汽车技术 特纳的杰作
时间: 2024-10-09 01:31:05 | 作者: 产品展示
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戴姆勒V8发动机,曾经装配在Dart,MajesticMajor和最不被看好的捷豹MK2系列中,本能成为世界经典的,但因为成本高昂、时运不济而夭折。
在1959年美国纽约汽车展上,一辆新型的英国跑车—戴姆勒SP250在众多铬合金快艇车中大放异彩。风格怪异的玻璃钢机罩之下潜伏着新颖别致的V8发动机,仅仅2.5L,在每个半球状燃烧室中间装置着火花塞。尽管只有克莱斯勒采用了半球设计,美国人却喜欢上顶置气门V8系列了。可是,戴姆勒的成长却与早期手动驱动汽车没有一点关系,只与摩托车有紧密关系,然而这要归功于爱德华·特纳了。
特纳的想法怪异,却往往能够成功落实,成为典范。他脾气暴躁,对看问题较慢的人缺乏耐心。他设计了许多凯旋摩托车系列,在机器造型艺术上有独特眼光和无可比拟的才能。他也因此走上了权力与财富的巅峰。1956年,英国工程标准协会(BSA)任命特纳担任汽车部首席执行官,负责管理BSA,爱利尔,凯旋摩托车,戴姆勒及Carbodies。
尽管如此,他仍然为设计不遗余力。借鉴于在摩托车设计方面的成功经验,他发明了顶置气门V8发动机,外形普通,质量轻,结构紧密相连,动力不可限量。2?548mL的排量,不落俗套,只有美国V8型的一半。外部小巧,总长只有762mm。这样设计是有原因的,这个由V8版凯旋摩托高速双发动机成功改版而来的发动机,除了追求紧凑,还实现了火花塞互换。
铝汽缸盖减轻了V8整体重量,使其总重只有190kg,而捷豹XK2.4L100kW马力的发动机则为250kg。戴姆勒自行设计的直列6缸发动机更重些,采用3L排量,欲使动力达到74.6kW,而V8不费吹灰之力就能达到104.4kW。
特纳还创造了一款4.5L164kW、外观尺寸更大的发动机,其设计式样、固有强度、就连缺点都与V8完全相同。
也许,由于缺少设计汽车发动机的经验,特纳的汽车发动机略有瑕疵。最初出现的不足是,火花塞底O形铜环不起作用,油充满火花塞管,导致点火不良,装上火花塞时,需在火花塞螺纹上涂覆密封膏(或那时用的硅密封胶),形成油封。
更为严重的是火花塞上油封圈的问题。前油封是阿基米德螺旋式的,将油向后抛到贮油槽,但当发动机产生曲轴箱压力时就会漏油。
曲柄另一端,后油密装置方式特别,但同样有瑕疵。两个活塞环以一定角度装置在曲轴沟槽中,当发动机运转时,这些活塞环保持不动,曲轴旋转将飞散油滴推进发动机。但时间一长,推垫圈容易老化,无法控制曲柄在曲轴箱内前后移动,轴端浮动致使活塞环卡在曲轴箱沟槽中旋转,从而刮伤曲轴箱相邻区域。
其他特征使V8成了发动机中的罕见之物。用来制造主要部件的金属品质绝对高端,对这一点,英国短程高速传奇赛车手拉斯·卡本特深有体会:“我对戴姆勒V8情有独钟,因为我们都不想用美式发动机,而且对于硝基甲烷,半球燃烧室非常理想—现在几乎所有的短程高速跑车仍使用V8的这种设计。”他还说道:“我还写信到那时仍在运营戴姆勒的利兰汽车公司,问他们是否有关于V8发动机改进的任何信息。”
卡本特最初想看的是4.5L的发动机型号,但即使在60年代后期,MajesticMajor上还很少应用这种发动机,单是配件,就要等上十周,然而戴姆勒V8250客车中普遍的使用了2.5L发动机。卡本特收到回信,信上说,他们已试图将该发动机应用到赛车中,但是超过149kW时,发动机就很不稳定了。真有点让我失望了。于是我从屏蔽罩上取下一个曲柄、一个横杆和一块铸铁,送到伦敦西面艾格镇壳牌研究实验室,让朋友来测试。之后从他那里得知,曲柄和横杆都是用高贵的EN110合金钢—铬钼合金制成的。整个曲轴箱由铸铁制成,高密实、高强硬、高密集,可承受巨大压力。
利兰汽车公司生产出可平稳输出336kW的发动机后,卡本特再次给他们写信,但公司回信说他的计算中一定存在漏洞。
卡本特回忆说:“在四分之一英里加速赛中,改装高速赛车用时8秒,功率超过了597kW,这时我再次给他们写信。所有计算都采用手算,包括气动阻力、机械牵引等等。最后,他们还是说,不能在我的计算中找到问题所在,但他们都觉得一定会有问题,因为超过149kW时,那个型号的发动机不能安全运行。之后我也就放弃了,不再与他们理论了。”
上世纪70年代末,卡本特制造了2.5L发动机,超强的1044kW,是原先发动机的功率10倍。更不寻常的是,他所使用的都是标准的汽缸体、汽缸盖、曲轴箱和连杆。
这怎么可能呢?要想弄明白这一点,就要回到原始设计,看看强度了。发动机使用合金钢材料,确实可承受大功率下的压力,但首先是因为特纳的设计才制造出此结构的发动机。
因为进气、排气气门可相对而置,半球形燃烧室的气流效果更加好。在传统V形燃烧室中,进气、排气气门装在同侧,要求气流急转弯,限制性大。这样,在半球设计中,气门及气门口尺寸也要相应地大一些,火花塞应偏向中心位置,有利于充分燃烧。
对于大量使用强效硝基甲烷的改装高速赛车,所有这些设计是无可比拟的优势,但对于汽油发动机而言,却成了缺点。半球汽缸设计的基本要求阀动装置更重更复杂,然而,保证空气/燃料平稳混合会导致紊流不充分,致使低速运行不规则。真有必要担心吗?
