增压平置4缸发动机，更是给冷却带来了一个巨大挑战。为了解决这一问题，保时捷的工程师最终拿出了34个可能的解决方案。

这个难题是：如何才能在一款专为自然吸气平置6缸发动机设计的发动机室内，安装车辆的中冷器和两个横向冷却系统之间的管道？

 

高级工程师Michael Wessels在保时捷的职位非常特别，他是公司水平对置发动机(boxer engine)汽车周边设计部研发经理。Wessels表示，“我们必须确保所有元件都各司其职，而且不能影响效率。”

 

他解释说，我们的工程师会不断对比各种封装解决方案，直至角逐出最后两个“优胜者”。保时捷对此称得上不遗余力：“最终，我们确定了一个能够满足所有要求的方法。”

 

这款发动机从概念到实现真正量产总共花了4年时间，还有一款与其平行研发的发动机，即专为保时捷911（见http://articles.sae.org/14336/）设计的全新3.0L bi-turbo双涡轮平置6缸发动机，代号B6。在整个研发过程中，Wessels和他的20人团队一直将精力集中在车辆的中冷器、空气控制和热需求上。

 

他解释说，为了满足所需的设计和空气动力学要求，我们采用了一种间接冷却系统，会使用一段延长的循环回路。

 

车门后沿区域背后的横向进气口可用于车辆的间接冷却系统。车辆可通过冷却系统中的一段辅助冷却循环，降低增压空气的温度。车辆发动机上方安置了一个换热器，来自涡轮增压器的压缩空气可通过该装置将部分热量传递至冷却剂，而后冷却剂液体将继续流过每个进气口的散热器。

 

车辆采用了两套冷却系统，Wessels表示这款中冷器完全可以应付车辆的道路行驶和跑道行驶。

 

涡轮增压器的“预处理”

 

新Boxster采用的发动机是自保时捷911E问世40年来，保时捷推出的首款量产4缸发动机，现已更名为B4。这款发动机使用的材料中，有40%与保时捷911所采用的B6发动机相同。新款Boxster发动机有两个版本：一款2.0L版本，输出功率为220 kW (295 hp) ；另一款2.5L版本，输出功率为257 kW (345 hp)，用于S版Boxster。新款发动机的输出功率较之前采用的6缸发动机提升了26-kW(35-hp)。

 

新B4发动机的扭矩输出表现也相当不错，其中2.5L版本在转速1900-4500rpm之间时的扭矩输出为420 N·m (310 lb·ft)，较B6提升了60 N·m (44 lb·ft)；2.0L版本更是取得了100 N·m (74 lb·ft)的惊人提升，峰值扭矩输出可达380 N·m (280 lb·ft)。这两款发动机的冲程均较短，为76.4 mm (3.0 in)，最高安全转速为7500rpm。

 

保时捷称，如果搭配可选的PDK（双离合）7速变速器和Sport Chrono运动套装，2.0L版B4发动机可在4.7秒内静止加速至100 km/h (62 mph)，较现行版本快0.8秒。S版Boxster则能在4.2秒内静止加速至100 km/h (62 mph)，较上一代车型快0.67秒。保时捷称，2.0L Boxster和2.5L S版Boxster的最高时速分别可达275 km/h (171 mph)和285 km/h (177 mph)。如果搭配PDK变速器，车辆的燃料经济性最高可提升13%。Boxster的标配为6速变速器。

为了配合增加的扭矩，Boxster的传动轴比之前大约厚100 mm(3.9 in)。

 

保时捷认为，单涡轮增压器的设计完全可以满足发动机的需求。2.0L发动机采用了传统的废气门设计，而2.5L发动机则采用了911 Turbo使用的VTG（可变几何形状涡轮机）技术。保时捷称，公司是唯一一家为量产汽油车型采用VTG技术的汽车厂商。保时捷的工程师表示，为了对废气流进行定向控制，从而取得最佳性能，这款VTG还搭配了第二个尾气排气口。

