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[动力系统附件] 兰博基尼:创新技术打造独一无二的动力系统

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发表于 2015-10-1 12:26:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

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兰博基尼:创新技术打造独一无二的动力系统

兰博基尼:创新技术打造独一无二的动力系统

        兰博基尼V12发动机和ISR变速器总成

        兰博基尼的工程师们从零开始,以高超技术研制出6.5L排量、525kW输出功率、690Nm最大扭矩的全新V12发动机。作为超级跑车概念的强有力补充,兰博基尼还推出了全新的“兰博基尼ISR”手自一体变速器:以最短换挡时间、超低质量和更小体积,确保用户能享受到超级跑车联赛级别的驾驶乐趣。
        精华所在:全新V12发动机
        12缸发动机堪称王者,也是兰博基尼品牌的真正核心。Ferruccio Lamborghini先生在1964年推出的第一个作品(350GT)即采用了12缸发动机。该发动机所具有的创新性能,当时令人难以置信。
        这段光荣历史中又将出现一个新的里程碑——兰博基尼研发部已经开发出一个全新的、高性能动力系统;毫无疑问,这又将是另一个12缸的发动机,不仅仅是因为“12”这个数字所带来的特殊魔力。兰博基尼所惟一选择的是一个高转速的发动机:驾驶者右脚只要轻轻一点,汽车就会做出灵敏而又强劲的反应,这是保证超级跑车魅力的一个重要元素。正如广受赞誉的Gallardo发动机,10缸发动机最适合5L排量的车型;而对于6.5L排量的车型,12缸则是最为理想的选择。如气缸更少一些,将会使活塞和轴瓦变得更大、更沉,这将对发动机的高转速性能带来负面影响。
        全新12缸发动机的内部编号为L539。在该发动机研制过程中,其规格很快得以确定,但规格的具体制定则要求很高。自然,与Murciélago里的发动机相比,这一全新发动机可提供更大的动力和扭矩,同时还需具有更小、更轻的特性,以确保实现低重心。对超级跑车来说,轻质同强劲动力一样重要,而燃料消耗和废气排放水平也需大大降低。
        研发团队从零开始启动这项工作,他们通过现代化的系统和设备,在圣亚加塔·波隆尼展开了设计和研制工作,这项研发工作的成果即是V12发动机。该发动机采用经典的60°倾斜角设计,这是一个十分紧凑有力的结构。它的测量高度为665mm(含进气系统)。其宽度(包括排气歧管)848mm、长度784mm、重量235kg,这些数据低得令人叹服,与此同时发动机每千克质量可向外输出3hp的最大动力输出。
        新型发动机的曲轴箱由铝硅合金制成,为开放式结构,配有钢制缸套。其排量为6 498cm3,缸内空间103.5mm,内径95mm,行程76.4mm。短行程的设置特别有益于确保实现高转速、低内部摩擦的特性。研发人员也对氮化硬化锻造曲柄的轴承(重量为24.6kg)给予特别关注。
        两个四气门气缸盖也同样由砂铸铝硅合金制成,其质量很轻,各为21kg。12个活塞和轴瓦均由铸造合金及钢制成。转速在8 250r/min时,最大活塞速度每秒钟只有21m,远远低于Murciélago先前的动力系统。研发人员对燃料室进行精心打造,以实现燃料/空气混合物的最优滚流与燃烧。在11.8:1时,压缩比极高。进排气开启阀门的时间由电子控制。
        先进的热管理和优化的油循环
        这一高性能动力系统的热管理体系在工程上精细入微、完美无缺。发动机内的两个可转换水回路能确保实现迅速的预热,使摩擦降至最低并能很快地将催化转换器预热至操作温度。上述功能有益于降低燃料消耗和气体排放。只有在需要的时候,外部水冷却器才会转为回路。
        即使在极端的赛道条件下和横向加速出现情况较高的时候,油循环也可以通过干式系统使发动机保持绝对良好的状态。8个扫线用泵将油从系在曲柄轴上的底板中吸出。因此压力和扫气漏失得以减少约50%。高压油泵使系统保持润滑,而油/水冷却器和油/水辐射器在高负荷情况下将温度随时控制在要求范围之内。干式润滑系统的另一好处是:发动机可以安装在跑车的较低位置。与Murciélago的V12发动机相比,这一全新的发动机安装位置要低60mm,这也会带来重心和横向动力学方面的优势。
        从外部看,V12的主体为其进气系统(包括4个独立的节流阀)。而其内的情况也极为复杂,无论是在任何负载与发动机转速情况下,最优吸入路径均通过两个盖板、若干通道和一个旁通阀得以实现。因此,该系统得以实现良好力矩曲线,在转速范围内获得完美拉动力。
        12种声音汇成宏伟交响乐
        兰博基尼的工程师们也对排气系统给予了极大的关注,他们认为尽可能降低气体排放与实现完美无缺、欢快动听的兰博基尼之音同等重要。液压成形并具有隔热功能的三合一系统包含有3个预催化转换器和两个主催化转换器。排气管有两个独立的消声器:一个为低音,另一个为高音。
