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《重生之奮鬥在香江》第228章 不合時宜的發動機
把航空動力部門和汽車零配件部門合並,是凌世哲深思熟慮的結果。

 一是,航空發動機的研發實在是太費錢,把它跟汽車零配件部門合並在一起,可以用汽車零配件上賺取的利潤適當的補貼一下航空發動機巨大的財務開支。

 二是,任何一項高新技術都不是單獨存在的,在研發航空發動機的過程中產生的各種新型技術,同樣也能用在汽車領域。比如,後世福特汽車公司在21世紀研發的st發動機上面使用的k03低慣量轉子渦輪,就使用了航空發動機上的轉子渦輪技術。

 我們在航空展上,看到航空發動機展示模型的時候,旁邊的解說員都是這樣介紹的:這是某某某公司研發的先進雙轉子加力式渦輪風扇發動機……

 渦輪增壓技術最早是用在二戰時期的飛機發動機上,後來石油危機爆發後,才把渦輪增壓技術用在汽車發動機上,早期的汽車渦輪增壓器汽車發動機要推動它是非常的困難,通常發動機要在2000轉/分鍾以上才行,這樣的條件在轉速極高的飛機發動機上不算個事,但在低轉速、低功率的汽車發動機上就是一個很大的問題。

 汽車必須在高速的行駛狀態下,渦輪增壓器才會啟動,低速行駛下渦輪增壓器就不會啟動,這樣一來,汽車發動機的效率就會大打折扣。

 後來人們又發明了機械增壓器,這種機械增壓裝置到時解決了發動機低速下的升功率問題,但汽車一旦進行高速行駛,它無法適應汽車高速行駛要求的弊端就充分暴露了出來,發動機轉速一旦高過某個值,機械增壓器的工作效率不但不會提高。反而會下降,發動機的轉速或者汽車的速度越快,機械增壓器的效率就越低。甚至失效都有可能。

 工程師為了解決增壓器在發動機低轉速和高轉速下適應性問題,可謂是絞盡了腦智。直到二十一世紀,博格華納公司的工程師從航空發動機的轉子技術上受到啟發,研製出了低慣量轉子渦輪,解決了渦輪增壓器在發動機低轉速下不能運轉的問題。

 低慣量轉子渦輪只需汽車發動機轉速達到800轉/分鍾就會啟動,大大的提高了發動機在低轉速時的動力響應和輸出表現。

 工程師們還並不滿足,為了能更多的壓榨汽車發動機的功率,在2015年,他們又在低慣量轉子渦輪技術的基礎上。又研製出了低慣量雙轉子渦輪增壓器,使得發動機的轉速只需要280轉/分鍾,就能把它給輕松的驅動,這就等於汽車一啟動,渦輪增壓器就開始工作了。

 後來,工程師們又把和低慣量雙轉子渦輪技術結合起來,變成電控渦輪,使發動機的效率變得的更高。

 正是因為有了歷史上航空發動機技術與汽車發動機技術有效結合的成功的案例,這才促使凌世哲把兩個看起來毫不相乾的部門給合並在一起。

 航模用的油動發動機,無論是漿軸式還是渦噴式。雖然在市場上賣得不錯,利潤也很高,但它畢竟屬於小眾市場。需求量始終是有限,現在還沒有到微型渦扇發動機大發展的年代,所以光靠油動發動機的利潤是撐不起大型航空發動機項目的。

 至於大葉片加工就更不要提了,葉片代工的利潤低得可憐,凌世哲保留它只是為了給後期的航空葉片加工積累技術經驗,更加撐不空發動機所需要的巨額研發資金。

 待眾人走後,布勞迪.麥克勞又來了,進門的第一句話:“,我和我團隊搞出了一種新的汽車發動機。你要來看一看嗎?”

