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90%汽修人在這里學(xué)習(xí)進步！不落伍就關(guān)注 技術(shù)／咨詢／交流／討論／ 請加汽修大師微信 ：13880129670 可以幻想當(dāng)你駕駛著一輛布加迪以超過400km/h的速度“超低空飛行”時的樣子，相信此刻你定會張著嘴巴目不轉(zhuǎn)睛的看著遠(yuǎn)方，雙手緊握方向盤而手心卻在不住的冒汗，此時此刻你的身體與靈魂不容許開任何小差，而腎上腺素的大量分泌又會給你原本緊張的身心帶來些許快感。不過這樣的極速時刻不會來得太久，因為輪胎在此極端負(fù)荷下只能堅持15分鐘，而你也不必?fù)?dān)心輪胎磨損至極限的那一刻，因為100L的油箱容量也只夠在這種激情燃燒下持續(xù)12分鐘，至于導(dǎo)演這一切的幕后主使則是一臺足夠變態(tài)和瘋狂的W16發(fā)動機。 欲將車輛推進到此速度，巨大的空氣阻力是橫亙在車輛面前的首要問題，除了要對車身造型的每一個細(xì)節(jié)加以最縝密的計算外，擁有足夠強大的動力輸出是確保高速行駛的車輛在空氣中廝殺出一條血路的秘密武器。但是想讓發(fā)動機達到1001馬力的最大功率以及1250N·m的峰值扭矩需要匯聚人類最聰穎的智慧和世界上最先進的制造工藝。 ● 不夠成熟的W18發(fā)動機 布加迪是一個有著百年歷史積淀的汽車品牌，曾經(jīng)在賽事方面有著很高的成就，并擁有大大小小2000個冠軍頭銜。但是戰(zhàn)爭以及經(jīng)營不善也使其幾經(jīng)倒閉和易手，直至1998年它被大眾集團收入囊中，才再一次煥發(fā)出生命力。也就在當(dāng)年布加迪推出了EB 118概念車，它搭載了6.3L排量的W18發(fā)動機，同時這也是大眾集團首次對外展示W型發(fā)動機科技。 W18發(fā)動機與現(xiàn)在搭載在布加迪威龍上的W16有著本質(zhì)的區(qū)別，它是由圍繞著曲軸的三列氣缸組構(gòu)成，每一列有6個氣缸，同時W18發(fā)動機的布局方式也顯得十分特別，其中兩列氣缸采用類似普通V型發(fā)動機布置形式，另一列氣缸則與地面平行，類似水平對置發(fā)動機。這樣，從發(fā)動機的一端看去，W18并不是對稱的布局，而是偏向于一側(cè)。 ● 按傳統(tǒng)思維打造的W型發(fā)動機難以布置在民用車輛上 這樣的設(shè)計或許在當(dāng)時也是迫不得已，由于一列氣缸橫向布置，而且每一列都有6個氣缸，這就導(dǎo)致它的寬度以及長度都過于龐大，同時555馬力的最大功率輸出顯然也沒有“W18”聽起來令人驚艷。雖然工程師絞盡腦汁，但這個大家伙的機械效率卻始終無法得到進一步提升，而徘徊在620馬力左右，所以它還算不上一個成熟的工業(yè)產(chǎn)品，只能停留在概念階段而無法量產(chǎn)。 在邁凱輪、法拉利紛紛要推出超過600馬力的超級跑車之際，2000年，布加迪發(fā)布了一輛全新的Veyron 16/4概念車，它的新主要就體現(xiàn)在一臺擁有1001馬力和1250N·m恐怖性能的4渦輪增壓W16發(fā)動機上，同時廠商宣稱該車的極速達到了406km/h，不過這只是設(shè)計人員的夢想，還停留在概念階段的它顯然還沒有足夠的實力去沖擊這個目標(biāo)。 當(dāng)然制造這樣一輛前所未有的超級跑車，可能會遇到的問題是難以預(yù)料的，沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，而且車輛在如此高速情況下，充滿了太多的不確定因素。在經(jīng)歷無數(shù)次的修改與測試后，直到2005年該車才宣布正式量產(chǎn)，而借助這臺W16發(fā)動機也成就了工程技術(shù)人員406km/h的速度夢想。 為了突破1000馬力的動力輸出，走傳統(tǒng)自然吸氣的道路顯然是行不通的，同時還要可靠、精致、耐用且排放合法，這樣就更難上加難。 在動力上，工程師給出的解決方案是加大排量同時加掛4個渦輪增壓器，這樣就使得它的升功率一下由原先的64kW/L提升到92kW/L。同時通過輕量化材料的使用，使其重量只有400公斤，最重要的是，特殊的缸體結(jié)構(gòu)使其“身材”更加苗條。更小的體積、更輕的重量、更強的動力帶來的是更高的能量密度，而且為車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配重留下了更多的可操作空間。 ● VR結(jié)構(gòu)成就了W16發(fā)動機 VR發(fā)動機與直列或V型發(fā)動機都不一樣，它比直列式發(fā)動機短得多，又比V型發(fā)動機緊湊，特別是VR發(fā)動機巧妙的氣缸布局以及簡單的進、排氣設(shè)計，正是這樣的結(jié)構(gòu)特點，才使得W16發(fā)動機成為現(xiàn)實。（強烈建議點擊此處閱讀有關(guān)VR發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點）否則用8根凸輪軸去驅(qū)動64個氣門，以及像樹根一樣盤根錯節(jié)的進排氣設(shè)計的常規(guī)思維所打造的W16是難以想象的。
