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F1赛车技术加持,揭秘玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机
Cars01 3279浏览 2021-02-27

去年,玛莎拉蒂凭借新世代车型MC20宣布重回超级跑车领域。而最让人感兴趣的,是它身上那颗以海神之名打造的强劲“心脏”。最近,玛莎拉蒂通过线上视频连线位于意大利的玛莎拉蒂发动机实验室,为我们揭秘了全新“Nettuno海神”发动机所有的研发细节和一些幕后生产的故事。

“Nettuno海神”发动机研发项目早在2013年就被纳入了玛莎拉蒂的品牌战略中。到2015年,玛莎拉蒂全新的引擎中心正式成立,超过100名工程师、专业技师和工人参与了全新发动机的研发和制造,是世界最先进的发动机研发和生产中心之一。21_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室.jpg

“Nettuno海神”发动机是玛莎拉蒂新引擎中心的首款作品,100%由玛莎拉蒂自主研发,也是100%在摩德纳工厂制造。新发动机引入了F1赛车技术,这也是玛莎拉蒂首次将F1赛车技术应用于量产公路车发动机上,从而打造出了双火花塞预燃室燃烧系统这一核心技术。20_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室.jpg

这台3.0升V6双涡轮发动机呈90°夹角,配备适用于超跑的干式油底壳,可在7,500rpm时爆发630马力,3,000rpm时峰值扭矩可达730牛∙米。动机压缩比为11:1,冲程为82mm,内径为88mm。发动机输出功率为每升210马力,是迄今为止同级别车型中拥有最佳功率输出的6缸发动机,可使MC20在2.9秒内实现0-100 km/h的加速,最高车速超过325km/h。14_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_拧紧螺栓.jpg

该发动机拥有预燃烧室、侧火花塞和双喷射系统三大主要特点,一是在发动机中央点火电极与传统燃烧室之间设置一个预燃烧室,通过一系列特殊的喷孔将预燃烧室与传统燃烧室加以连接,并由此实现Turbulent Jet Ignition(TJI)湍流射流点火技术;二是安装于主燃烧室侧面的火花塞,可支持发动机在无需启动预燃烧室的工况下工作;三是双喷射系统--直接喷射和间接喷射,供油压力可达到350bar。该系统可在全转速范围内降低噪音、减少排放以及节约油耗。08_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_活塞安装.jpg

新的引擎中心由组装车间、测试车间、发动机装配车间、排放辊床和生产车间这五个主要的单独区域组成,每台发动机的生产组装大约需要25个小时,超过3个工作日。05_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_拧紧曲轴箱下部.jpg

组装工作开始,研发工程师专门为“Nettuno海神”发动机设计了一个密封多层容器,可用于放置包括螺钉在内所有组装发动机必不可少的部件。在容器被送到组装车间后,再由专业技师借助专用设备,逐一手工将发动机组装起来。07_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_曲轴紧固.jpg

发动机组装过程中,专业技师还将使用高精度的精密仪器对发动机每一个部位进行严格检查,发动机的装配公差达到微米级(即头发直径的1/5)。为确保装配的品质和工艺,所有发动机的组装全程必需在一个温度可控且无尘的装配环境中进行。03_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_发动机拧紧顺序.jpg

组装完成的发动机将会运送到测试车间,玛莎拉蒂引擎中心设有5间配有发电机的测试室,可对功率从440hp到1000hp的发动机进行测试。所有的发动机都会在这里以最低和最高转速进行加速斜坡、模拟下坡等项目的测试。06_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_曲轴定位.jpg

待发动机完成各项测试后,会转运送到车辆安装车间,随后将与变速箱等其他部件进行组装,然后再安装到车辆上。此外,玛莎拉蒂还为MC20建造了一条全新的生产线,配有6个组装工作站,采用高度创新的机械化生产。12_玛莎拉蒂“Nettuno海神”发动机实验室_曲轴箱加热后离开烘箱.jpg

【 媒体与玛莎拉蒂设计工程师问答环节:】

(注:Jonata Azzali是玛莎拉蒂引擎中心的负责人;Matteo Valentini是玛莎拉蒂高性能发动机研发和设计项目的首席工程师)

问:“Nettuno海神”发动机的产量规模如何?

Jonata Azzali:“Nettuno海神”发动机的生产节奏是和整车生产线的产能和节奏相匹配的。目前,我们的节奏是每天生产4到6台,其常规标准是每天5台左右。如果我们增加一班生产,就可以实现现有两倍的发动机产能。

问:我们了解到“Nettuno海神”发动机搭载了许多创新技术,相比与此前的发动机,它在工艺和质量方面是否有更多改善和优化?

