为什么宾利、劳斯莱斯、迈巴赫大多使用5L以上的12缸发动机,但马力却很小,也就500左右甚至不到?

实际上现如今使用5.0L以上发动机的只有劳斯莱斯和宾利,如今的迈巴赫已经开始使用3.0T涡轮增压发动机了。即便是宾利大部分车型所采用的也是4.0T发动机,只有个别车型采用6.0T发动机。只有劳斯莱斯一枝独秀采用6.7T发动机,其它顶级豪华车用5.0L以上发动机已经很少见了。

那么这些大排量增压发动机拥有500多匹马力,小么?或许只有在键盘侠眼里500多匹马力算小。只不过这些顶级旗舰礼宾车型的大排量发动机升功率没有那些超跑、运动车型高罢了。但问题是不同的车型有着截然不同的侧重点,受众群体的需求也是完全不同的。选择劳斯莱斯是为了追求马力么?劳斯莱斯的用户就不能再买一辆法拉利么?

所以道理很简单,劳斯莱斯、宾利的受众群体所需要的并不是极致的动力,而更看重的是排面、舒适、安静。动力方面只要够用就行,提供一个差不多的总功率就可以,至于升功率有多大那根本不是劳斯莱斯客户所考虑的。接近600匹的马力,800nm以上的扭矩拖动一个2.5吨左右的汽车太简单,所以提速即便进不了5秒,但也不慢。

旗舰级商务车(礼宾车)的需求点

实际上以前的劳斯莱斯、宾利、迈巴赫均配备6.0L发动机,至少在自然吸气时代这样的配备几乎是不成文的标准。但现如今涡轮增压技术逐渐成熟、普及,4.0T发动机的性能已经可以轻松超越当年的6.0L自吸,不妨看看现如今的5.0L以上美式V8,所能提供的马力也仅在459-550匹之间。所以很多顶级豪华车包括一些超跑都顺应趋势玩起了涡轮增压发动机。

如法拉利车系大部分是3.9T,能提供700匹以上的马力。如宾利、迈巴赫如今大都使用开始使用4.0T、3.0T发动机,依然保持全系6.7T发动机的只有劳斯莱斯。目的就在于劳斯莱斯乘用车领域中独一无二的地位,宝马4.4T发动机S63在G-power升级后,功率已经达到611kw(830匹马力),扭矩更是突破了1000nm。这样的数据怎么看都比排量6.7T的N74发动机更强。

但劳斯莱斯用的依然是6.7T,因为它是V12发动机,因为它可以利用自身排量大的优势降低涡轮增压系统的压力值。使得车辆在行驶过程中更加平顺、安静、舒适。可能朋友们都知道涡轮增压发动机存在迟滞,但大排量配小惯量涡轮可以把迟滞消弱到乘坐者感受不到的程度,简单说就是排量越大、涡轮惯量越小,越具备自然吸气特性。反之排量越小、涡轮惯量越大,迟滞感越明显、越容易产生打鸡血的感觉。

追求更高升功率的弊端

可以说宾利的6.0T、劳斯莱斯的6.7T发动机的升功率都不拔尖,可能有朋友会疑惑什么是升功率?如宝马的6.7T发动机,只能提供600匹的马力,它的升功率=600/6.7=89.5匹马力/升。这样的数据不如EA888 380,2.0T提供220匹马力,升功率高达110匹。更不用说升功率200匹的小怪兽M133了。由此可见顶级豪车所选择的大排量增压发动机升功率都很差,犹如朋友们戏称的“涡轮减压”,因为连一些高性能的自吸都不如。

但这就不是比拼升功率、性能的问题,涡轮增压最大的优势就在于为每一个循环增加进气量。发动机每个循环获得的空气越多,所能烧的油越多、所产生的力量越大(乘上曲柄半径就是扭矩)、单位时间内的功率就越高。从理论上看增压系统所能提供的压力无限大,发动机的峰值功率无限高,当然这要建立缸体所能承受的条件下。

那么2.0T输出600匹马力与6.7T输出600匹马力有什么差异?给2.0T打3、4个Bar马力可以轻松上600匹。但能提供3、4个大气压的涡轮增压器太大了,2.0L排量每循环所能排出的废气真的很难在短时间内让涡轮叶片飞速旋转,涡轮转速攀升越慢,压力提升得就越慢,而达到理想工况(较好的压力,不一定进入扭矩平原)所需要的时间越长,这段时间就称之为迟滞期。