其实,问题能通过改良设计来解决:只要凸轮廓线和进气歧管尺寸合适,就可制造出平稳、强劲、灵动的发动机。更何况,很多其他著名发动机也用半球汽缸盖,至少捷豹XK系列和战前的双凸轮Riley使用过,据说RileyNine型号中的双凸轮激发了特纳设计凯旋5T高速双凸轮型号的灵感。凯旋5T高速双凸轮型号是戴姆勒V8的前身。特纳也只是选择在小型顶置气门V8发动机中采用半球设计,占用空间小,却提供极佳的功率和扭矩。
尽管如此美妙,仍可在鸡蛋中找到骨头。可以说,特纳的高性能摩托理念应用到戴姆勒的设计和规格中确实前卫。戴姆勒发动机是超方发动机,在2.5L中行程只有69.9mm,4.5L则只有80mm,气流顺畅,还可自由变速。
用英国8个Amal摩托车化油器构成的原型,旋转速度可达到9000r/min,而卡本特的改装高速赛车的发动机达到了11000r/min。常见的发动机都要实现低转速高扭矩。
追求高质量合金和强大性能潜力,导致发动机制造成本高昂,这也成为戴姆勒V8最终夭折的致命因素。戴姆勒公司与实力较强的捷豹公司合并后,CEO威廉·莱昂斯先生却不看好该发动机,可能由于他个人只衷情于那只跳跃的猫,也可能仅仅是因为这个发动机确实太贵了,或许这两个原因都有。尽管V8250客车曾红过一阵,但是,莱昂斯先生终究是下命令进行成本评估,并于1969年永远尘封了该发动机项目。
想想后来利兰汽车公司的经历,真是让人感到些许遗憾。众所周知的凯旋V8有可能只停留在设计图纸上,而故障频发的燃油喷射6缸的2.5PI客车发动机也可能早由戴姆勒发动机替换了。还有一点别忘记,还有外观尺寸更大的4.5L发动机,肯定比年迈高寿的XK发动机要更适合XJ6。
然而,15年来,捷豹公司一直把经典而又故障不断的XK发动机作为唯一动力装置传统。尽管有传言称,捷豹公司也曾在MkX中使用4.5LV8发动机,也确实比先前的4.2LXK发动机更优秀一些,速度达到208km/h,但我们仍可想象一下,要是捷豹公司将戴姆勒发动机纳入自己旗下,那么还有必要进行V12的开发吗?毕竟,只有标准的4.5LV8发动机才可以做到164kW,而戴姆勒-BSA发动机还没有过更高读数。拉斯·卡本特认为,与标准发动机类似,更大更重也更复杂的V12的最高输出也可达到187~201kW。至于E-型,要是也这样威猛,具有英式的高贵特色,V8发动机驱动汽车怎会如此神圣啊?
因为CEO莱昂斯先生希望集中精力于E型发动机,首先推翻了在Dart车型上采用V8的想法。虽然MajesticMajor冲破了重重阻扰,然而销量和姊妹车型豪华DR450一样,少的可怜,经营惨状一直持续到1968年。而具有讽刺意味的是,基于Mk2的捷豹V8250客车在退出市场前销量高达17620辆,成为戴姆勒V8发动机的一段佳话。
即便有如此辉煌一面,特纳的宠儿戴姆勒V8还是没有正真获得普遍赏识。不过,这却给SuperV8迷们带来了一线希望:Dart系列都比E型车便宜很多,而V8250客车也仍是捷豹Mk2家族中的廉价极品。要是您还没亲身体验过这些发动机的美妙,那您还是趁早吧!