[汽车之家 发动机技术] 近期，保时捷发布了全新设计的第二代Panamera轿车。新车型最大的亮点之一便是同属于全新设计的两款涡轮增压发动机。这两台发动机（V6和V8）不单共享架构和很多技术要素，并且它们背后有很精彩的故事。可以说这两台新发动机的内涵，甚至比Panamera车子本身还要深厚得多。在这里面，以V6这条线所展开内容最为波澜壮阔，因此在这篇文章里我们将从V6发动机入手，和大家分享保时捷Panamera车型动力系统的变迁历史。
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。
● 曾经沧海难为水：保时捷与V6
我们都知道，如今的保时捷跑车都是中/后置发动机布局（虽然保时捷在上个世纪70-90年代推出过几款FR布局的跑车，但最终还是没有逃脱停产的命运），这种布局特别适合采用重心特别低的水平对置发动机。至于日常代步用“买菜车”里很流行的V6发动机，从保时捷的传统角度出发，他们是看不上眼的。
由于理想与现实总会有距离，以做跑车为主的保时捷在上世纪八九十年代销量曾经比较惨淡，严重亏损。幸亏当时保时捷的CEO魏德金果断破除传统观念的桎梏，让备受争议的SUV项目上马，才成就了卡宴这款车型、还有保时捷这个品牌今天的地位。可以说，没有卡宴这款车型的成功，保时捷也不会跟着推出Panamera四门轿车。
当年卡宴还没推出、无法得知市场反应之前，不少人觉得让产品线是清一色跑车的保时捷来做SUV，这很离经叛道。这就好比一名国际象棋手宣布说要做田径运动员，听起来就很不现实吧？不管如何，卡宴项目开始之后工程师们遇到一个重大的技术问题：用什么发动机？这回保时捷自家的水平对置发动机派不上用场了。主要原因在于SUV不好把发动机放在乘客舱后头，所以必须是前置发动机的布局。
假如把水平对置发动机放在车头，由于打横的气缸组会挡住方向盘转向拉杆的通道，因此若要强行采用水平对置发动机，唯一做法便是把发动机大幅度往前挪（参见丰田86/Scion FR-S/斯巴鲁BRZ的例子，跟采用直列4缸发动机的马自达MX-5差别甚大）。这样车子的前后重量分配就不太理想，对于保时捷来讲是不可以接受的。因此剩下的选择要么是直列发动机，或者V型发动机；并且至少是6缸或以上（当时还没有足够强力的涡轮增压4缸机器）。
请注意由于当年保时捷和大众集团的特殊关系，卡宴和大众的途锐是同平台（PL71）开发的。大众和保时捷没有现成的直列6缸发动机，但是大众倒是有行业内独树一帜的VR6发动机。这里不要把VR6跟V6混淆，两者完全不是一回事。大众的VR6发动机本质上是它家一个历史遗留问题的产物。有的朋友肯定会问：当时奥迪也有90°夹角的V6，为什么保时捷最后决定用VR6而不是奥迪的V6呢？
卡宴的开发是保时捷和大众合作的结晶之一，所以卡宴6缸版本发动机的选择最后落在了大众团队开发的VR6身上。从技术上来讲，用奥迪的V6也没任何困难。但问题在于卡宴和途锐做出来之后，没有一个会贴奥迪的牌子（Q7那是几年后的事情了），显然奥迪也不会把自己研发的V6白白提供给别人用。因此总的来讲，VR6是顺理成章的选择了。
● 小试牛刀：保时捷的VR6时代（2003 - 2009）
在这段时期内，保时捷用的6缸发动机里，除了水平对置的之外就只有VR6这种了。进入到21世纪，由于当时行业里面很快地酝酿出对马力输出的渴求，市面上出现了不少超过220马力的6缸发动机。这个输出水平对于之前2.8L/2.9L排量的VR6来讲已经是比较吃力了，所以大众干脆把VR6升级成3.2L，并且每气缸4个气门也成了标准配置；不过，燃油直喷还是没用上。
扩大排量之后的VR6，输出功率在230-250马力之间，第一代卡宴采用的正是这个3.2L VR6的高功率版，247马力。这台发动机虽然峰值马力不错，但它的升扭矩输出比较糟糕，3.2L的排量最高扭矩310N·m，升扭矩是96.875N·m/L；相对比同时期用在凯美瑞V6版上的丰田3MZ-FE，普通买菜车级别的发动机，3.3L排量却可以挤出325N·m，升扭矩达到98.48N·m/L。为什么会有这么明显的差距呢？
从技术角度来看，VR6对于保时捷不算得是好的选择，因为由于构型的原因，它自身存在很多先天的限制。首先，由于要在一个长方体的缸体内铸造出6个交叉打斜的气缸，工艺难度比普通V6大，并且成本也不低。但这些额外付出的工艺和成本代价，并不能带来发动机性能上的提升。