        经由发动机管理系统调节的阀门控制,它们对巨大的V12气缸交响乐产生的所有元素进行处理——包括低转速穿越城市时所发出的温和轰隆声到极致转速时的尖锐高音。
        完全独立开发的电子系统
        V12发动机的另一亮点是其电子发动机管理系统,该系统完全由兰博基尼工程师研制开发。系统的主要组成部分包括:主ECU、一个次级“智能执行器”和另外两个汽车黑匣子(发挥“智能传感器”的功能)。对此类发动机来说,速度代表着一切。一些ECU控制和连接功能由智能执行器来完成,这使ECU能够运作得更快。两个智能传感器随时对包括每一气缸点火燃烧在内的各种情况进行适时监测。火花塞(均由单个的点火线圈提供动力)可发挥“传感器”的作用。在每一次点火之后,两个辅助控制单元对功率信号进行监测,并立刻通过电离现象对燃料过程中的非常规情况进行识别。这一数据可用来对发动机管理进行持续优化,发动机性能与油耗均能受益。
        全方位的高性能表现
        所有这些技术上的亮点使得V12这一高性能的动力系统得以鹤立鸡群。该系统在转速8 250r/min时的最大输出功率为515kW,这一数据本身就是对其良好性能的最好证明。扭矩在5500r/min时达到690Nm的峰值。极优的扭矩曲线、任何情况下均能实现的强劲牵引力、灵敏的反应能力、精心调制却又极富感情的音响效果,使得L539得以成为最顶级的超级跑车动力系统。L539完全由兰博基尼内部开发,与此同时,这一动力系统从一开始到最后均在总部制造。其组装完全由具有高级资质的专家纯手工完成,每一个系统均在发动机检测试验台上接受了全面深入的终极测试和精细校准。
        创新性的伺服驱动机械式ISR变速器
        无论如何,这一超级跑车的性能与驾驶特性还不仅限于其发动机。变速器是其另一重要的元素。针对变速器的要求非常明确:变速率必须完美配置,使发动机输出最佳动力。为了展现最佳性能,变速的时间必须要短于眨眼;因此,操作过程必须简洁——通过方向盘后的两个具有人体工程学特性的变速杆完成。不管是在平稳的市内驾驶,或是在赛道上的激烈、快速行驶中,变速器均应在性能上满足驾驶员的需求。此外,兰博基尼的客户们期待能获得“富有驾驶乐趣”的变速体验,确保他们能够随时感受和理解跑车的任何脉动。工程师们开发这一动力系统的目标在此得到淋漓尽致的体现:即要打造全球“最富驾驶乐趣”的变速系统。
        基于以上所有的原因,研发部的工程师们选择自动变速器作为全新V12动力系统的“伙伴”——并给予其一个特别的名称:兰博基尼ISR变速器。这一自动变速器具有极为快捷的换挡速度——在重量和紧凑度方面具备等同于手动换挡的优势,与此同时,其换挡时间几乎要比双离合自动变速器少一半,而上述性能对超级跑车至关重要。
        全新动力系统具有七正一逆的双轴变速器。为了确保能够实现持久耐用的特性,该系统的同步器齿环由碳纤维制成,兰博基尼在碳纤维材料的应用方面具有丰富经验。变速器设计极为特别,独立换挡拨片,被称为ISR,这一设计使变速时间变得更短。
        对于传统的手动变速器,第二和第三变速器均并排安装在一起。当驾驶员想要换挡的时候,带有同步器装置的啮合套沿着换挡杆经空挡移至第三挡。在进入第三挡之前,需确保第二挡脱离,这需要两倍的距离和时间。
        正因为有了兰博基尼ISR变速器,这一进程变得更快捷,第二和第三变速器齿轮彼此脱离后,独立变速杆立即激活换挡离合器。现在整个换挡进程几乎同时进行,其中一个变速杆脱离当前的齿轮后,第二个变速杆早已与下一个齿轮进行了啮合。因为上述进程部分重叠,机械距离大为减少,换挡时间也大大缩短。总的来说,兰博基尼ISR比Gallardo E-gear变速器换挡时间要快40%。这也是全球最快的手自一体变速器之一。
        结构紧凑,质量超轻
        全新的变速系统有四个独立的变速杆,其确切位置由感应器适时监测。它们的操作通过液压执行元件完成,系统压力高达6MPa,以确保实现必要的操作速度。该系统总共有7个液压阀,由电动泵提供压力,双盘式离合器由液压驱动。所有的系统元件均被装置在一个机壳之内。变速器总重只有70kg,这是该系统独特的优势,特别是与同类的双盘式离合器相比,这一优势更明显。
        三个操作模式贯穿所有驾驶情况
        兰博基尼驾驶员可选择三种操作模式:Strada(道路)可提供舒适导向型的换挡操作,同时也可选择全自动模式;Sport(运动)模式在换挡点和换挡时间方面具有极富活力的设置;Corsa(赛道)模式可为赛道行驶提供最佳的换挡策略,这一模式还可提供起步控制,即实现最佳起步加速的自动功能。
        一体化的电子控制系统
        要想拥有优异的性能,快捷的通信架构不可或缺:这一通信架构由多个动力系统电子控制单元组成,同时将整个动力系统视为一个整体。该动力系统的另一亮点是前轮全电子控制连结装置:它能够持续地将合适的扭矩分布到前轮,帮助驾驶员实现最佳性能。分配至前轮的扭矩持续可变。
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