簡單的說，W16是由兩臺VR8發(fā)動機以90度角重新組合一起，由W18的“兵分三路”變成了“兵分四路”，最外側(cè)的兩列氣缸的角度更小意味著發(fā)動機的寬度可以更小，但是這個角度一方面會關(guān)系到發(fā)動機的振動，另外過窄的角度也不利于兩列內(nèi)側(cè)氣缸在進氣系統(tǒng)上的設(shè)計和布局。對于如此復(fù)雜的工業(yè)品，必然會令設(shè)計者產(chǎn)生諸多糾結(jié)。
有了一個優(yōu)秀的發(fā)動機結(jié)構(gòu)，也就意味著成功了一半，但是你有沒有想過一臺功率達到736kW的發(fā)動機會有多少熱量產(chǎn)生。目前汽車發(fā)動機的工作效率一般不會超過40%，這也就意味著會有1400千焦的熱量產(chǎn)生，它相當(dāng)于1400臺功率為1kW的微波爐在1秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量，如果按照每臺微波爐30秒可以熱一個漢堡計算，這臺W16發(fā)動機則只需0.02秒。這1400千焦熱量的一半需要通過排氣系統(tǒng)和冷卻液散發(fā)出去，如何快速的將它們導(dǎo)出顯然是十分必要的。 ● 1600攝氏度的排氣溫度對散熱系統(tǒng)提出了前所未有的要求 W16發(fā)動機在全負(fù)荷極端情況下，會產(chǎn)生高達1600攝氏度的排氣高溫，這足以將渦輪增壓器以及排氣管燒得通紅。這種高溫一是會讓發(fā)動機產(chǎn)生爆震等各種不良反應(yīng)，二是會嚴(yán)重降低進氣效率。為此技術(shù)人員設(shè)計了兩條水冷卻系統(tǒng)。其中較大的一條水路可容納40升的冷卻液，并通過位于車前端的3個散熱器來使發(fā)動機保持在正常工作溫度。第二條冷卻水路，可容納15升冷卻液，它主要用來給裝在發(fā)動機頂端的兩個巨大的中冷器進行散熱，可以使經(jīng)過1bar增壓值的渦輪增壓氣后的增壓空氣，迅速降低130攝氏度然后壓入氣缸內(nèi)。
在對機體的冷卻和潤滑方面，設(shè)計人員采用了干式油底殼的方式，機油儲存在發(fā)動機外的油壺里，由機油泵抽出，由位于車頭左側(cè)的大型機油冷卻器冷卻后再輸送回發(fā)動機。省去了油底殼后也使得發(fā)動機的重心降低了70毫米，而且即使在4個G的側(cè)向加速度下，機油也可以精確的打擊到任何一個需要潤滑的地方。在車頭右側(cè)還安裝有變速箱和差速器油冷卻器。 ● 離子流爆震監(jiān)測裝置 16個氣缸，也就是曲軸每旋轉(zhuǎn)45度就會有一個氣缸做功，較小的做功間隔角可以使發(fā)動機擁有出色的運轉(zhuǎn)平順性，在各種工況和負(fù)荷下，使每個氣缸都能保持最佳的工作狀態(tài)是十分必要的，傳統(tǒng)的安裝在缸體上的爆震傳感器顯然滿足不了對每個氣缸的精確檢測。
工程師給出的方案則是離子流探測技術(shù)，由于混合氣在燃燒過程中會釋放出帶電的離子，而且其數(shù)量由燃燒的質(zhì)量決定，而離子流控制裝置會在點火結(jié)束后，在火花塞上施加一個恒定電壓，這樣火花塞便成了一個傳感器，通過它可以測量出離子流，即電流的大小，從而可以對每個氣缸的燃燒情況做出精確的判斷。
輕量化技術(shù)也是這臺發(fā)動機高效率的秘密武器，由于采用了輕型材料制造，發(fā)動機的功率／重量比很低，且內(nèi)部連桿、活塞等運動部件的響應(yīng)性更出色。因為有16個氣缸在工作，所以只需安裝一個很小慣量的飛輪即可。雖然是一款超級跑車，但從設(shè)計之初就考慮到它的耐用性，而氣缸的工作面等離子噴涂則是其具有更好的耐磨性。
全文總結(jié)： 如果你有機會親手撫摸一下這個“怪獸”，你或許可以感受到它冷艷的外表下所暗藏的一顆火熱的心，每一個細(xì)節(jié)都可謂精雕細(xì)琢，至臻完美。此時它已不僅僅是一個工業(yè)品，而更像一個濃縮了幾千年人類智慧和幾百年工業(yè)文明的能量體，而將概念和設(shè)想最終變?yōu)楝F(xiàn)實的科技人員則是最值得欽佩的人。 -----------------------華麗的分割線------------------------- ↓ ↓ ↓長按關(guān)注 汽車維修高級診斷師培訓(xùn)中心 公眾號 更多技術(shù)學(xué)習(xí) ↓ ↓ ↓ 長按關(guān)注 汽車電路研究中心 公眾號 更多技術(shù)學(xué)習(xí)  |
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