 

此外，当驾驶员选择Sport或Sport Plus，发动机处于部分负载状态时，这款涡轮增压器还拥有一种“预处理”模式。此时，发动机的旁通气门闭合、点火正时延迟，节气门略微打开。这种模式可以提升气流通量，并提高增压。因此，一旦驾驶员踩下油门，已经过增压的气体就可以立刻提供更高的扭矩，从而减少涡轮延迟。

 

当驾驶员松开油门时，车辆的Dynamic Boost功能还可以保证节气门仍处于打开状态，但此时并不会继续给油。增压在这种情况下并不会立刻完全消失，此时的涡轮增压发动机可以像自然吸气发动机一样，对油门的操作做出立刻反应。

 

工程师指出，为了保证涡轮增压器在各种条件下的表现都能使驾驶员满意，这给设计带来了额外挑战。与保时捷911一样，Boxster也有20秒的Sport响应按钮，可以实现保时捷所说的“自发响应(spontaneous responsiveness)”

 

与新3.0L保时捷911一样， Boxster的发动机也采用了置于中心位置的喷油器。系统压强可提升至250 bar (3626 psi)。废气凸轮轴采用了可变气门提升控制，进气一侧采用了保时捷现有的VarioCam Plus系统。

 

保时捷的设计师非常注重减少摩擦损失和提高功率输出。B4发动机的气缸套特别采用了铁等离子涂层表面，而且还搭配了完全可变机油泵(fully variable oil pump)和可切换水泵。

 

继承了标志性发动机声音 

 

新保时捷718的外形看起来与目前的版本比较相似，但事实上新一代车型进行了大量改变。除了可折叠式织物材质车顶（车顶打开/关闭所需时长：9秒，仅可在车速50 km/h以下时进行操作）和挡风窗外，新保时捷718的所有面板和外部元件均有所不同，车辆因此看起来更加整洁，在路上也更加显眼。新车型的前脸位置更低，前方采用了非常大的进气口设计。挡泥板和侧槛均经过重新造型。车辆标配为19吋车轮，也可升级为可选20吋车轮。

 

后稳流板比之前版本宽，可根据车顶的开启或折叠状态进行调整，优化车辆的空气动力学性能。当车顶开启时，稳流板延长45mm；当车顶折叠时，则延长55mm（分别折合1.77和2.16英尺）。该车的风阻系数为0.31 Cd。

 

Boxster的底盘经过重新调试，新增了一个横向部件，用以巩固后副车架并提升硬度。车辆减震器采用了更大的活塞和气缸管径，还搭配了额外的反弹缓冲弹簧。保时捷911 Turbo的转向系统经过调整，据称转向性能比现行版本高10%。

 

保时捷还可提供一款保时捷主动悬挂管理（Porsche Active Suspension Management，下简称PASM）系统，悬架高度可调低10mm(39 in)。S版（运动版）Boxster还可提供一款可选运动底盘，比标配低20mm。

 

全新4缸boxer的表现怎么样？的确非常棒。本文作者曾在法国马赛附近的Fontage米其林测试中心(Fontage Michelin Test Center)短暂接触过两个版本的保时捷Boxster，其中2.5L S版本在长直车道上的时速甚至可以超过官方公布的250 km/h (155 mph)。

 

保时捷的狂热粉丝曾担心4缸保时捷是否会丢失品牌的标志性发动机声响，结论是他们无需再担心了。2.0L和2.5L 718 Boxster的发动机“声音”均非常有说服力。2.0L版本采用了一个椭圆排气管，2.5L的S版本则采用了两个圆型排气管。这两个版本均可提供一款可选的驾驶员选择运动排气系统(driver-selected sport exhaust system)，这个系统在发动机运转时带来如同赛车般的轰隆声。

作者：Stuart Birch
来源：SAE《汽车工程杂志》
翻译：SAE上海办公室