保时捷最新911 GTS 3.6T发动机的T-Hybrid技术点梳理

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写在前面

这世上有款发动机，它的名字如雷贯耳，却也常伴争议

。业内对它更是又爱又恨：惊叹于其独特结构，也质疑其复杂性是否真的物有所值。这就是911的boxer。

近期，全新911 GTS 用T-hybrid概念给出了一种新方案，传言这台代号为9A3的发动机，引入了F1技术，电控涡轮、非对称排气、8速4轴的混动PDK、最新的减重技术包括超小型液冷电池，也让这款优秀的跑车避免成为了公路坦克。但争议也随之而来，明明用了两台电机，却拒绝EV模式，折腾半天，是不是在做无用功？排放法规的夹缝中，又如何用电机来打开空燃比lambda的禁锢？对此，保时捷显然对“电动化”持有自己独到的见解。本期《懂车老王》，让我们回归动力本质，从发动机设计平衡哲学，深挖这款“拳击手”的技术灵魂。

一、9A3 B6的名字

众所周知，保时捷911一直以内燃机著称，这回在25款GTS上面采用的3.6升排量的发动机，配八速PDK双离合变速箱，加两台电机，动力总成把总功率做到了398kW,541马力，综合扭矩峰值更是达到了610，那么实际上单论发动机的话，马力是485，最大功率357。两台电机分别位于8速PDK的箱体内，以及发动机涡轮的轴芯部。其中，变速箱的这台混动电机也可以为车辆提供高达150Nm的额外扭矩和40kW的系统功率提升，但整车没有EV模式，也就是说，一切都是围绕着如何提升内燃机本身能力去做的。

保时捷将其称为T-hybrid。关于这个名字，有人认为应该是Transition，就是过渡的意思，象征轻混向全电过渡的一步。但老王问到了德国保时捷的一位朋友，他说实际上这个“T”指的更可能是最初的开发代号 Project Thunderstorm也就是保时捷的雷暴计划。

早在T-hybrid开发初期，保时捷内部对电气化的推进方向曾经有比较大的分歧。工程团队分成两派：一派主张快速转型全电动，认为混动技术只是过渡手段；另一派则坚持认为轻混技术可以延续保时捷传统燃油车的驾驶体验，特别是在911这类经典车型。

我不知道在座的小伙伴你们是哪一派，不过没关系。

二、发动机的机械结构变化

带着这个争议，我们来看看这台新款发动机都有哪些变化。首先，因为911发动机都是后置的，所以后方空间非常狭小，这回又要求混动系统加进来，这就需要工程师们开动脑筋了。

这台发动机最明显的一个变化就是排量变大，缸径冲程都变大了，从91×76.4增加到了97×81，体积却减小了，尤其是垂直方向缩了差不多11厘米。机滤从发动机的顶部移到底部，但从图片来看貌似更换也不是很难。进气歧管顶部到塑料油底壳的高度更低。给混动腾空间，排气这辆车右侧是单涡轮和不对称排气，左侧是大型消声器，中间是三元和GPF。对你没听错，这辆车把双涡轮砍掉了一个，今后，涡轮数量或许不能再区分高低配了。

缸体方面，这回911在用到了更精确的薄壁铸造工艺和更小的缸心距，这样缩小了发动机整体长度，把位置让给了变速箱电机。新发动机的进气歧管和缸盖也更小。气门传动机构也不用老款VarioCam Plus的那种顶筒，而是用到摩擦更小的finger follower也就是指型从动件，这种设计可以让气门动作更利落，而且有消息称，新款的发动机取消老款的可变气门升程机构，可能在保时捷的视角中，利用可变气门升程拓宽扭矩曲线已经没必要了，因为有了更智能的电控涡轮。不过这里其实只是取消升程调节，应该没有取消正时的调整，也就是说会更强调对于空燃比Lambda的控制。

除了整体尺寸以外还做了减重，取消了外挂皮带轮的那种空调压缩机，直接通过高压电机驱动压缩机，提升了响应，还不用剥夺曲轴的动力输出。

内部的话，光是曲轴配重块就减轻了将近两公斤，别小看这两公斤，对水平对置来说，动平衡的要求本来就很高，再加上配种块被削得非常薄，动平衡很不好做，保时捷应该用的是德国著名公司杜尔Hofmann的动平衡设备，这是一家行业的隐形冠军，之前在动平衡和清洗工艺这些环节方面接触过他们，Hofmann的设备是目前全世界比较好的，精度能达到微克级别去调整曲轴的质量分布，是全自动的检测加工一体机，不过工艺和报废率稍微有点高，而需要从毛坯开始就控制，有些毛坯在粗加工之前的动平衡粗检上面就不通过，当然这个逻辑所有曲轴都一样，但是对水平对置曲轴的动平衡来说，挑战点在于配重块上面可以打的点并不多，所以控制得会更严格，报废指标一般都会比直列六缸多一些，和非全支撑V6错位分布轴颈的那种相比差不多吧。