 新的汽車發動機?這才過來幾天,他們就在4g63的三菱機頭上搞出了新型號了?帶著疑問。兩人來到汽車動力實驗室。

 展現他面前的是兩台2.0發動機,奇怪。4g63發動機不就是2.0的嗎,怎麽又搞了兩台2.0發動機?看著麥克勞做了個“請”的手勢,凌世哲疑惑的走上了發動機的展示台,仔細的看了起來……

 這兩台發動機都屬於雙凸輪軸+可變正時鏈條技術的發動機,同時還配備了兩個渦輪增壓器,一個是低慣量轉子渦輪增壓器,一個雙流道渦輪增壓器;同時還配備了多點電噴供油系統。

 兩台發動機唯一的區別的是,一台屬於雙頂置式凸輪軸發動機;一台屬於雙底置凸輪軸發動機。

 雙流道渦輪增壓器的優點是可以有效減少發動機的排氣干涉,並提高發動機排氣管的尾氣流速,從而使渦輪更早介入,以此來提高發動機的效率。

 而凸輪軸發動機分為頂置和底置兩種,安裝在發動機頂部的被稱為雙頂置發動機,即。安裝在發動機底部,就被稱為底置發動機,比如後世通用汽車著名的發動機就是底置凸輪軸配置。

 發動機的優點在於動力足、功率大、速度快,缺點是扭矩小,不是很耐用,道路的適應能力較差,因此,它適合歐洲那樣的高等級的高速公路上行駛。

 而底置發動機相對於來說,其動力和功率要小一些,但是扭矩很大,很經得起艸,道路適應能也很強,因此,它適合路況比較惡劣的公路上行駛。像美國的汽車絕大部分配得都是底置發動機。

 在仔細一看,凌世哲發現這兩台發動機居然是鋁製發動機,不會是全鋁的吧?凌世哲轉頭看向站在一旁的麥克勞。

 麥克勞微微一笑,從旁邊牽過一台吊葫蘆,把鐵鏈拴在發動機的兩邊,然後一拉,發動機的內部結構完全展示在凌世哲的眼前。

 果然,凌世哲猜得一點沒錯。這兩台都是全鋁製發動機。

 “麥克勞,你的發動機設計有問題,還是改用鑄鐵材料吧。”凌世哲淡淡的說道。

 “。我的設計哪有問題?”

 凌世哲用手一指說道:“你看,你設計的發動機的缸體采用的是開放式水道設計。但你又給它們加上了雙渦輪增壓系統,缸體承受不住會裂開的。”

 作為穿越者,鑄鐵缸體和全鋁缸體這兩個詞凌世哲都不陌生,兩種材料製造的發動機的區別不僅僅是製造材料那麽簡單。製造發動機缸體時除了要考慮重量、成本等因素,最重要的還是要考慮到強度和耐用性,而缸體的這兩個特性和使用什麽材料製造並沒有直接關系。

 汽車發動機用的鋁製材料,50年代末就已經出現,真正開始在汽車發動機上大規模的應用是在八十年代早期。在這之前,汽車發動機的製造材料一直都是用的鑄鐵。

 早期的汽車發動機很多都是采用風冷式冷卻方式,缸體就是一個帶有體積很大散熱片的鑄件,保時捷911在996車系之前使用的都是這種缸體,就連大眾的甲殼蟲也是。不過風冷式汽車發動機需要結構複雜的冷卻生風系統,環境適應能力也較差,很快就被結構緊湊的水冷系統所取代。

 水冷式發動機不僅需要水箱、冷卻管路、水泵這些循環冷卻液的裝置,還需要在氣缸壁與缸體外殼之間設計出冷卻水道,為了實現冷卻液的正常循環,就需要在缸體平面上設計出冷卻水道的開口。這些開口的排列方式和大小。可直接影響到活塞、連杆機構高速運轉時對缸體所造成的衝擊程度,所以根據冷卻水道不同的設計,可分為開放式、半封閉式和封閉式冷卻水道。

 開放式冷卻水道是全鋁缸體最常見的設計。完全環繞著缸筒的冷卻水道開口,使氣缸壁和缸體外殼之間完全沒有任何支撐結構,完全可以將缸筒“浸泡”在冷卻液裡,從外觀上看呈現為“8”字形。這種設計的優點是冷卻效率高、發動機重量輕,缺點自然就是缸體強度有所不足,所以常用於自然吸氣或低增壓發動機,代表發動機有本田的大部分機型、豐田zr、gr系列發動機、寶馬的n46、52、54系列機型、保時捷自然吸氣水平對置發動機、斯巴魯ej205渦輪增壓發動機。

