去年7月,瑪莎拉蒂發佈了自研的全新發動機,命名為“海神”(Nettuno),搭載於超跑MC20上。你也許聽説過,這款發動機很厲害,但具體厲害在哪,我來告訴你。
按照慣例,先上數據。“海神”是一款3.0L雙渦輪增壓V6發動機,V形夾角90°,乾式油底殼。
氣缸內徑88mm,衝程82mm,這種衝程小於缸徑的設計,表明這是一款偏高轉速取向的發動機。
7500rpm可輸出最大功率630馬力,在3000-5500rpm的範圍內可維持730Nm的峯值扭矩。升功率210馬力,超過了法拉利的那台3.9T V8。
零百加速時間小於2.9秒,0-200km/h加速時間小於8.8秒,極速超過325km/h,100km/h-0制動距離33米。
以上這些數據可以體現MC20的這款發動機很強,但能稱之為驚豔的是這個數據——壓縮比11:1。
有些朋友可能不覺得這個數據有多突出,因為市面上已經有幾款壓縮比達到14:1甚至15:1的發動機。但需要注意的是,這些發動機都是自然吸氣的(而且大部分宣傳的是有效壓縮比而非幾何壓縮比),而渦輪增壓發動機的壓縮比要低得多。
舉個例子,奔馳那台誇張的M139 2.0T發動機,壓縮比9:1;GTR的3.8T,壓縮比9:1;法拉利的3.9T,壓縮比9.6:1。
壓縮比越高越好嗎?理論上是的。根據以下公式可知,對於絕大多數汽油發動機採用的奧托循環來説,壓縮比CR越高,則熱效率越高。更高的熱效率的意義不僅在於省油,同時也能讓燃燒更充分,爆發出更強的性能。
那為什麼不把壓縮比弄高一點呢?因為現實的限制很多,最主要的一點就是爆震。而渦輪增壓發動機因為進氣壓力更大,所以更容易發生爆震,壓縮比自然也就無法達到自吸的水平。
那瑪莎拉蒂的海神發動機又是如何做到的呢?主要可以歸結為:預燃燒室湍流噴射點火技術。
海神發動機比起市面上其他發動機,在燃燒室頂端多出了一個形似注射器的狹小空間,裏面藏着一根額外的火花塞。它便是預燃燒室。
預燃燒室的存在便是為了解決爆震。目前針對爆震問題,主要有兩種不同的解決方向。一個是像馬自達的SPCCI一樣,充入大量的空氣,然後靠高壓縮比壓燃。另一個則是像大眾的FSI那樣,在燃燒室內形成不均勻的油霧,靠火花塞把中間最濃的部分點燃。
兩條路線本質上都是稀薄燃燒,即空燃比大於14.7。這同樣帶來一個問題——太稀的汽油,點不着怎麼辦?中間點着了以後火焰擴散不出去怎麼辦?
預燃燒室則是另一種解決方案。這項技術幾年前開始應用於奔馳和法拉利的F1發動機,和海神發動機不同的是,F1發動機的預燃燒室內還有一個噴油嘴。預燃燒室內濃郁的混合氣體被點燃後,火焰的湍流經由下方的幾個噴孔噴射而出,從而引燃整個燃燒室。
這樣一來,噴油的時機便可以進一步推遲,並且油霧主要集中在預燃燒室內,自然不必擔心爆震。藉助多孔噴孔的設計,又保證了燃燒的充分。這種燃燒方式被稱為湍流噴射點火。
不過海神發動機並沒有在預燃燒室內佈置噴油嘴,而是把350Bar的高壓直噴嘴放在預燃燒室附近,兩個進氣門的中間。
瑪莎拉蒂並沒有詳細解釋這一設計的原理,只是説,這樣已經能夠滿足性能和排放等要求,同時能夠保證發動機運行的質量,可靠性和穩定性。但這不妨礙我藉助所學過的知識,進行一些推理。
可以注意到,缸內噴油嘴和預燃燒室的距離比較近,而且活塞頂部相對應的位置有一個凹坑。所以“海神”應該是藉助特殊的缸內氣流設計,以及活塞頂部的特殊形狀,加上合適的噴油時機,在預燃燒室內和外部的一小片區域內,形成一個“濃油氣混合區域”。這樣一來,便實現了類似於預燃燒室內置噴油嘴的效果。
而且別忘了,MC20終究是一款民用跑車,它不可能像賽車一樣長期工作在滿負荷工況,而在低負荷低轉速工況下,並不適用湍流噴射點火。
所以海神發動機在主燃燒室內還有一根火花塞,另外還有一套進氣歧管噴油系統,讓它在日常生活中也能像一台普通的發動機一樣工作。
這也從另一個角度解釋了它為何不將噴油嘴放在預燃燒室內——因為放在外面更靈活。想要用預燃燒室點火了,就晚點噴油,讓油氣集中。想要普通點火的話,就早點噴油,讓油氣分散均勻。
對於預燃燒室技術的研究已經有很多年的歷史,但其中有諸多技術難關。所以最近幾年這項技術才被應用於F1,而瑪莎拉蒂率先將其裝在了量產車上。
這款發動機的生產裝配要求極其嚴格,工廠位於意大利摩德納,發動機中心內部是正壓環境,具有極高的無塵標準。每一台完成組裝後的發動機還將進行40分鐘的台架測試,每台發動機的生產大約需要25個小時,目前每天的產量為4-6台。
大家可能會猜測,將來瑪莎拉蒂的其他車型,例如總裁、Levante,會不會換裝海神發動機。瑪莎拉蒂給出的答案是:不會。其他車型也許會共享部分海神發動機的技術,但海神是獨屬於MC20的。
過去的一些年,瑪莎拉蒂的車型,尤其是發動機,或多或少地借鑑了集團內其他品牌的技術。但如今,隨着100%自研的海神發動機的問世,人們對於瑪莎拉蒂研發實力的擔憂應該可以告一段落了。
隨後,我們還將見到瑪莎拉蒂的純電跑車Gran Turismo和全新SUV Grecale,不知道煥發新生的瑪莎拉蒂會給我們帶來什麼新的驚喜。
本文作者為踢車幫 敖奕豐