如上图所示升功率高达200匹的2.0T发动机峰值扭矩在4750-5000转之间出现,而最尴尬的是扭矩平原只维持了250转。而前4000转可以简单理解为增压系统蓄力的过程,当然并不是说4750转前增压系统就没压力,只是压力很小、压力提升所跨越的转速范围太大,所以这款机器迟滞一定很严重,也就是说1、2千转时肉得离谱,3500转-4750转之间时开始有打鸡血般的爆发。

如上图所示劳斯莱斯6.7T发动机,转速进入1600转时即进入扭矩平原(峰值),也就是说增压系统压力从0-峰值的过程所需要的转速跨度只有800转(怠速800转),也就是说只要轻轻一踩油门增压系统压力就瞬间提升,车辆获得充足的扭矩完成起步,继续给点油门即可进入峰值扭矩平原,这个过程转换的非常快,从而尽可能的减少了迟滞对乘坐者的影响。所以大排量配小涡轮,平顺趋势越发接近于自吸,反之小排量配大涡轮将是极致的突兀、冲击感很强。

噪音的控制

发动机单次循环产生的扭矩、单位时间内多次循环计算出的功率皆与燃烧的燃油量成正比例关系。也就是说发动机同样输出400匹的马力,V12发动机单缸燃油消耗量要比L4发动机单缸燃油消耗量小得多。而发动机的运行本就可以看作是燃油在燃烧室内进行可控的爆炸,爆炸的声音大小则取决于每循环所烧的燃油量。

也就是说单次循环燃烧的油越多,产生的噪音越大(炸药越多,声音越大)。也就是说同样输出400匹,2.0T是单缸200分贝以上依次产生,那么V12发动机则是单缸140分贝左右依次产生,且缸多做功更密集、声音连续性更强(发声间隙越大,对听力的干扰越直接)。所以输出同样多的功率,排量大、缸数多的发动机噪音越可控,排量越小、缸越少的机器声音越刺耳。

路面上很多小排量车改大号涡轮,油门稍微大些就会产生扑啦、扑啦的噪音,原因就是因为每次循环中单缸烧得油太多。所以为了NVH、为了平顺性,旗舰级商务轿车均会选择大排量发动机确保充足的基础性能,适当压榨性能来弥补低转速时扭矩不足问题,而不会做极限压榨(3.9T拉700匹与6.7T拉600匹是两种感觉),因为完全没有这种层面的需求。

普通的家用车排量小,所能提供的基础动力不足,所以上了增压系统往往会大幅度的压榨动力,同时也让数据更排量。而劳斯莱斯这类车的发动机本身就具备很高的排量,基础动力已经足够了,6.0L自吸都足够拽动劳斯莱斯了,6.7T还有必要去压榨动力么?装上两颗小涡轮本质上就是为了改善低转速下的扭矩,毕竟是接近3吨的车子,更充足的扭矩可以让起步变得更顺畅。

总而言之劳斯莱斯、宾利这类车的马力并不小,只是发动机没有做激进的调校所以不能输出极致的高功率。但对于这类车而言超高的功率并没有任何价值,反之平顺、安静以及舒适才最为重要。要想让发动机足够平顺且保证低转速时扭矩充足,那么大排量配小涡轮是最合理的选择。还知道10万、20万的车子买的是实用,50-100玩的车子买的是性能,而200万、300万以上的车子买得就是个排面。侧重点不同,所以旗舰级商务轿车不需要调校激进的发动机,更高的升功率对于这类车而言一文不值。




发动机输出扭矩是燃烧产生扭矩减去发动机阻力(包括泵气损失,发动机摩擦力,发动机负件损耗),12缸近七升一个缸也是0.5升左右,和2.0T差不多,但它的阻力却是2.0T三倍左右,输出的当然就少了。




虽然很多人说这些大排量发动机马力低的原因是由于这些超豪华车的使用特点决定的,他们更关注平顺和优雅。但是,实际上没有人不想要更大的马力,即使完全不用放在那里吹牛逼也是一种价值。


