提到瑪莎拉蒂,很多人想到的一定是帥氣的外形以及動感的聲浪。但若是提到發動機,儘管瑪莎拉蒂最早是以自主研發發動機起家的,但近些年來自己的發動機存在感卻一直不高。
不過,隨着去年9月瑪莎拉蒂全新超跑MC20的發佈,這一切迎來了轉機。最重要的原因就是,MC20並沒有使用法拉利的發動機,而是搭載了一台由瑪莎拉蒂100%自主研發生產的3.0T V6發動機,甚至還有不少源自F1的技術!今天我們就來聊聊MC20這台名為“Nettuno海神”的V6發動機到底有多瘋狂!
對於一款發動機,大家首先想知道的一定是它的馬力、扭矩等參數。別看海神發動機的排量只有3.0升,並且只有六個氣缸,但它卻能提供630馬力、730N·m的動力輸出。也許大家對於這個參數沒有什麼概念。但是如果拿其它品牌同等排量的發動機對比,差距就非常明顯了!
通過參數對比可以看出,瑪莎拉蒂的海神發動機在排量和氣缸數與其它品牌保持一致的情況下,無論是馬力還是扭矩都有着極大的優勢。即使拿它跟邁凱倫、AMG的4.0T V8發動機對比,也完全不落下風!這就令人好奇了,同樣的排量和雙渦輪,瑪莎拉蒂是如何做到如此誇張的動力輸出呢?
首先我們先來聊聊MC20發動機的缸體結構設計。作為一台V6發動機,它的缸徑/行程為88x82mm,壓縮比達到了11:1。通過缸徑、行程以及壓縮比的數值不難看出,這是一台典型的高轉速、高壓縮比發動機,這種形式在早些年的蘭博基尼、法拉利等自然吸氣發動機上十分常見。也正因如此,MC20發動機的最大功率要在7500轉才能輸出,相比其它競爭對手普遍6000轉左右的最大功率轉速要高了1500轉!
此外,這台發動機的最大扭矩轉速區間為3000-5500轉,對比之下,保時捷的3.0T發動機為2300-5000轉,奔馳的M256發動機為1800-5800轉。無論是高達7500轉的最大功率轉速,還是從3000轉才能輸出的最大扭矩,都體現出了它是一台經典的意大利式高轉速發動機,更高的轉速也是其輸出更強動力的關鍵所在。
稍微瞭解一點發動機的同學應該知道,渦輪增壓發動機如果把壓縮比和轉速做的過高,勢必會因為氣缸內壓力過高,燃油混合氣燃燒不充分而導致非常嚴重的爆震問題。正因如此,大部分渦輪增壓發動機的壓縮比都比自然吸氣要更低。例如AMG C 63 S的4.0T V8發動機,能輸出510馬力、700N·m的動力,但是壓縮比只有10.5:1。而增壓值更高、擁有639馬力、900N·m的AMG GT 63 S,它的4.0T V8發動機則是把壓縮比降低到了8.8:1,就是為了避免爆震現象。
不過降低壓縮比、提升增壓值雖然能夠在避免爆震的同時提升性能,但卻會導致發動機的效率降低,並且太高的增壓值也會導致嚴重的渦輪遲滯。換句話説,渦輪增壓發動機的效率(同樣排量和增壓值輸出的動力)、響應速度(渦輪遲滯)、燃燒穩定性(高壓縮比導致爆震出現的概率)這幾個要素很難兼顧。要想保證高動力輸出和響應速度,勢必會在穩定性方面有所取捨。
面對這種取捨,德國人解決問題的方式是,通過降低壓縮比,犧牲一定的效率和響應速度,來保持高增壓值,從而保證動力輸出的優先級。正因如此,AMG GT 63 S的4.0T發動機雖然擁有900N·m的誇張扭矩,但是渦輪遲滯非常明顯,對於駕駛並不是一件好事。
而瑪莎拉蒂的工程師顯然不這麼理解,他們的想法是,既然高壓縮比能提供充沛的動力和響應速度,那我是絕對不會犧牲這兩點的。在堅持高壓縮比的同時,要想避免爆震的出現,只要讓發動機內部燃燒的速度更快不就解決問題了嗎!