总之，有了上述设计，发动机体积和重量都减轻不少，整体可以减重18公斤，不算变速箱整体做到了208公斤。

三、Lambda 1 是什么？

其实之前有小伙伴就有疑问，就是为啥保时捷会费那么大的劲，重新设计发动机呢？因为德国联邦机动车运输管理局KBA，要求在所有操作条件下都尽量维持Lambda=1。从大的逻辑上来讲，这显然是一句废话，但这个规定苛刻的点在于冷启动和全负荷对lambda偏离1的部分进行闭环控制，并且一氧化碳、碳氢和氮氧化物三者的定量值要求非常严苛，尤其是今后的欧7和欧8法规，几乎就要求发动机燃料和空气的混合比例趋近于完美。

可以这么讲，如果不加入混动，即使是最先进的发动机，在加速、冷启动等动态工况下，也难以完全维持Lambda值始终等于1，而且对保时捷来说，某些高增压工况，是不允许过浓喷油降温来控制爆震的。所以听到这里大家其实能明白，本质上T- Hybrid这套动力系统就是在能过法规的情况下，把发动机参数拉满的一种混动方案。一切都为了发动机的爆发力。

关于拉拉姆达值，国内因为一直也会参考欧标，所以咱们也一直做的算是不错的，比如一汽，上汽，长城，长安和奇瑞，这几家都对国内法规的建立做出了贡献。而且这几家目前对Lambda值会有更严格的把控，在大方向上和保时捷倒是没啥差距。

关于lambda这概念是什么意思，我觉得有必要跟大家先做一个普及。

之前看到评论区有人问，说涡轮可以省油吗，或者有人问，说油门管喷油吗？这些概念其实都和lambda有关，本质上，涡轮增压只能做到帮助发动机汲取更大动力，而不是省油，因为随着更多空气的吸入，喷油都要相应地走高，不然你觉得光有空气进入，没有燃油的话，气缸如何点燃？同理，如果燃油过度喷射，气缸内形成的火焰或者说燃烧状态也会被浇灭，这是很容易理解的。所以燃油与空气混合是有一个定量范围的，经过计算，人们发现空气与燃油必须以14.7比1进行混合，在这个比例附近，燃烧才能有相对稳定的工作状态。那么实际的空燃比和理论的空燃比之间的比值，目前行业定义为lambda值，高于这个值，就是拉姆达大于1，叫做空气过量，属于稀薄燃烧。反之，就是过浓喷油。

至于为什么叫做Lambda，据我所知，应该是和上个世纪70年代Bosch氧传感器的研发有关联，空燃比Air-Fuel ratio，简称AFR，这个值本身和希腊字母拉姆达代表的都是无量纲数，而且在希腊字母中，Lambda 象征和谐与平衡。天文学中，拉姆达也用来表示经度，比如λ=0∘ 对应的是格林尼治子午线，是全球经度的起点。最早由古希腊天文学家托勒密，在《数学论》Μαθηματικἠ Σύνταξις这本书中提出来的，后来这本书经阿拉伯语翻译成了《المجسطي》Almagest，也就是《至大论》，再由民国时擅长天文气象同时也是浙大第七任校长的竺可桢院士。

从阿拉伯语和希腊语残本转译成的中文，翻译为《天文学大成》还挺信达雅的，书中托勒密详细记载了经纬度的表达方式。虽然这本书主张地心说，后来被哥白尼推翻，但在符号学里面，拉姆达这个字母所表达的抽象意义，就这么延续下来了，再到后来，博世的工程师在提出空燃比概念时，觉得这个字母非常自洽，就拿来描述发动机核心参数了。

其实关于lambda这个名字我也跟我前同事聊过天，我就调侃，说美国人一开始装就说法语，你们德国人一装就拿出希腊字母，我说我们中国人不怎么说lambda，我们都说空燃比，我德国同事就说，你们中文发音，空燃比和拉姆达，都是三个音你们当然想说哪个说哪个，可是我们德语本身要说空气燃料混合比的话，这个词组有多长你知道么？叫做，
Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis，[lʊft ˈkʁaftˌʃtɔf ˈmɪʃʊŋsˌfɛɐ̯ˌhɛlt.nɪs]。你数数多少个音节，所以他们德国人，完全有这个动机去用这种简洁优雅的字母来描述发动机的核心指标。

