效率和結(jié)構(gòu)都不成熟的W18

想象一下，當(dāng)你駕駛布加迪以超過400公里/小時(shí)的速度“超低空飛行”時(shí)。我相信，此時(shí)此刻，你會(huì)張著嘴凝視遠(yuǎn)方，雙手緊握方向盤，手心冒汗。此時(shí)此刻，你的身體和靈魂是不允許有任何開小差的，腎上腺素的大量分泌會(huì)給你緊張的身心帶來一些快感。不過這種極限速度的瞬間不會(huì)持續(xù)太久，因?yàn)檩喬ピ谶@種極限負(fù)荷下只能維持15分鐘，你也不用擔(dān)心輪胎磨損到極限的那一瞬間，因?yàn)?00L油箱的容量在這種激情燃燒下只夠維持12分鐘。至于這一切背后的導(dǎo)演，一臺(tái)W16發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)夠變態(tài)、夠瘋狂了。

為了將車輛推進(jìn)到這個(gè)速度，巨大的空空氣阻力是車輛面臨的主要問題。除了對(duì)車身造型的每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行最細(xì)致的計(jì)算之外，擁有足夠強(qiáng)大的動(dòng)力輸出才是保證高速車能夠在空空中干掉一條血路的秘密武器。但要讓發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到1001馬力的最大功率和1250n·m的峰值扭矩，就需要匯聚人類最智慧的智慧和世界最先進(jìn)的制造技術(shù)。

●不成熟的W18發(fā)動(dòng)機(jī)

布加迪是一個(gè)有著百年歷史的汽車品牌。它在比賽中取得了巨大的成就，擁有2000個(gè)冠軍。然而，戰(zhàn)爭(zhēng)和管理不善也導(dǎo)致它幾次倒閉和易手。直到1998年被大眾集團(tuán)俘獲，它才重新活了過來。同年，布加迪推出了EB 118概念車，搭載了排量6.3L的W18發(fā)動(dòng)機(jī)，也是大眾集團(tuán)首次展示W(wǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。

W18發(fā)動(dòng)機(jī)與目前安裝在布加迪威龍上的W16有本質(zhì)區(qū)別。它由圍繞曲軸的三個(gè)氣缸組組成，每個(gè)氣缸組有六個(gè)氣缸。同時(shí)，W18發(fā)動(dòng)機(jī)的布局也很特別，其中兩個(gè)氣缸的排列方式與普通V型發(fā)動(dòng)機(jī)相似，另一個(gè)氣缸與地面平行，類似于水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，當(dāng)從發(fā)動(dòng)機(jī)的一端觀察時(shí)，W18不是對(duì)稱的，而是向一側(cè)傾斜。

●按照傳統(tǒng)思維打造的W型發(fā)動(dòng)機(jī)很難布置在民用車上。

這種設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)可能是最后的手段。因?yàn)橐慌艢飧姿脚帕校颗庞辛鶄€(gè)氣缸，所以它的寬度和長(zhǎng)度都太大了。同時(shí)，555馬力的最大功率輸出顯然沒有“W18”聽起來那么驚艷。雖然工程師們絞盡腦汁，但這個(gè)大家伙的機(jī)械效率從來沒有進(jìn)一步提高過，而是徘徊在620馬力左右，所以不是成熟的工業(yè)產(chǎn)品，只能停留在概念階段，無法量產(chǎn)。

2000年，在邁凱倫和法拉利即將推出600馬力以上的超級(jí)跑車時(shí)，布加迪發(fā)布了全新的威龍16/4概念車。它的新奇主要體現(xiàn)在一臺(tái)4渦輪W16發(fā)動(dòng)機(jī)，1001馬力，1250n·m的恐怖性能。同時(shí)，廠家聲稱該車最高時(shí)速達(dá)到了406km/h，但這只是設(shè)計(jì)師的夢(mèng)想，還處于概念階段。

當(dāng)然，要做出這樣一款前所未有的超級(jí)跑車，可能遇到的問題是不可預(yù)測(cè)的，沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，在這樣的高速下，車內(nèi)充滿了太多的不確定因素。經(jīng)過無數(shù)次的改裝和測(cè)試，直到2021年才宣布正式量產(chǎn)這款車，在這臺(tái)W16發(fā)動(dòng)機(jī)的幫助下，實(shí)現(xiàn)了工程技術(shù)人員406km/h的速度夢(mèng)想。

VR結(jié)構(gòu)成就了W16

為了突破1000馬力的動(dòng)力輸出，走自然吸氣的傳統(tǒng)道路顯然是不可行的。同時(shí)必須可靠、精致、耐用、合法放電，這就更難了。

動(dòng)力方面，工程師給出的解決方案是增加排量，同時(shí)增加4個(gè)渦輪增壓器，使其功率提升可從64kW/L提升到92 kW/L，同時(shí)采用輕量化材料，重量?jī)H為400 kg。最重要的是，特殊的氣缸體結(jié)構(gòu)使其更加纖薄。更小的體積、更輕的重量、更強(qiáng)的動(dòng)力帶來更高的能量密度，為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配重留有更大的可操作空空間。