 這種鋁合金缸體設計並不屬於新技術,鈴木g、k系列和本田d系列發動機,在上世紀80年代就已經廣泛使用了。大眾為了適應雙增壓系統的要求改用了鑄鐵缸體。但也采用了開放式冷卻水道設計。

 之後就是半封閉式冷卻水道了,它實際上是強化版的開放式水道。可以使全鋁缸體的強度得到一定的提高,這種設計通常出現在渦輪增壓車型上。不過只有很少的發動機采用這種“亡羊補牢”的技術。最具代表性的就是斯巴魯的ej207、升和三菱的4b11t渦輪增壓發動機,不過仍無法承受1.0bar以上的增壓值,在不做缸體強化的動力改裝之後,缸體發生破裂的案例並不在少數。

 這也是凌世哲為什麽說,麥克勞的發動機設計有問題,開放式水道的鋁合金缸體承受不住-渦輪增壓器帶來的高壓,何況又是雙渦輪體系結構,可以想象發動機缸體承受的壓力會有多大,缸體破裂是遲早的事情,弄不好發動機還會炸。

 如果要想保留這種設計,唯一的辦法就是把渦輪增壓系統給去掉;如果不想去掉,就只能重新進行設計和換發動機的製造材料;既封閉式水道設計。

 封閉式冷卻水道是鑄鐵缸體最常用的設計,僅是在缸體平面上設有面積很小的冷卻水道開口,活塞、連杆機構運轉時對缸體的衝擊力可以得到均勻的吸收,在高增壓狀態下缸墊的密封性也更強。

 由於鑄鐵材料自身強度較高,而且更耐用,提升動力的潛力也明顯高於常見的全鋁缸體,不過缺點是冷卻效率有所不足,對冷卻系統的性能要求較高。但對於渦輪增壓發動機而言,鑄鐵缸體的可靠性和耐用性還是比較理想的,所以奧迪axx、大眾ea113、ea888系列四缸渦輪增壓發動機,一直采用的是封閉式水道鑄鐵缸體。

 但為了減輕發動機自重、提高冷卻效率,同時保證足夠的缸體強度,采用封閉式冷卻水道設計的全鋁缸體發動機於是誕生了,阿斯頓-馬丁、法拉利、蘭博基尼在上世紀60年代就已經廣泛采用這一技術。

 而對於超跑以外的量產車,采用封閉式冷卻水道全鋁缸體的發動機卻並不多,寶馬也只是在x5m、x6m、全新m5、等高端車型上配備的,s63b44和n74b60發動機的鎂合金缸體上使用了封閉式水道設計。 奧迪則在rs4、6、8、r8、車型中使用的v8、v10發動機上,采用了封閉式水道矽鋁鎂合金缸體,但主軸承座仍采用傳統的鑄鐵材料。

 所以說這個時代采用的封閉式水道設計的全鋁發動機不是沒有,而是這樣的發動機制造成本實在是太高,只能在跑車和豪華車上才會見到。

 而眼前的這兩台發動機,從它的鑄造工藝上就可以看出,它是融合了三菱的4g63和明銳斯達的1.6t發動機兩者的優點,是一種全新的高性價比發動機,在不加限制的情況下,兩台發動機可以釋放出最大550到600馬力的威力,雖然比三菱的4g63機頭最大可以釋放出700馬力要小一點,但它且融合了明銳斯達1.6t排量發動機的高可靠性、高節油性、高耐用性,以及可易維護性和低成本的優點。

 因此,這種發動機更適合中低端實用型家庭轎車,而不能作為高端橋車和豪華跑車的動力裝備。

 可偏偏這樣的平民發動機,卻采用價格昂貴的鋁合金材料來鑄造,這讓它的優勢一下就沒有了,這讓凌世哲是蛋疼不已。麥克勞是完全搞錯了方向。
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