8.0升W16發(fā)動機引領(lǐng)布加迪hyper sports car的發(fā)展已有近20年歷史。作為世界上唯一在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用的16缸發(fā)動機,它是名副其實的工程杰作,其本身已經(jīng)成為了一個標(biāo)志。通過本文,讓我們回顧其演變與發(fā)展的歷史,向有史以來最值得銘記的動力系統(tǒng)致敬。
16缸,排量8升,1001馬力。2005年,布加迪首次公布威航16.4發(fā)動機的技術(shù)細節(jié)便轟動世界——汽車制造的破局者誕生了。它不同于以前所有量產(chǎn)車中的發(fā)動機,如此強大又如此緊湊,既能輕松巡航又能刷新加速記錄。它的動力輸出在當(dāng)時是無與倫比的:零百加速時間僅為2.5秒,最高時速超過400公里/小時。威航16.4的投產(chǎn),標(biāo)志著布加迪取得了開創(chuàng)性的成就,也標(biāo)志著一個全新的汽車級別也由此誕生——威航是世界上第一輛“hyper sports car”。如果沒有W16發(fā)動機,它就不可能出現(xiàn)。
布加迪在2016年3月發(fā)布了威航的繼任者Chiron,并再次帶來了驚艷的成果——威航的動力值曾被認為是公路車無法達到的,但在Chiron上,這一數(shù)字再被超越了約50%。毫無疑問,Chiron依然與威航一樣搭載8.0升W16發(fā)動機,配備四個渦輪增壓器,但新性能水平的實現(xiàn)意味著每一個部件都經(jīng)過了重新審視。其中最重要的是,安裝的更大的渦輪增壓器和帶有32個噴射閥的雙聯(lián)燃料噴射系統(tǒng),并且更多地使用碳和鈦抵消了重量上的增加。W16發(fā)動機最初的輸出功率為1500馬力,后期可增加到1600馬力,其最大扭矩為1600牛米。這一切再次改變了高性能汽車的歷史進程。
W16發(fā)動機:創(chuàng)世制作
它的發(fā)展是一個漫長的過程。1997年,杰出的工程師費迪南德·皮耶希(Ferdinand Karl Pi?ch),時任大眾汽車公司管理委員會主席,向大眾發(fā)動機研發(fā)主管卡爾·海因茨·諾伊曼(Karl- heinz Neumann)提出了最初的想法,他在乘坐從東京到大阪的新干線高速列車時在一個信封上畫了出來。他暢想了一款18缸的發(fā)動機,但后來被修改成為我們今天所知的W16。這是對埃托里·布加迪親自開發(fā)的16缸發(fā)動機的致敬。
格雷戈爾格里斯(Gregor Gries)是布加迪20年前品牌重建時的第一批員工之一,直到2022年2月,他一直擔(dān)任公司的技術(shù)發(fā)展主管,他回憶說:“當(dāng)時,沒有人真正相信會有一輛擁有1000馬力的公路汽車。我們想證明我們可以建造一個既強大,而且易于控制的發(fā)動機?!惫こ處焸儚牧汩_始?!拔覀儽仨殞γ恳粋€部件進行基礎(chǔ)開發(fā);每一個車輛部件都必須重新建造和測試——甚至是發(fā)動機測試臺。我們唯一沒有改變的是我們用于繪圖的鉛筆,"格雷戈爾·格里斯笑著說。"我們覺得自己像當(dāng)年的埃托里·布加迪——他也總是開發(fā)自己的工具"。
工程師們將費迪南德·皮耶希在信封上畫的草圖的想法轉(zhuǎn)化為了生產(chǎn)現(xiàn)實。該發(fā)動機的體積小于V12發(fā)動機,重約400公斤,其緊湊的尺寸得益于獨特的“W”形氣缸排列。兩個八缸的缸體以90度夾角組合在一起,由四個渦輪增壓器提供動力。但是,卡爾·海因茨·諾伊曼和他的團隊在將W16轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實時所面臨的挑戰(zhàn)是巨大的。
諾伊曼說:“那時候,還沒有關(guān)于超過12缸的量產(chǎn)發(fā)動機或時速超過350公里/小時的量產(chǎn)汽車的文獻或經(jīng)驗數(shù)據(jù)。有一件事被證明是特別令人頭疼的——保持汽車貼合地面,并持續(xù)在公路上輸出動力,在如此高速下,這并不容易。但如果向世人證明能夠制造出一款更夠?qū)崿F(xiàn)這一點的引擎,那真是太酷了。當(dāng)W16最終投入使用時,我有一種真正的滿足感?!?/p>
W16發(fā)動機的演變