其次，虽然VR6名义上有两组气缸，但由于它们夹角太小，两组气缸共用同一个缸盖（外形上看，VR6很像一台胖胖的I6）。共用缸盖意味着所有气缸的进气歧管都位于发动机的同一侧（对于排气歧管同样也是）。这带来一个很大的问题：交错排列的构型造成气缸之间长短不等的进/排气滑管，这会造成在某些转速区间内各气缸产生较明显的进气干涉，导致两列气缸分别吸进去的空气总量不同。因此大众工程师必须对VR6的进气歧管进行特殊的调整和优化来缓解这个问题。此外，两列气缸共用缸盖加上外形尺寸上的限制，也决定了VR6发动机的缸径上限。缸径做不大，填充效率就没法彻底改善，升扭矩自然不理想。
第三，由于大众对于铸铁缸体的特殊情感，VR6也不例外地采用了沉甸甸的铸铁缸体。这一点，把VR6省下的一个缸盖的重量又给加回来了。3.2L VR6在豪华车领域里面的性能优势到了2006年已经所剩无几——因为那一年开始，行业里面同级别的6缸发动机已经进入到300马力级别的时代了，比如说宝马的N54，丰田的2GR-FSE，还有日产的VQ35DE等等。
在这段时期，奥迪的V6那边似乎跟保时捷没什么关系。在那些年里，由于填充效率比较容易优化，奥迪用一台3.2L的90°V6搞定了250马力级别这场挑战。但是随着300马力V6时代的到来，奥迪的想法跟宝马走到一块儿了：增压。这个思路发展下来，就是我们现在看到的全新2017款Panamera上的这系列发动机。
但是，奥迪不像别家V6说上增压就上那么简单。由于是90°夹角，奥迪的V6比市面上流行的60°夹角V6要宽不少。那个时候奥迪的V6都是进气口在上，排气口在缸盖下方。所以假如要加装涡轮增压器的话，只能放到发动机的两面外侧。这使得原本已经很宽的发动机变得更加宽，对于A4/A5//A6/Q5这种宽度的车型，发动机舱里就容纳不下；后来保时捷Macan硬是要这样装增压器，所以他们把车头在同平台Q5的基础上加宽了一些。另一方面，假如要把增压器放到气缸V形内部的话，又必须把缸盖的设计彻底改掉，基本上等于把整个发动机的设计推倒重来。这在成本上明显是不划算的。怎么办呢？
刚好就在那个时候，Eaton推出了新式的4叶式机械增压器，绝热效率得到很大提高；从效率和功率这两个角度综合来看，机械增压立刻变成是很不错的选择。因此奥迪跟Eaton一拍即合，把机械增压器装在了90°V6的V型谷中间，用3.0L的排量轻松达直达333马力。
虽然在那个时候，奥迪的这款机械增压V6似乎跟保时捷没什么关系，但明眼人都看得出，就算是保时捷的低端配置型号，VR6气数已尽，不是长久之计；奥迪走的这条路子才是未来的方向。保时捷心里也是很清楚这一点的。不过，奥迪的机械增压V6还是留下一些遗憾，因此保时捷接下来作出了一个让人意想不到决定，请看下一章节。
㊣● 三国演义：大众/奥迪/保时捷V6同台献艺（2010-2016）
故事进行到这里，开始进入最精彩的阶段。卡宴在市场上的成功给予保时捷极大的鼓舞，因此他们决定推出一款新的四门轿车——也就是我们今天看到的Panamera。由于市场的需求，保时捷需要在Panamera这个车型上提供一款300马力V6级别的配置，此时，大众的VR6和奥迪的V6都已经有现成的解决方案。奥迪的333马力机械增压V6上面已经说过了；而大众的3.6L VR6，经过保时捷工程师的再度努力，终于刚好达到了300马力这条线，并且用在了2011款的卡宴身上了。
奥迪有333马力的V6，大众的VR6也被改进到一流水平，按理说选择不少了吧？但此时保时捷作出了一个让大家意想不到的决定：这两台发动机，咱们家的Panamera都不用；我再自己弄一台全新的！导致这个决定最根本的原因之一跟保时捷对操控的苛刻要求有关。当车子发动机马力大到一定程度之后，为了减少车轮打滑的可能性，采用四轮驱动是很有效的办法，所以不少大马力的车子都采用四驱的形式。
对于卡宴，由于它是SUV，车头有足够高度，因此它可以把发动机的位置往上升高一点，四驱系统的前轮差速器独立安置在一侧，然后前轮两个半轴从发动机的下方经过。但对于Panamera的四驱系统，这种安排是不可行的。作为轿车，Panamera的车头比较低矮，假如把发动机升高到足够下面横穿一条半轴，发动机舱盖就没法盖上了；并且这样做车子的重心也会升高，影响操控。因此奥迪的做法便是把发动机整体移到前轮轴前面，前轮差速器和半轴集成到变速箱里，但问题是这就把车子活生生变成是前驱布局，保时捷肯定是不会这样做的。