於是乎,瑪莎拉蒂的工程師給海神發動機裝上了一套雙火花塞的預燃燒室技術。通過官方給出的發動機CAD圖(如上圖)可以看出,海神發動機擁有兩個火花塞,其中火花塞1位於發動機的副燃燒室內,這也是這台發動機最為核心的技術。
在發動機的壓縮衝程中,燃料和空氣的混合物被活塞推入預燃燒室,緊接着1號火花塞在活塞上止點附近點燃預燃燒室中包含的混合氣體,觸發先導燃燒,並通過特殊的噴孔噴射至傳統燃燒室。由於預燃燒室具有3個不同角度的噴射孔,所以會產生多個高湍流火焰鋒面,因此點火效率也更高,從而轉化為更高的發動機整體效率,提高功率輸出,而不會增加燃料消耗。同時還能有效避免因為缸內壓力過高、混合氣燃燒速度慢而產生的爆震現象。
簡單來説,傳統的火花塞點燃方式,是通過火花塞產生電弧,點燃缸內的油氣混合氣體。而預燃燒室技術,則是直接往氣缸裏“噴火”,這樣的燃燒效率自然就比傳統的點燃方式更高了。
此外,海神發動機還有一個安裝在氣缸一側的2號火花塞,在發動機負載較低的工況下,預燃燒室系統無需啓動,而是可以通過2號火花塞直接點燃缸內的氣體。當然啦,預燃燒室技術並非瑪莎拉蒂發明的,這項技術目前在F1賽場上並不罕見,但是把這項高成本技術投放到民用量產車上的,瑪莎拉蒂還是獨一份。
除了量產車上首秀的預燃燒室技術外,海神發動機自然也離不開其它技術的輔助。首先,為了滿足高壓縮比燃燒時的燃油供給,海神使用了當下最為主流的350bar高壓缸內直噴技術,同時輔以一個6bar的歧管噴射系統,以保證發動機在各種工況下都能有最好的燃油供給。
此外,海神發動機同樣使用了超跑常用的乾式油底殼,相比傳統發動機的濕式油底殼,乾式油底殼重量更輕、重心更低,並且在激烈駕駛的情況下,也能保證發動機的潤滑效果不會受到影響。只是在成本方面,乾式油底殼需要增加一個儲油罐和高性能機油泵來將機油輸送給需要潤滑的部位。
但由於高性能的機油泵需要從發動機獲取動力,勢必會影響到整車的性能輸出。於是瑪莎拉蒂便給海神發動機用上了可變排量的高性能機油泵,可以根據發動機負載隨時調整機油泵的工作強度,最大程度降低機油泵對於發動機動力的損耗。
至於當下渦輪增壓發動機主流的雙VVT可變氣門正時技術、電動廢氣泄壓閥等技術自然也沒有缺席。也正是在預燃燒室以及周邊成熟的配套技術加持下,海神發動機才能爆發出同排量最強的動力,以及同時可以滿足歐6D和國6B排放的超高環保水平。
一説到瑪莎拉蒂,過去大家的印象總是離不開法拉利,尤其是瑪莎拉蒂的車型都裝着法拉利的發動機。但在2013年,瑪莎拉蒂公司開啓了一項全新的商業計劃,那就是打造一台真正專屬於瑪莎拉蒂自己的發動機。
2015年,瑪莎拉蒂在其總部意大利摩德納正式成立了全新的發動機中心,研發中心第一款作品,就是這台驚為天人的Nettuno海神。作為瑪莎拉蒂100%自主研發、100%摩德納生產的發動機,目前也只有瑪莎拉蒂的超跑MC20有資格使用它!
由於海神發動機的獨特性,目前其只在摩德納發動機研發中心相鄰的專用裝配車間組裝,車間整體採用正壓式設計,可以避免外界的灰塵進入車間。此外,裝配車間內的温度、濕度、空氣質量都被嚴格控制,保證發動機生產時不會受到外界環境的影響。
整台發動機一共包括6個主要步驟,由專門的工人配合輔助工具組裝,每日的產能約為4~6台,年產能在1000台左右。考慮到這是一台專供MC20的發動機,其實每年1000台的產能已經足夠了。當然,如果MC20在市場端供不應求的話,組裝車間也是可以通過工人“倒班”的方式讓產量翻倍的。
作為一台擁有雙火花塞的高性能發動機,零配件的精密程度是相當關鍵的,因此海神發動機在組裝過程中全程都有高清攝像頭參與,對比生產中的數據,保證裝配的準確性。
此外,針對發動機的噴油系統、進排氣等高壓部件,在生產過程中還會給發動機充填氦氣檢測密封性,保證零部件良好的氣密性。
在最後發動機裝配完成下線之前,還會進行40分鐘的整機全工況的性能測試,不僅能夠檢測發動機的動力輸出是否達標,也能同時判斷出發動機在組裝過程中是否存在問題,早發現、早解決。
在瑪莎拉蒂工程師的努力下,他們締造了這個新能源時代最好的內燃機之一,也再次讓全世界人看到了意大利汽車工業的瘋狂。更重要的是,相比略顯呆板的德國汽車,意大利人造車更加浪漫,更捨得把先進的技術投入量產車中,這種浪漫主義的工匠精神,不正是這個時代所欠缺的嗎?