要使這臺發(fā)動機運轉(zhuǎn)起來,需要3500多個獨立部件,每個部件都是手工組裝的,而且工作全程由測試計算機監(jiān)控。在2001年的首次測試中,雙渦輪增壓發(fā)動機在一開始就達到了所需的1000+1馬力——在理論和執(zhí)行力上都是最好的。但是,由于發(fā)動機性能的突飛猛進,傳統(tǒng)的發(fā)動機測試臺和通風(fēng)系統(tǒng)無法應(yīng)適應(yīng)新的W16發(fā)動機,必須專門開發(fā)新通風(fēng)系統(tǒng)。還有一些以前生產(chǎn)車輛不曾出現(xiàn)的新要求,如非常熱的 廢氣需要的通道。最終,汽車行業(yè)前所未有的鈦制排氣系統(tǒng)成為了解決方案的一部分。
在性能得到保證后,工程師們將注意力轉(zhuǎn)向了平穩(wěn)性和可靠性。由于16缸的設(shè)置提供了天然的平穩(wěn)運行,用傳統(tǒng)方法檢測發(fā)動機的失火或敲擊聲是不可靠的。因此,布加迪開發(fā)了布加迪離子電流感應(yīng)系統(tǒng)(BIS),以監(jiān)測每個火花塞上流動的離子電流。如果系統(tǒng)檢測到爆燃或誤燃,點火時間就會變慢,汽缸停用或增壓壓力降低。每一個氣缸都可以在其極限性能下運行?!皬囊婚_始,我們的目標(biāo)就是以穩(wěn)定、清潔的方式產(chǎn)生最大的發(fā)動機性能,”布加迪前研發(fā)主管格雷戈爾格里斯解釋道。自布加迪品牌重建以來,他一直負責(zé)發(fā)動機和變速箱的研發(fā)。
冷卻系統(tǒng)對W16發(fā)動機持續(xù)的可靠性至關(guān)重要。正如所期望的那樣,它的設(shè)計規(guī)模在汽車工業(yè)中是前所未有的。作為一個復(fù)雜的水冷系統(tǒng),它具有兩個水循環(huán),即使在極端全負荷情況下,也能使W16保持在所需的溫度范圍內(nèi)。40升的水在高溫循環(huán)中流動,通過前端的三個冷卻器,使發(fā)動機保持在正常的工作溫度。帶有獨立水泵的低溫循環(huán)包含15升冷卻水,在發(fā)動機上的兩個熱交換器中使渦輪增壓器加熱的增壓空氣降低多達130度。此外,差速器油、變速器油和發(fā)動機油也各有一個冷卻器,還有一個空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器。威航的W16是縱向安裝的中置發(fā)動機,位于發(fā)動機前部的七速雙離合變速箱。
添加渦輪增壓器通常是為了提高小型發(fā)動機的功率。就布加迪而言,基本的發(fā)動機已經(jīng)保證了足夠的動力輸出,四個渦輪增壓器附加在這堅實的基礎(chǔ)之上,成就了無與倫比?!芭cW16發(fā)動機一起上路意味著擁有著無限的動力和性能。無論速度如何,發(fā)動機都仍有保留來實現(xiàn)任何情況下額外加速。當(dāng)從巡航快速切換到高速行駛時,W16會保持平穩(wěn)和威嚴(yán),不會感到緊張。布加迪的高級駕駛員Pierre-Henri Raphanel表示:“正是這種獨特的無限性讓我們的客戶為之著迷?!彼呀?jīng)駕駛威航和Chiron行駛了超過10萬公里。
通過威航16.4發(fā)動機,布加迪甚至在量產(chǎn)之前就表明,只有卓越的團隊才能實現(xiàn)這一發(fā)動機概念。布加迪汽車公司總裁Christophe Piochon說:“憑借員工們的不懈努力,這款杰出的發(fā)動機才能在多年來一次又一次地得到改進、重新設(shè)計和完善?!彼两袢詫γ總€人永不放棄的堅定意志贊不絕口。這款獨特的引擎詮釋了布加迪的信條:“如果可比,它不再是布加迪?!?/p>
發(fā)動機的聲音與發(fā)動機本身一樣獨特。由于采用了完全獨立的不對稱點火順序,點火間隙僅為45度,其聲音不同于他任何發(fā)動機概念。在低負荷范圍內(nèi)聲音平衡而舒適,隨著負荷的增加,引擎逐漸成為咆哮的猛獸。所有這些都沒有機械噪音干擾。
多年來,工程師們繼續(xù)優(yōu)化該發(fā)動機。通過擴大渦輪增壓器和許多其他修改,W16發(fā)動機從2010年開始搭載在威航16.4 Super Sport提供1200馬力。同年,Super Sport創(chuàng)造了431.072公里/小時的速度記錄,成為最快的公路合法超級跑車,也為自己贏得了進入吉尼斯世界紀(jì)錄的機會。
Chiron的進一步發(fā)展
威航16.4和它的衍生車型Grand Sport,Super Sport和Grand Sport Vitesse已經(jīng)成為珍貴的收藏品。在一款車型的全面開始生產(chǎn)時,布加迪已經(jīng)在考慮后續(xù)車型的研發(fā)。該品牌和產(chǎn)品已經(jīng)改變了性能車的格局——速度至上、優(yōu)雅、可靠、豪華和獨一無二。