Jonata Azzali:相信在之前的介绍中已经了解到了我们如何进行严苛的质量管控的部分。发动机中心的技术专家经验非常丰富,是整个组装环节中不可或缺的存在。同时,我们运用了很多自动化精密仪器,比如高清摄像头、不同类型的传感器,来记录每位生产线技术专家们的操作步骤,并将这些输入电脑进行分析,保障每一个步骤均严格按照标准完成。组装车间中的大屏幕上播放的视频,同样用于精准规范每一个操作员的操作步骤。

Matteo Valentini:Jonata从生产和制造流程方面解释了我们怎样完成高精尖技术的复杂生产流程,下面我从设计和研发的角度介绍下我们如何保证发动机可以实现最好的性能表现。

在研发之初,发动机设计师和工程师投入了大量的时间,以保证这款发动机运用先进技术的同时,不会增加特殊、冗杂的生产流程;在实现性能的同时,保证质量的稳定性。同时,这条生产线专门为“Nettuno海神”发动机打造,在它设立之初就和研发部门紧密对接,保证我们的研发和设计在生产过程中的科学合理性,以充分实现后续生产能够保质保量的完成。

问:关于发动机的预燃烧室技术,一种是集成一个火花塞的设计,另一种是将火花塞和喷油嘴置于预燃烧室中。为什么没有采用后者的方案?

Matteo Valentini:这个方向我们在研发之初也考虑过,目前采用的预燃烧室和双喷射系统是玛莎拉蒂的专利技术,也是首次将F1的技术进行改造和升级运用于乘用车上。这项被动预燃烧室技术的喷头不在预燃烧室内,之所以这样是因为我们发现目前的解决方案已经可以满足性能、法规、以及燃油、排放等要求,同时能够保证发动机运行的质量,可靠性和稳定性。

同时,这项解决方案其实是非常复杂的技术,我们花了很多时间进行虚拟分析,找到了这一最佳解决方案。通过玛莎拉蒂全球领先的虚拟分析技术、软硬件模拟能力,我们找到了一种解决方案,通过活塞的运动就能使主燃烧室油气混合物含量达到最佳值,使发动机的性能达到最佳,并不需要将喷油嘴集成在预燃烧室里就可以达到这个效果。

问:之前提到的创新实验室的虚拟分析技术,相比于此前没有这项技术时,能够缩短多少时间?

Matteo Valentini:从发动机研发角度来讲,虚拟实验在概念验证阶段非常有效,它带来的最大好处是在研发过程中直接跳过α阶段,进入β测试阶段,意味着通过虚拟实验我们可以直接在电脑中进行不同解决方案的实验,相比一次次做原型并测试效率大大提升。

但不意味着我们不需要做原型了,我们依然会通过原型来测试它与真实环境的契合度,得益于虚拟实验的方式,我们可以减少原型制作的数量。此外,虚拟实验不仅可以运用于发动机研发,包括水循环系统,冷却系统,燃油系统等整车其他系统都可以在虚拟实验环境下进行。

问:我注意到MC20搭载了和这个发动机相配合的电机,两者如何配合?在设计之初进行了什么样的考虑?

Matteo Valentini:“Nettuno海神”发动机承载了多项与生俱来的使命,其中之一就是向世界证明玛莎拉蒂一直以来所具备的顶尖发动机自主研发实力,展示玛莎拉蒂最新、最杰出的作品,这也是品牌的传统。但这不代表我们不能制造性能领先的混动发动机,玛莎拉蒂会结合自身规划和市场需求,对发动机做出各种各样的拓展。 “Nettuno海神”发动机的推出更多是宣示品牌对自主研发发动机传统的回归。

毫无疑问,玛莎拉蒂具备对“Nettuno海神”发动机进行电气化改造的实力。以玛莎拉蒂MC20(参数|询价)车型为例,其未来将推出纯电车型。在不论何种驱动形式的发动机领域中,我们都将进一步呈现玛莎拉蒂的研发实力。

问:我们了解到“Nettuno海神”发动机是为最顶尖的超跑车型打造,未来玛莎拉蒂的产品阵容将进一步快速扩充,包括现有其他采用V6发动机的车型,是否会采用“Nettuno海神”发动机?

Matteo Valentini:从研发的角度来说,“Nettuno海神”发动机是专为MC20超跑设计打造的,它搭载了预燃烧室燃烧系统这项获得全球专利的技术,但这并不意味着这项技术仅用于MC20,它可以用于玛莎拉蒂旗下的其他车型和其他引擎中,这也是我们申请全球专利的原因。

问:对于其他搭载3.0升V6发动机的玛莎拉蒂车型,是否会继续沿用玛莎拉蒂所在集团中的发动机?

Jonata Azzali:首先,“Nettuno海神”发动机对玛莎拉蒂品牌来讲具有划时代的里程碑意义。它首次实现将来源于F1的技术运用在乘用车中,为了打造这款发动机,我们特地在摩德纳设立了发动机中心。毫无疑问,这个项目凝结了玛莎拉蒂在发动机研发中多年的宝贵经验,拥有了更多专业技术和知识的积累,这些才是最宝贵的部分。

对于未来的玛莎拉蒂新车型,一定会吸取发动机研发团队积累下来的经验和技术。刚刚Matteo向大家预告了MC20将在未来推出纯电车型,玛莎拉蒂首款纯电跑车Gran Turismo和全新SUV Grecale(参数|询价)也会在不久的将来与大家见面。在这些令人激动的新车型中,我们会采用玛莎拉蒂在“Nettuno海神”发动机研发、制造中积累的知识、经验以及工程师等专家们的热情,释放更大的品牌能量。在玛莎拉蒂的未来产品中,我们将融合传统动力总成的精髓,同时积极寻找电气化解决方案。

通过“Nettuno海神”发动机项目,玛莎拉蒂已经向世界展示了玛莎拉蒂一直以来秉承的品牌价值和理念,不管在未来推出何种车型,我们会延续我们的品牌精神和DNA,即纯粹的驾驶乐趣,澎湃的性能,尊崇的驾驶感受以及个性化定制选择。

从传统意义上来说,或许一款发动机仅对应一款车型是较为不寻常。但玛莎拉蒂就是这样一个不随波逐流的品牌,这也是为秉承品牌精神与DNA做出的坚持。

问:这个发动机的点火顺序是什么样的?

