長城自主研發(fā)6Z30 3.0T+9AT/9HAT動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)解析

徐博英

相信有不少朋友喜歡搭載多缸大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的車型，原因就是動(dòng)力性、平順性均比主流的小排量4缸機(jī)好很多。盡管自主品牌有著十分明顯的進(jìn)步，甚至在與合資品牌甚至進(jìn)口品牌的對(duì)壘中，已呈現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，無奈在大排量高端市場(chǎng)中仍是空白，使得有此需求的消費(fèi)者退而求其次選擇主流的2.0T車型或者更高價(jià)位的合資或進(jìn)口品牌。

如今，這樣的局面即將被長城汽車所打破。2021年7月21日，以“超級(jí)動(dòng)力、巔峰品鑒”為主題的長城汽車3.0T+9AT/9HAT超級(jí)動(dòng)力總成品鑒會(huì)在長城汽車品牌體驗(yàn)中心舉行，在長城汽車蜂巢易創(chuàng)傳動(dòng)板塊研發(fā)副總裁陳曉峰和長城汽車蜂巢易創(chuàng)動(dòng)力研究院院長李健的講解中，全面剖析這套動(dòng)力總成的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和重要意義。

這套以長城汽車自主研發(fā)的6Z30 3.0T發(fā)動(dòng)機(jī)與國內(nèi)首款縱置9擋液力自動(dòng)變速器為核心的超級(jí)動(dòng)力總成專為全球化智能專業(yè)越野平臺(tái)-坦克平臺(tái)打造的高階動(dòng)力產(chǎn)品，針對(duì)越野場(chǎng)景下的動(dòng)力需求，以“動(dòng)力優(yōu)先、低扭強(qiáng)化、響應(yīng)迅速”為研發(fā)方向，具有“強(qiáng)悍”、“高效”和“可靠”三大特點(diǎn)。并將率先由坦克600首搭落地。

首先，長城汽車6Z30 3.0T發(fā)動(dòng)機(jī)采用V型6缸布局，兩側(cè)缸體呈現(xiàn)60°夾角設(shè)計(jì)，雙VGT增壓器分別布置在缸體左右兩側(cè)。可以提供260kW最大功率，1000rpm時(shí)即可爆發(fā)340Nm扭矩，1500rpm時(shí)即可爆發(fā)出500Nm的最大扭矩，并可持續(xù)至4500rpm。如果匹配P0架構(gòu)，在48V BSG電機(jī)的配合下，這款發(fā)動(dòng)機(jī)最高可爆發(fā)出550Nm最大扭矩。如果采用P2架構(gòu)，在電機(jī)的加持下，最高扭矩可以提升至750Nm。

為實(shí)現(xiàn)上述強(qiáng)悍性能，在核心技術(shù)方面，這款發(fā)動(dòng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)采用了集成化整機(jī)設(shè)計(jì)，上部?jī)蓚?cè)為集成式鋁合金缸蓋、中間部位與底部分別為鋁合金缸體和鋁合金油底殼，讓零部件輕量化設(shè)計(jì)覆蓋率大于90%，主要零部件種類減少12%，使得整機(jī)重量?jī)H為196kg。

內(nèi)部的曲軸連桿系統(tǒng)采用高強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其中，曲軸外圓角采用了淬火工藝，連桿采用斜切口漲斷技術(shù)，疲勞安全系數(shù)超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)130%，可承受高達(dá)150bar的點(diǎn)火壓力。

燃燒系統(tǒng)采用了350bar GDI直噴+PFI進(jìn)氣歧管噴射，即雙噴射設(shè)計(jì)。可實(shí)現(xiàn)不同工況下的多形式油氣霧化效果，并通過高沖量、引導(dǎo)對(duì)沖型進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)3.8的超高滾流比。與此同時(shí)，再配合1.22的氣缸直徑與行程比，燃燒速度提升了13%～25%，油耗降低3%，熱效率達(dá)到38.5%。在P0/P2混動(dòng)架構(gòu)中，燃油消耗率在250g/kWh的高效區(qū)域占比超過70%，并幫助尾氣排放中的固體懸浮微粒質(zhì)量（PN）排放降低90%。

為了實(shí)現(xiàn)高效的進(jìn)氣，采用了由雙電子節(jié)氣門、集成水冷中冷和進(jìn)氣消聲組合在一起的多功能進(jìn)氣系統(tǒng)，使得進(jìn)氣管路縮短40%，壓力損失降低60%，1500rpm加速時(shí)間縮短了0.6s，并降低1000～3000Hz寬頻消聲。

位于發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)的雙VGT增壓器采用全新設(shè)計(jì)，流量增加12%，并開發(fā)專屬非線性VGT增壓控制導(dǎo)流葉片角度，實(shí)現(xiàn)了同一渦輪本體可以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)對(duì)其性能的不同需求，使之低速時(shí)盡可能減少渦輪遲滯，提升渦輪響應(yīng)性，高速時(shí)有效滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)進(jìn)氣量的需求。內(nèi)部采用S型980℃耐溫導(dǎo)流噴嘴環(huán)葉片，渦輪最高效率可達(dá)到73%。