對于Chiron,工程師們面臨的挑戰(zhàn)是開發(fā)一款同樣復(fù)雜、但更豪華、更強大的后繼車型。為了使W16更強大、更消音、更有修養(yǎng),他們再次拓寬技術(shù)上可行性的界限。曾任布加迪發(fā)動機開發(fā)主管的Tilo Fürstenberg回憶道:“在相同尺寸和發(fā)動機重量的基礎(chǔ)上,我們不僅想要提高功率輸出,還想改善聲學(xué)、耗能和排放。”
工程師們唯一保留的是緊湊的發(fā)動機形狀和73毫米的螺距,其他一切都被重新研發(fā)。最終,一個嶄新、安靜、高效、強大的1500馬力發(fā)動機,擁有更直接的響應(yīng)和傳遞功率,以前所未有的方式驚艷面世。在功率上,這相當(dāng)于比威航16.4原始基礎(chǔ)發(fā)動機開發(fā)增加了50%,比威航16.4 Super Sport增加了約24%。
引入順序式渦輪增壓
該發(fā)動機的大部分新性能來自于具有特殊的新型順序渦輪增壓的廢氣渦輪增壓器。輸出功率最初增加到1500馬力,對于Chiron Super Sport和Centodieci,增加100馬力至1600馬力,這需要四個廢氣渦輪增壓器。每個增壓器必須為大約380馬力提供足夠的空氣流量。這要歸功于兩級渦輪增壓(順序渦輪增壓),兩個渦輪增壓器相繼發(fā)揮作用。這些渦輪增壓器比威航的大69%。
只有當(dāng)四個渦輪增壓器(每排氣缸各兩個)都在使用時,發(fā)動機才能實現(xiàn)最大的輸出功率。在Chiron上,永久運行的廢氣渦輪增壓器和可停用的廢氣渦輪增壓器尺寸相同,這對于穩(wěn)定的扭矩路徑非常理想,不會出現(xiàn)任何明顯的下降。作為這一操作的一部分,排氣閥必須能夠承受980攝氏度的溫度,同時保持完全的流動性——因此,布加迪使用了一種特殊的高溫合金材料作為主要部件。
開發(fā)工作得到了回報。Chiron Super Sport 300+在2019年打破了速度記錄,成為第一輛超過300英里/小時大關(guān)的量產(chǎn)車。Chiron Super Sport 300+的速度達到了每小時304.773英里(490.484公里/小時),是目前最快的量產(chǎn)跑車。同時,布加迪將電子限制器的速度提高到了以前未被批準(zhǔn)的440公里/小時(273英里/小時),使Chiron Super Sport成為有史以來最快的布加迪量產(chǎn)車,而Centodieci則作為特別強大的限量版。這一切成果都源于一個關(guān)于獨特引擎的絕妙想法。
Christophe Piochon說:"誰會想到我們會繼續(xù)發(fā)展W16跨越了如此長的時間,整個過程如此令人印象深刻?從1001馬力開始,我們通過威航Super Sport和Vitesse增加了200馬力。然后,我們在2016年通過Chiron實現(xiàn)了1500馬力的巨大飛躍,并自當(dāng)時至2019年期間通過Chiron Super Sport和Centodieci進一步增加了100馬力。換句話說,我們在14年的時間里將W16的動力輸出提高了60%。在此基礎(chǔ)上,還有加速時的可變性——Chiron Super Sport版夢幻般的縱向加速,以及Chiron Pur Sport獨特的橫向加速。我們的四款基本的Chiron車型(Chiron、Chiron Sport、Chiron Pur Sport和Chiron Super Sport)都有其非常獨特的駕駛風(fēng)格。更不用說深度定制版的Divo,Centodieci和La Voiture Noire,以及仍在打造的Bolide。說實話,我考慮的時間越長,對W16發(fā)動機的印象就越深刻。
為期一萬六千小時的測試和六天的手工作業(yè)
在生產(chǎn)之前,布加迪借助計算機模擬和新開發(fā)的發(fā)動機測試臺對16缸發(fā)動機進行了測試。在開發(fā)過程中,Chiron發(fā)動機運行了一萬六千多個小時。此外,為了使發(fā)動機達到布加迪苛刻的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),測試過程完成了50多萬公里的測試。這款發(fā)動機是在薩爾茨基特的大眾發(fā)動機工廠一個專門用于制造W16發(fā)動機的單獨房間里完成的。兩名專家耗時6天,將發(fā)動機3712個獨立部件精心手工組裝。完成后的發(fā)動機會被小心地包裝并運送到莫爾塞姆,在那里,發(fā)動機將和變速器被組裝在一起——這是在布加迪工作室完成Chiron最終組裝的第一步。緊隨其后的是數(shù)周的手工作業(yè),一輛獨一無二的hyper sports car將立于四輪之上,靜待交付。