德系三强的这些12缸发动机马力低的根本原因是他们的平台太老了,他们全部都是由悠久历史的自然吸气12缸发动机平台发展而来的,考虑到12缸发动机巨大的研发投入以及极其稀少的销量,在汽车也最近10年的电气化转型过程中,没有人想投资开发新的12缸发动机,这些超豪华车保留12缸动力完全是一种营销需要,作为奢侈品,12缸代表了独特和高逼格。

1.宾利的W12发动机

宾利上使用的W12发动机来自大众,W12发动机作为大众的独特技术,一直是大众集团技术象征和旗舰动力。



2017年最新2技术升级版本的W12 TSI,排量6.0L。额定功率635马力(467kW),峰值扭矩可以达到900N·m。虽然是双涡轮增压,但升功率只有77kW/L,对于这个增压发动机升功率接近100kW/L的时代,相对于6.0L的排量,这个性能确实算不上优秀。


这台W12虽然在2017年进行了最新的升级,但是其平台仍然是大众上个世纪开发的W12自然吸气发动机,老旧的平台和结构限制了W12性能的提升。


宾利最近发布的Mulliner Batur概念车(下图)上对这台大名鼎鼎的 6.0 升 W12 又进行了一次性能提升,最大功率从635匹提升至740 匹(544kW),最大扭矩从900Nm提升至1000Nm。这基本是这台W12的极限了,同样应该也是这台W12的终点,后面宾利也要放弃W12发动机了。


2.宝马劳斯莱斯V12发动机

劳斯莱斯的V12来自宝马,目前宝马V12双涡轮增压发动机的代号为N74。N74发动机2008年发布,曾经代表了宝马发动机性能的顶峰,距今也已经有14年的时间了。



N74包含了几个排量版本,专门为劳斯莱斯开发的特殊版本代号N74B68,排量在6.749L,也就是6¾升。这是为了传承劳斯莱斯早期的著名6¾升排量(实际上那台劳斯莱斯经典的发动机是V8)。


N74在发布后在2016年进行了一次升级,也就是N74TU技术升级版:最大功率446千瓦,峰值扭矩800Nm。


下图中可以看到比之前的N74有较大的提升,但是,其实上其升功率还不足75kW/L,可以说是相当低的水平。而且这台V12的性能其实已经比宝马最新版本M的S63 V8发动机的460千瓦的水平超越了。这意味着从宝马内部目前定位来看,这台V12更多只是身份的象征了。


3.奔驰迈巴赫V12发动机

现在迈巴赫上使用的12缸发动机是奔驰代号M279的V12发动机,这台发动机发布至今已经有10年了,奔驰并未对其进行过大的升级。如果追溯到这个平台之前的V12版本M275的话,那历史就更久远了。



实际上,随着排放法规的加严,奔驰甚至不得不降低这台V12的功率来满足新的排放法规。比如全新S680的V12发动机比之前的版本额定功率就有所下降,从原来的463kW降低到了目前的450kW。升功率仅仅只有75kW/L的水平,比普通自然吸气发动机的升功率水平高不了多少。不过1000Nm的峰值扭矩才是双涡轮增压V12的价值所在。


这台V12技术上是比较老旧的,说是经典也可以。采用的还是气道喷射技术,连直喷都没有。

气门机构上也是采用的奔驰上世纪开发的每个汽缸3气门双火花塞,单顶置凸轮轴的设计。双凸轮轴,4气门这些目前随便一台发动机都标配的技术甚至奔驰M279都还没有使用。这种技术下,性能必然不会太突出。


同样,这台V12的性能早已被奔驰AMG V8的性能超越了。这台V12从技术上早已经不代表奔驰的顶尖水平了,仅仅是作为身份的象征而保留。


总结一下:

并不是不想提升性能,是因为平台老旧,想提升难度太大。同时12缸技术复杂,开发新款投入巨大,在目前电动化的大潮下完全没有意义。




一般我们都会认为发动机排量越大其功率也越大,但现实中并不是这样的。

比如奔驰的M139发动机,2.0T发动机,最大功率310千瓦。照这个比例,6.0T的发动机功率应该达到620千瓦才对。

而实际上6.0排量的发动机功率远达不到这个水平。比如迈巴赫的6.0T发动机,最大功率才450千瓦。

为什么会有这种现象呢?其实主要原因有以下两点:

1、排量增加后动力的损耗率也增加了

现在不是特别流行新能源车么,新能源车的电池容量越大续航越远,但你把电池包容量增加一倍并不能使续航里程增加一倍。

原因很简单:电池包增加以后重量也随着增加了,有很大一部分电量都用来拉电池包了,而且电池包本身也有内阻,也会消耗一部分电量。所以就算容量提升一倍也无法实现续航里程的翻倍。

对于发动机来说也一样,排量增加的同时发动机各零部件的尺寸、数量也随之增加,导致损耗也增加。

比如奔驰的2.0T有四个缸,而迈巴赫的6.0T有12个缸,活塞摩擦面积增加,曲轴、活塞、连杆等运动部件的运动惯量也增加了,润滑系统、冷却系统更庞大,需要更大的机油泵和水泵,等等这些因素都导致排量提升后损耗也跟着提升,因此功率就不可能成比例地增长。

2、排气温度的原因

因为以上两款发动机都是涡轮增压发动机,想获得高功率就需要尽可能高的转速同时在高转速下有尽可能高的扭矩,增压技术可以实现这个目标。但是增压后相同容积的燃烧室内充入了更多的混合气,由于混合气燃烧的速度不会变,而高转速时留给燃烧的时间更短,所以此时废气不仅量大,温度也更高,这时候就要考虑增压器的承受能力了。

2.0T的废气量必然比6.0T少,废气中的热量也更少,所以2.0T发动机能达到更高的转速,而且在高转速下增压器还能维持一定的增压压力来维持大扭矩,因此其功率容易做得更高。而6.0T排量太大了,如果硬要拉高转速的话估计高温废气能把涡轮给烤化了,所以当排量大到一定程度后排气温度就成了限制大排量发动机功率进一步提升的重要因素了。

3、对动力的需求不同

一般使用2.0T发动机的都是家用车,很少有哪个豪车装个2.0T的发动机。家用车对发动机的要求更苛刻,既要低转速时动力好省油,还得有不错的加速表现来吸引消费者,所以工程师会尽可能照顾高中低转速的动力性。

而豪车对发动机的需求或许会有所不同,它们往往更注重低转速的充足动力,这样行驶起来安静沉稳,从容不迫。行驶中遇到上坡,发动机转速都不带动的,想提速了油门踩下去后动力马上跟上来,都不用降档,这才符合豪车的气质。你见过哪辆豪车爬坡时还得挂个低挡位把转速拉到好几千?你又见过哪个豪车天天在红绿灯路口跟别人比起步?这都不是豪车干的活,所以豪车的发动机就没必要投入太大成本去优化高转速的扭矩从而提升最大功率了。

正是以上三个因素的影响才导致豪车的大排量发动机功率都不是特别高。




多缸体发动机能有效减少发动机带来的震动。

发动机最初是L型三缸四缸发动机,缸体垂直地面,在原来汽车制造技术没有现在这么发达的前提下,特别是避震,还不能有效的抵消发动机活塞运动带来的上下震动。车辆会明显的上下晃动的感觉!这里带来一个小故事,据当年授课的老师说,一汽当年在长春造出来的第一台自主研发的轿车,是由林彪使用!而不是毛主席。原因是,因为林彪在长期的战争伤害导致他要在这样的带震动的物体上才能睡觉!于是毛主席把车送给了他!

后来,人们研发出V型发动机,这个发动机的研发主要是为了利用力学原理来消除使得车体明显趋于平和。所以,刚研发出来的V6V8都是使用在豪车上。只有高端车和高端客户追求舒适感的才配备这么高端的发动机!当然,也是为了带来更强劲的动力!

再后来,出现了平排的发动。车辆在刹车锁死的情况下,平排的发动机缸体对向活塞运动更加有效地抵消发动机在工作状态给车辆带来的震动感!使得车辆更加舒适!

因而,多缸体发动机更大程度上考虑了自身活塞运动导致的震动抵消!豪车,不但需要马力!更多追求了驾驶员和乘客的舒适度!!

感恩多年前那一节车辆知识选修课!!!

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页面更新:2024-03-20

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