后面凯迪拉克虽在运动车型上很有建树,但其搭载的一直是雪佛兰的小缸体性能V8机型,原因主要是为节省财务支出以及小缸体V8的体积非常紧凑有益于节省前舱布置空间 。不过,这对于骨子里永远在骚动、不安于现状、需要证明自己能力和先进性的凯迪拉克来说并不满意 。所以,又一次,凯迪拉克重新研发了属于自己的V8机型——the Blackwing 黑翼,在2018年推出 , 搭载在凯迪拉克豪华中型轿车CT6的性能版——CT6-V上 。
不同于雪佛兰的小缸体系列,新的凯迪拉克V8想要更高的输出、更先进的技术 , 同时还达到更好的燃烧效率、不被成本过多限制,这款双涡轮增压DOHC+十字曲轴的凯迪拉克专属机型又一次成为了当时通用集团旗下最先进的V8发动机 。
性能、尺寸、成本对一台发动机来说是需要博弈的几个方面,即使是开发一款高性能的发动机,也不能太过“土豪”,在这过程中,需要工程师们的超凡智慧,我们来看看这台“黑翼”V8是怎么平衡这几点的 。
缸体的尺寸,需要尽可能的紧凑 , 包括高度、长度、宽度 。用了相对狭窄的96mm缸间距和215mm的缸体高度,为满足这个高度又保证曲轴轴瓦的性能 , 主轴承盖的螺栓设计成了一端倾斜 。
当然,紧凑的缸体同样也会影响到曲柄连杆机构的设计,而DOHL的结构也需要考虑缸盖还要占用不少空间,也就是需要减小连杆长度,但是为了兼顾中低扭性能、此发动机的冲程也不能短,也就是曲轴的旋转半径不能减?。?那势必对缸体宽度的缩小产生了难度 。下图是相关名词的简单示意图:
不过,“黑翼”项目的工程师们并没有因此妥协,而是勇敢地迎难而上 。不能减小曲轴转角半径 , 但是可以从轴颈直径入手 。曲轴主轴颈圆心和连杆颈圆心距离组成了曲轴旋转半径 , 也就是冲程 , 两者的直径却是影响缸体宽度的尺寸 。一般来说这两者的直径是一样的,但“黑翼”V8有更苛刻的目标,所以就需要更大胆更独特的设计 。在保证不减弱曲轴的刚度和强度所需要的两者重合度后,去增加主轴颈直径和减小连杆颈直径,最终拥有了更紧凑的缸体腹部宽度 。而减小连杆颈直径也能减小旋转质量,有益于减小一阶不平衡力矩的大小,可以使得曲轴的平衡块也更小,一举两得 。
下面两张表是FEV的数据,FEV作为一家资深内燃机研发供应商,与多家整车厂深入合作,如保时捷、BBA等,所以基本拥有市面上所有主流车企发动机的设计数据 。可以看到第一张图中 , “黑翼”V8的主轴颈直径基本超过了数据库中所有的车企发动机的主轴颈直径 , 而连杆颈直径却是小于数据库中所有连杆颈直径!
第二张图展现了“黑翼”V8保证了90mm的较长冲程 , 却是数据库中这个水平上连杆长度最小的!
这款发动机是通用的V8机型首次搭载双涡轮增压器 , 并且采用了“热V”结构 , 也就是增压器在两排气缸之间,并且催化器也安置在这块区域 。这样做的好处就是减少涡轮迟滞,让催化器也能更快起温改善排放 , 并带来了更紧凑的整机尺寸 。当然,这也是工程师克服布局障碍和工程工艺难度之后取得的结果 。
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