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奔馳AMG Project ONE動力這麼強,怎麼做到的?
這屆法蘭克福車展,奔馳推出的AMG 50周年紀念款車型 Project ONE,受到的關注度很高。原因主要有兩個:首先是貴,隻限量生產275台,售價227萬歐元。
其次數據太強悍,這款車搭載了本應隻出現在賽道上的F1賽車發動機,綜合功率將超過1014馬力,百公裏加速2秒內,而0到200公裏加速也隻需要6秒。更不可思議的是,這個車發動機排量僅僅為1.6升,配合著4台電機。
那麼問題來了,這款跑車是如何使得動力如此強悍的呢?
首先,AMG Project ONE 的動力係統由一台1.6T V6渦輪增壓發動機和4台電動機組成的混動係統。這台發動機源自F1 錦標賽2015賽季的比賽用發動機。劉易斯·漢密爾頓也是憑借著這款發動機,出色的性能贏得了該年度的錦標賽冠軍。
根據奔馳發布的數據,1.6T增壓發動機加上4個電機,綜合功率達到746kW。 4個電機中一個電機為渦輪提供泵氣助力,為90kW。 這台電機是不參與直接做工驅動整車的,是為電子渦輪提供動力源,另外三個為120kW,可以直接給整車提供動力。這套混動模式為並聯的模式。
而並聯模式的好處是能量損失較小,每個電機可以單獨驅動整車,除開傳遞損失和係統誤差,可以用疊加的方式來計算功率總和。這套動力係統綜合功率為746kW左右,減去三個電機的疊加功率360kW,因此,這款1.6升渦輪增壓發動機將達到386kW。
是不是很離譜?這是常規發動機想都不敢想的事情,386kW一般需要4L以上排量的發動機才可以做到,但卻在1.6L排量的發動機上得以實現,就好像一個3歲兒童的舉起了80公斤的重物一樣。
常規1.6L的NA發動機最高功率也隻有90kW左右,轉速為6000轉每分鍾,如果轉速升高2倍變為12000轉,單位時間做功的次數就是原來的2倍。再加上渦輪增壓,提高40%的功率,將可以達到252kW。
那麼奔馳的這款發動機是怎麼做到386Kw的呢?這台擁有顆F1心髒的AMG,不僅用廢氣來驅動渦輪來增加進氣密度,還有90kW的電機來驅動電動渦輪來增加進氣密度,這樣就完全有可能達到386kW。
這就是Super Engine擁有超級力量的秘密武器,但隨之要解決非常多的問題才可以讓此發動機正常運行。 第一就是慣性力,隨著發動機轉速的提高,一般活塞的平均速度為7-12M/S,加速度可達200個G左右,而Super Engine的轉速是常規1.6L發動機的2倍甚至更多。如果按照常規設計的話,加速度可達400個G,這對於發動機的設計挑戰巨大。
要克服這麼大的慣性力,Super Engine是怎麼做的? 首先這是一台V6發動機,V型發動機的好處,對整車來說,可以降低重心,另外NVH效果較好。而對發動機來說,首先是V型發動機可以把慣性力分解到了水平麵的兩個對立方向,慣性力可以相互抵消。所以隻需克服垂直方向的分量。
其次,1.6L分成了6個缸,每缸的容積從0.4L縮減到0.266L,。活塞、連杆的質量,體積可以做的更小,所以轉速可以得到提高,慣性力可以降低。
另外,曲軸的力臂為活塞行程的1/2,由此Super Engine的行程必須做到盡可能的短,F1發動機一般會將缸徑/行程為設定在2.5,這樣在高轉速下,慣性力將得到降低。
還有就是氣門係統,常規的凸輪軸驅動彈簧氣門的開啟和關閉,已經不能滿足這麼高轉速下的可靠性要求,加上彈簧力衰減性,常規的鋼製彈簧完全不能勝任這項工作。 所以必須單獨配裝一個高壓氮氣壓力罐,用ECU計算電磁閥門開閉時間控製壓力罐的壓力釋放氣體推動氣門機構,從而使氣門快速進行往複運動。
Super Engine每分鍾12000轉的轉速,火花塞每秒鍾點火200次,氣門每秒開閉200次,對這些核心零部件的強度,可靠性要求,以及冷卻係統,潤滑係統,ECU設計點火的精度都要求非常高,其中材料的選擇鈦合金就是不二之選。
這裏需要強調下,這台車的中冷係統,進氣密度增加和溫度是成正比的。1.6L排量的發動機單位時間內吸入4.5L發動機的進氣量,按照常規換算,進氣壓力將會達到3 bar左右,渦後的溫度將比傳統增壓發動機高很多,必然也需要對中冷係統做出專門設計來冷卻進氣溫度。
一般F1賽車的使用壽命就是1000公裏甚至跑道完成後就over了,這是設計理念不同造成的,F1就是為了追求極致速度,從而贏得比賽。把發動機轉速設計到15000轉以上,犧牲其他性能來提升車速,如所有零部件的降重,就不會考慮它的可靠性,因為贏得比賽重於一切。
而AMG Project ONE發動機使用壽命為5萬公裏,比F1 的1000公裏的使用壽命還是提高了很多。我想原因主要有兩點:第一,發動機轉速降低到11000轉左右,所以零部件的使用環境要比F1要溫和得多;第二,車的使用環境,F1在賽道上基本是最大功率在跑,把F1的最大潛能充分發揮出來,而AMG Project ONE 不可能在生命周期之內都在全速行駛,而應有自己的耐久工況規範。
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終上,奔馳將F1上的賽事技術下放民用領域,帶給我們這樣一款高性能產品。在我看來,這隻是為了AMG成立50周年發放的一個高端紀念品,讓世人知曉奔馳的技術,從而仰望。但並沒沒有做到真正的民用話,5萬公裏,常規車隻是保養了3~5次,AMG Project ONE卻不得不換動力總成才能繼續使用,另外,純電動模式隻有續航20公裏,比較雞肋。
所以,AMG Project ONE能在發動機可靠性,電池技術上提高一個台階才能算真正的民用化。
最後更新:2017-10-08 03:48:22
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