因此Panamera要推出四驱版本的唯一做法便是：把前轮差速器整合进发动机里面！因此装在Panamera上的那款4.8L V8发动机，它的曲轴箱也包含了前轮差速器。大众的VR6、还有奥迪的V6在设计的时候都没有考虑到曲轴箱容纳差速器的需求，导致这两款发动机都不适合放到Panamera上去。因此保时捷就以4.8L V8作为参考，砍掉两个气缸，衍生出一款全新的V6，曲轴箱同样也可以集成前差速器。
集成了差速器之后，一款发动机只能服务于具体某一款车型，从而丧失了通用性，因此这属于很高端的设计待遇，成本高，一般的车子用不起。只有像类似GT-R和部分法拉利车款这样的高性能跑车或超跑才会采用。
保时捷的这台V6技术上比VR6先进很多，比方说：1.VR6的进排气阀门只是正时可调，但保时捷的V6则是不单止正时可调，连进气阀门的升程也可调；2.采用了干式油底壳，能够经受得住高强度赛道驾驶；3.无缸衬高硅铝缸体。之所以保时捷在Panamera上标定跟卡宴VR6一模一样的输出值（都是300马力，400N·m），我个人猜测是因为保时捷想保证卡宴的销量，所以通过这样做来防止消费者心里产生Panamera的V6比卡宴的VR6更先进的感觉。
保时捷在开发这个90°夹角V6的时候已经考虑到将来要上涡轮增压，用来取代原先的自吸V8发动机。基于自吸版的V6，保时捷通过减少活塞行程，推出了3.0L排量的涡轮增压版，最先发布在2014款Panamera S上，挤出420马力。
由于增压值比较高，保时捷只好把压缩比降到9.8:1。显然低压缩比对于油耗是有影响的，并且这个排量要打到400马力以上也有点勉强；因此保时捷又马上开发出3.6L的增压版，输出分成三档：400马力（Macan Turbo）；420马力（卡宴S）；440马力（卡宴GTS）。原先的3.0L增压版往回退几步，变成Macan S上的340马力，还有Macan GTS上的360马力。
这段日子里在Panamera和卡宴身上，奥迪不再是打酱油的角色了。在卡宴的入门款（中国版本）以及两款车的混动型号上，保时捷借用了奥迪那台机械增压的V6。但由于前面提到过的原因，奥迪的V6没法在曲轴箱里集成差速器，所以Panamera的混动版只有后驱版本。卡宴由于空间上允许独立的差速器，所以保留了四驱功能。
这应该是大众集团里面V6家族最热闹的时期了：大众的VR6，保时捷的V6，还有奥迪的V6，自吸的、增压的，全部都出现在保时捷的车子上面，可谓是同台献艺了。其中保时捷的自吸3.6L V6，代表了同级自吸V6里面的最顶尖水准，我把它的BMEP（即平均有效压力，大家只需要记住这个数值越大，发动机的作功能力就越强）跟对手们列一下就清楚了：
• 保时捷3.6L V6：13.94 bar
• 丰田2GR-FSE: 13.80 bar
• 奔驰M276: 13.30 bar
• 通用LGX: 13.26 bar
• 日产VQ35HR: 13.05 bar
V6/V8涡轮增压版本从填充效率上不容易体现优越性，主要通过看它们的技术特征和架构来判定。继福特的3.5L EcoBoost V6之后，保时捷这款3.0T强化了行业内350马力级别增压V6的发展趋势。虽说取得了非凡的成就，保时捷这阶段内的V6/V8尚留有不少不大不小的遗憾之处。从下一章您就能看到，在新一代2017款Panamera上推出的这两台V6和V8发动机，正是保时捷对此进行对症下药。
总结：
尽管卡宴和Panamera等车型被很多车迷认为是保时捷向市场妥协的产物，但从在6缸发动机方面做出的选择和努力可以看出，保时捷对于这款大型四门轿车的运动性能依然保持了一贯的苛求，因此并没有直接选择大众VR6或者奥迪V6等解决方案。在下一期中，我们将一起探讨新一代Panamera搭载的两台全新动力单元，以及保时捷与奥迪技术合作的具体细节，欢迎大家继续关注。（文 汽车之家 超哥/编译 张戈）
㊣[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）