由于采用V型6缸布局設(shè)計(jì)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)還采用了中置OCV，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)、排氣四路全可變VVT技術(shù)，并通過布置于導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)的超靜音齒形雙排鏈、錯(cuò)齒鏈輪和保壓張緊器等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)配合，在有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)各工況下的燃燒效率外，實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定、最佳NVH效果（怠速噪聲僅為58dB）以及提升冷啟動(dòng)性能。在冷卻系統(tǒng)方面，采用智能高效冷卻系統(tǒng)。通過離合式電控水泵，可以解耦發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并與優(yōu)化冷卻水套設(shè)計(jì)、各支路溫控閥調(diào)節(jié)配合，可以對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)智能溫度控制，并可實(shí)現(xiàn)快速暖機(jī)。

在可靠性方面，目前這款發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)超過12000小時(shí)，整車超過135萬km耐久試驗(yàn)。擁有15000km的超長保養(yǎng)里程，可以幫助車輛實(shí)現(xiàn)極限100%爬坡，也就是45度坡。零部件防水等級(jí)達(dá)到IPX9K，能夠滿足全地形、多種環(huán)境的極限適應(yīng)能力。

長城汽車6Z30 3.0T發(fā)動(dòng)機(jī)在性能參數(shù)上，相比于主流進(jìn)口3.0T機(jī)型有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)，重要的是，得益于長城汽車新能源市場(chǎng)的前瞻布局，與長城汽車自主研發(fā)的國內(nèi)首款縱置9AT/9HAT自動(dòng)變速器配合，可以實(shí)現(xiàn)從48V輕混、P0+P2混合動(dòng)力到P0+P2插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的多種組合。

1. 為什么采用9擋位設(shè)計(jì)？

首先，相比于6、8擋位設(shè)計(jì)，9擋位可以實(shí)現(xiàn)更廣泛的傳動(dòng)比范圍，從1擋開始，5.288的大速比可以帶來更敏捷的起步加速感，中間擋位速比綿密，能夠更好匹配發(fā)動(dòng)機(jī)高效的工作區(qū)間，動(dòng)力表現(xiàn)直接且能夠帶來更好的燃油經(jīng)濟(jì)性。在高擋位，高速比可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，帶來更好的整車NVH體驗(yàn)。

2. 為什么不采用10擋位等更高擋位設(shè)計(jì)？

理論上來說，變速器擋位越多，為整車帶來的行駛品質(zhì)與燃油經(jīng)濟(jì)性就越好，但是在實(shí)際應(yīng)用中，從9擋位以上，上述效應(yīng)會(huì)逐漸減弱，也就是說9擋位與10擋位帶來的燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力體驗(yàn)并沒有太過明顯的差別。再綜合擋位數(shù)量增加而帶來成本的增加，現(xiàn)階段采用9擋位設(shè)計(jì)是最佳選擇。

在核心技術(shù)方面，為了能夠滿足6Z303.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的高扭矩輸出以及能夠從容面對(duì)復(fù)雜的越野地形，9AT/9HAT自動(dòng)變速器采用緊湊高效的離合器設(shè)計(jì)、自主開發(fā)的液力自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選程序以及智能集成的電子液壓模塊等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變速器性能突破。在保證變速器尺寸可控的情況下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)600Nm的變速器承載能力。

而長城汽車9HAT變速器作為國內(nèi)首款縱置P2混動(dòng)縱置9速液力自動(dòng)變速器，在長城汽車9AT變速器的基礎(chǔ)上增加了150kW大功率P2混動(dòng)電機(jī)和用于變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力斷開或結(jié)合的C0離合器結(jié)構(gòu)，具備了高達(dá)750Nm的扭矩承載能力，能夠?qū)崿F(xiàn)全工況載荷譜覆蓋，為越野使用提供可靠保障。

此外，長城汽車9AT/9HAT變速器搭載柔性輸出的液力變矩器，在改善燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)兼顧更好的舒適性，雙冗余駐車系統(tǒng)與智能化控制軟件則聚焦于未來產(chǎn)品端的操控性能與安全性能。

在雙積分、碳中和的背景下，為什么要推出3.0T發(fā)動(dòng)機(jī)？

近年來，汽車產(chǎn)業(yè)在碳中和目標(biāo)下，都在向著小排量、電氣化方向轉(zhuǎn)型，而原本因技術(shù)儲(chǔ)備不足而難以推出的3.0T高階動(dòng)力車型變得愈發(fā)稀有，可以說，中國汽車品牌幾乎放棄了高階動(dòng)力乘用車市場(chǎng)以及大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。

而長城汽車率先成功推出3.0T+9AT/9HAT超級(jí)動(dòng)力總成，歸功于長城汽車在新能源市場(chǎng)的前瞻布局。如今，長城汽車憑借新能源車型在市場(chǎng)上的優(yōu)異表現(xiàn)，已穩(wěn)居新能源汽車第一陣營，在今年全球汽車行業(yè)芯片短缺的嚴(yán)酷挑戰(zhàn)下，依然于上半年交出亮眼的銷售成績(jī)，實(shí)現(xiàn)“積分自由”。充裕的積分，不僅讓長城汽車毫無顧慮攻克高階動(dòng)力技術(shù)，進(jìn)軍高階乘用車品類市場(chǎng)，還讓長城汽車有底氣、有實(shí)力推動(dòng)創(chuàng)新品類戰(zhàn)略落地，堅(jiān)持品類創(chuàng)新，不斷開辟新細(xì)分市場(chǎng)，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求。