● VR結(jié)構(gòu)打造W16發(fā)動(dòng)機(jī)。

VR發(fā)動(dòng)機(jī)不同于直列發(fā)動(dòng)機(jī)或V型發(fā)動(dòng)機(jī)。它比直列發(fā)動(dòng)機(jī)短得多，比V型發(fā)動(dòng)機(jī)更緊湊。尤其是VR發(fā)動(dòng)機(jī)巧妙的氣缸布局和簡(jiǎn)單的進(jìn)排氣設(shè)計(jì)，讓W(xué)16發(fā)動(dòng)機(jī)成為現(xiàn)實(shí)。否則，用8個(gè)凸輪軸驅(qū)動(dòng)64個(gè)氣門打造的W16，和樹根一樣糾結(jié)的進(jìn)排氣設(shè)計(jì)常規(guī)思維是無法想象的。

簡(jiǎn)單來說，W16是兩臺(tái)VR8發(fā)動(dòng)機(jī)呈90度角的組合，由W18的“三向分割”變?yōu)椤八南蚍指睢?。最外面兩個(gè)氣缸的角度越小，意味著發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度可以越小，但這個(gè)角度一方面與發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)有關(guān)，另一方面太窄的角度也不利于進(jìn)氣系統(tǒng)中兩個(gè)內(nèi)缸的設(shè)計(jì)和布局。對(duì)于如此復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，難免會(huì)給設(shè)計(jì)師造成諸多糾結(jié)。

擁有一臺(tái)優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)意味著成功的一半，但是你有沒有想過一臺(tái)功率736kW的發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生多少熱量？目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率一般不超過40%，也就是說會(huì)產(chǎn)生1400千焦的熱量，相當(dāng)于1400臺(tái)功率1kW的微波爐1秒鐘產(chǎn)生的熱量。如果每個(gè)微波爐能在30秒內(nèi)加熱一個(gè)漢（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）堡，這臺(tái)W16發(fā)動(dòng)機(jī)只需要0.02秒。1400千焦的熱量有一半需要通過排氣系統(tǒng)和冷卻液耗散掉，所以顯然有必要快速輸出。

恐怖的1600攝氏度排氣溫度

●1600攝氏度的排氣溫度對(duì)散熱系統(tǒng)提出了前所未有的要求。

在滿載的極端工況下，W16發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)1600攝氏度的高排氣溫度，足以讓渦輪增壓器和排氣管燒紅。這種高溫會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震等各種不良反應(yīng)，會(huì)嚴(yán)重降低進(jìn)氣效率。因此，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了兩個(gè)水冷系統(tǒng)。其中一個(gè)較大的水道可以容納40升的冷卻液，發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過汽車前部的三個(gè)散熱器保持在正常工作溫度。第二條冷卻水通道，可容納15升冷卻液，主要用于消散安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)頂部的兩個(gè)巨大中冷器的熱量，使增壓后的空氣體通過1bar的渦輪增壓氣體后，迅速降低130攝氏度后壓入氣缸。

在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的冷卻潤(rùn)滑方面，設(shè)計(jì)者采用了干式油底殼，將機(jī)油儲(chǔ)存在發(fā)動(dòng)機(jī)外部的油壺中，由機(jī)油泵抽出，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)前部左側(cè)的大型機(jī)油冷卻器冷卻后送回發(fā)動(dòng)機(jī)。省略油底殼后，發(fā)動(dòng)機(jī)重心降低70毫米，即使在4 G的橫向加速度下，機(jī)油也能準(zhǔn)確命中任何需要潤(rùn)滑的地方。變速箱和差速器油冷卻器也安裝在汽車前部的右側(cè)。

●離子流爆震監(jiān)測(cè)裝置

共有16個(gè)氣缸，也就是說，曲軸每旋轉(zhuǎn)45度，就有一個(gè)氣缸做功。較小的工作間隔角可以使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的運(yùn)行舒適性。在各種工況和載荷下，保持每個(gè)氣缸處于最佳工作狀態(tài)是非常必要的。安裝在氣缸上的傳統(tǒng)爆震傳感器顯然不能準(zhǔn)確檢測(cè)每個(gè)氣缸。

工程師給出的方案是離子流檢測(cè)技術(shù)。因?yàn)榛旌蠚庠谌紵^程中會(huì)釋放出帶電的離子，而量是由燃燒的質(zhì)量決定的，點(diǎn)火后離子流控制裝置會(huì)給火花塞施加一個(gè)恒定的電壓，使火花塞成為一個(gè)傳感器，通過它可以測(cè)量離子流，也就是電流，從而可以準(zhǔn)確判斷每個(gè)氣缸的燃燒情況。

輕量化技術(shù)也是這款發(fā)動(dòng)機(jī)高效率的秘密武器。由于采用輕質(zhì)材料，發(fā)動(dòng)機(jī)的重量/功率相對(duì)較低，內(nèi)部連桿、活塞等運(yùn)動(dòng)部件響應(yīng)更靈敏。因?yàn)橛?6個(gè)氣缸工作，所以只需要一個(gè)慣性小的飛輪。雖然是超級(jí)跑車，但從設(shè)計(jì)之初就考慮到了它的耐用性，氣缸工作面等離子噴涂有更好的耐磨性。

全文摘要:

如果有機(jī)會(huì)親手觸摸這個(gè)“怪物”，你可能會(huì)感受到冷艷外表下隱藏的火熱內(nèi)心，每一個(gè)細(xì)節(jié)都可以用細(xì)膩完美來形容。此時(shí)的它不僅僅是一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品，更像是凝聚了人類幾千年智慧和幾百年工業(yè)文明的能量體，最終將概念和假設(shè)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的科技人員才是最令人敬佩的人。