那么说回技术，Lambda这个值在发动机之中是如何管理的，保时捷有自己的发动机EMS，这个设备需要收到很多信号，比如说空气的检测就有很多传感器来管，像空气流量计MAF，或者进气歧管绝对压力传感器MAP，这个MAP不是地图的意思，也不是标定的意思，而是英文Manifold Absolute Pressure的全称。前者MAF是直接测量进气质量，后者MAP则是通过压力来推算流量，原理不一样。像保时捷9A3的B6因为涡轮的缘故，使用的是就是后者。

还有最重要的氧传感器，是安装在排气侧去检测排气中的氧含量。有了这些信号，发动机的ECU就可以根据这些反馈数据来调整喷油嘴的脉宽，说白了就是开启时间。目前所有燃油车的所谓的油门，控制的都不是喷油，而是电子节气门通过控制挡板角度来间接调整进气量。

像宝马的Valvetronic，虽然不用节气门翻板了，但使用的是气门无级调整，等于说把气门变成了节气门翻板了，道理是一样的。

所以从原理上大家不要把发动机想的太复杂，说白了就是涡轮增压负责往里呼呼灌风，喷油嘴根据这个风量来判断到底喷多少油，包括之前咱们讲过的废气再循环系统EGR在部分负载情况下也可以引入少量废气，降低燃烧温度并减少排放，同时再对空燃比的计算进行修正。通过这些硬件的协同工作，ECU利用传感器数据让发动机的空气燃料的这个比例，始终处于目标范围内。

之前保时捷的9A2发动机过浓喷油的工况比例可以高达8%，但新一代9A3是怎么解决的呢？首先第一个就是9A3 发动机冷却流道都是重新做过流量计算的，包括封闭式缸体的水道油道，都有大幅度散热能力的提升，其次，这回保时捷把之前两个被用户普遍抱怨的小中冷器合并为一个超大号的来强化冷却能力。这使得这一代发动机冲程加长之后，敢于通过活塞冠面的设计，把压缩比从 10.2:1 提高到 10.5:1，在不用担心爆震的前提下做高热效率，峰值增压压力从 18.6 psi 上升到 26.1。多了将近0.5个大气压，也可以更好配合上述设计。这些都可以减少了缸内过浓喷油来降温的需求。

当然，最有帮助的肯定要数这个F1同款技术的电涡轮了，因为拥有更高的响应速度和精准性。通过快速调整增压压力，电控涡轮能让进入燃烧室的气量更精确地匹配喷油量，例如，急加速或负载变化时，传统涡轮可能会导致短时间的空燃比波动，而电控涡轮能够迅速补偿，使 Lambda 一直保持在目标值附近。

四、电涡轮与非对称排气

这回是真的电涡轮，为什么这么说？像一些车企采用的电控泄压阀涡轮，但实际上只不过把阀门变成了电控，在一定转速下利用电控打开，另一些车企解决不了涡轮的高转速，所以是采用的是一个电涡轮串联另一个废气涡轮，高转速还是得把工作交给废气涡轮，所以它回调依然会有延迟。这回保时捷不一样，涡轮极限转速直接就给你拉到了12.5万转每分钟。

因为它是直接在涡轮的压气侧和排气侧中间的轴心部位内置了一台20 千瓦的电机，为了应对高转速散热的问题，侧面设计有冷却通道，内部也是油冷。值的注意的是，这套涡轮并没有设计废气旁通阀的，说实话这句话一说出来懂行的人知道内部的含金量，因为废气旁通阀是控制涡轮压力和转速最简单的手段，也是最有效的，现在保时捷取消了，那么背后带来的一系列背压控制和废气流量的控制就全得靠控制精度了。

旧款 GTS 在油门踩到底时需要三秒以上才能实现完全增压，新款不到一秒就拉满，而且能明显增强的进气压力。这一切都要求这台涡轮芯部的电机有极强的稳定性和调控能力。并且这个涡轮还有一个职责就是补电，这辆车全油门之下5700转以上这台涡轮就开始为电池补充电能了，全部由背后的这台脉冲逆变器转化发电为PDK上面搭载的那台电机储备电能。

涡轮背面这个位置用到的是一种脉冲逆变器，普通逆变器输出一般是平滑且连续的电流波形，目的是保证电机平稳运行，而脉冲逆变器不管你那么多，用的是直接脉宽调制或者PWM方波，这种设计对扭矩输出的冲击非常大，用在动力电机上肯定比挂错档还钝挫，但对于保时捷来说可以让涡轮最快速度启动减少迟滞，而且发热量极少，体积也更小，在压气侧这么小的空间内就布局完毕了。

不过这款是博格华纳的电动涡轮，比旧款大得多，之前992.2的基础款涡轮的压气侧直径是55毫米，排气侧则是48毫米，这回分别是83和80毫米，几乎增大了一倍。

因此，保时捷这回把排气设计成了非对称布局，将这颗大涡轮安装在发动机右边，使用来自发动机左侧气缸组的交叉歧管将废气输送到增压器。而消声器则被塞入左侧空间，看起来更像一个小型油箱，消音器的形状也不是常规的圆柱形，排气声音的频率带会有一定移动，但这种配置最能利用空间。由于没有附件驱动装置占据发动机后部，保时捷这回可以用一根直通管将涡轮的排气非常顺畅高效地引导到消声器的入口。内部的三元和GPF这回彻底通畅了。所以原则上排气声浪和背压都可以做得很好。

五、PDK发电机

对了，911这回在八速 PDK 变速箱也有一些新设计，这个箱子是将八个前进档和一个倒档一共九个齿轮排列在四个轴上，而不是我们刻板印象中双离合的两套齿轮，这样的目的是让变速箱在X方向更佳紧凑，为电机留出了空间。

这台电机最大功率为 40 千瓦54 马力，能提供最高150牛米的扭矩，目前有争议的点在于这台电机与发动机是硬连接的，两者之间没有离合器，所以这台车是没有纯EV模式的。电机的存在仅仅是为了弥补发动机的低转扭矩输出和高转时候的功率补充。因此，即使是电动涡轮依旧有短暂的滞后，也可以通过增加电动驱动扭矩来缓解。这样和前面的电涡轮一起进一步拓宽了动力系统的扭矩平台，说白了，新款911GTS的响应性可能和咱们上一期讲的机械增压差不多了。

其实大家也能看出来，在这个上面，保时捷完全可以加入K0离合器去满足纯电的功能，但这样一来的确是车身上所有的东西都需要变化，比如电池带多大是大呀？对吧，如果增加的不多，带200公斤，增加50公里续航的话，估计也不够看，再增加重量的话，可能就要像宝马M5那样被人说成公路坦克了，当然宝马也不是说就那么蠢，他的产品经理只是需要执行两套标准，所以看起来左右为难而已。

保时捷显然就没有这层顾虑，所以最终呢，卡雷拉两驱911 GTS 3.6T的排量，它的整备质量才1.6吨，我认为这也算是保时捷在电气化浪潮下做出的某种示范，就是，一轻遮白丑。

六、锂离子电池

最后再说一下锂电池包，911 最新的这个T-hybrid用了一套非常小的电池，只有27公斤，内部是216枚21700分了两层，整体就跟普通车的铅酸蓄电池差不多，而且在相同的位置。

其实就电池串联来说，216枚每枚电池3.7伏完全到的了800V，只可惜保时捷还是保守了，为了保电量，用的是串并联的方式，直接串联的电池只有108枚，整体依然是400V架构，不过电量达到了1.5kWh应付没有EV工况的发动机扭矩补充那是松松的，这台车的电池自己有独立液冷，当然这辆车还单配了一套12V的小电池用于整车低压供电。其实从技术稳定性角度来讲，国内有的车企今后可能会采用高压DC- DC转换器的车辆去推动传统12V蓄电池的取消，但从用电的独立性和稳定性来讲，12V小电池确实有自己存在的必要性。所以目前这个地方是一个争议话题，国内是因为电池做的比较好才敢这么干，但对于保时捷来说，肯定坚守自己燃油车为主的架构，提升用户的用电稳定性最符合自身利益。

结尾

最后老王想说，在保时捷911的历史长河中，水平对置发动机一直是品牌传承的利器。他们为解决过一个又一个遗留问题而把这套动力打造得更加稳定平衡而自豪。每次微小的突破，都为品牌积累了价值。保时捷的成功也提醒着我们，科技的意义，不在于取悦数字，而在于打破边界，在工程哲学上找到契合。

近期保时捷在中国市场面临挑战。数据显示，2024年前三季度，保时捷在华销量同比下降29%，是全球唯一跌幅超过两位数的市场。 这表明，曾经引以为傲的观点，或许正经历考验。值得注意的是，根据大众官方的说法，保时捷中国车主的平均年龄只有37岁，且51%为女性。这与欧美市场50岁左右的男性主导用户形成鲜明对比。

正因为年轻消费者的偏好正在发生变化，对数字化和电动化的需求日益增长，其实大家都知道老王的态度，我并不会因为某辆车的车机系统做得好而鼓励大家买，原因是智能化只能作为锦上添花，并不是车辆的主要职责，但如果保时捷的车型选择继续在车机和智能化上落后于竞品，也将会导致失去了更多潜在客户，因为短板过于明显了。

永远记得一点，无论多牛的品牌，在中国这片充满变数的市场上，“传承”若不能拥抱“时变”，便会显得僵化，如何更细腻地捕捉时代的脉搏，成为了保时捷今后产品设计中的一个永恒话题。正如古人所言：道随时变，唯应变者能久存于世。

我是老王，下期见。