Matteo Valentini:1-6-3-4-2-5。

问:这个点火顺序与阿尔法罗密欧690T发动机的点火顺序一模一样,是巧合吗?

Matteo Valentini:这个顺序是玛莎拉蒂发动机研发团队根据创新实验室的虚拟分析技术获得的最优的结果。在此过程中我们考量了发动机曲轴振动、传动系统配合等一系列情况,最终选用的最佳点火顺序。或许其他厂商同样认为这个点火顺序是最优的解决方案,我们就达成了这样一个看似巧合,事实上并非巧合的默契。

问:“Nettuno海神”发动机在日常保养方面是否具有特殊性?这一款发动机是否曾针对中国大陆的燃油品质进行适配性调整和测试?

Matteo Valentini:从技术和研发的角度来讲,虽然这款发动机采用了最先进的技术,结构也十分的复杂,但在研发及制造过程中,我们确保了这款发动机将会成为一款常规的发动机,在实际使用过程中并不需要特殊的保养维护。我们对于它的使用稳定性、可靠性进行了充分验证,发动机采用的预燃烧室技术也进行了大量的实验,甚至与其他超跑发动机相比,它并不挑剔,也不需要额外的保养工序。

关于油品的问题,我们在研发过程当中进行了充分的测试,比如去年我们曾采购不同国家的15种燃油,当然也包括中国市场的燃油,进行了真实情况下的燃油测试。在测试的过程当中,我们检测了油品当中的杂质和其他化合物含量,以确保在使用不同油品的工况下都能够达到预期效果,包括发动机的损耗等都能够达标,保证产品功能的实现和性能的输出。

玛莎拉蒂是一个全球化的品牌,我们必须保证每一个市场的消费者在玛莎拉蒂车型的使用过程中不会面临任何使用方面的不便,不受限于各个市场的油品、政策环境等。我们还在极端气候条件下进行了发动机测试,实验证明在零下35摄氏度至零上60摄氏度之间,发动机均可正常工作。另外一个例子是我们在测试中采用的辊床测试可以实现以330公里每小时高速行驶,最高可以测试功率达到1,000马力的发动机,这也是我们能够保证最后成品质量可靠的关键因素之一。

问:“Nettuno海神”发动机的生产线是否和其他的生产线分开?是不是单独的厂址?

Jonata Azzali:玛莎拉蒂发动机中心是一幢单独的厂房,它和发动机研发工作室、设计工作室的关系相对紧密,和其他的生产线是分开的。由于我们生产的是高精尖的发动机,其正压环境、清洁程度、空调的要求和其他的厂房不一样。

同时,这个生产空间的访问权限十分严格,只有授权的工作人员才可进入。即使在没有疫情的情况下,这里的消毒标准也非常严格,进厂之前每一位操作员都要给鞋子消毒。遵循严格的操作规范,包括我们提到有一些零部件只有亮绿灯后才可以进行下一步操作等。

未来,在疫情结束后,我们非常希望邀请大家前来参观我们的工厂,虽然无法进入组装车间,但可以隔着玻璃观看生产流程,这也是为了保证生产质量和工艺严密性的措施之一。因为一旦有一个门打开,这个空间里面的正压环境就会被破坏,整个空间就会亮起红色的警示灯。各个细节都是为了保证车间能够达到最高的清洁程度和工艺标准。

问:“Nettuno海神”发动机研发团队的技师,是否来自于Corse赛车部门?

Matteo Valentini:MC20的制造项目采用了全新团队,玛莎拉蒂也为其设立了新的工厂,这是一个划时代的项目,这一切都标志着玛莎拉蒂开启了一个全新的品牌纪元。

这个全新团队并非来自于MC12的团队。虽然是新团队,但在进入到MC20的制造项目之前,我们为新团队培训了很多关于玛莎拉蒂高性能发动机的知识,事实上他们不仅对玛莎拉蒂赛车部门的技术传承很熟悉,对玛莎拉蒂的品牌精神、理念也很熟悉,我们给予这些技师很大程度的信任。在生产线上,团队对玛莎拉蒂的技术标准、质量要求非常了解,在工序适应方面没有任何问题。

就像超跑MC20的发布宣示玛莎拉蒂将重返赛道一样,这些操作员十分明确他们的工作执行标准就是遵循赛车生产和组装的标准要求。在车间里面可以看到很多设备及工序方面采用的技术都是此前在玛莎拉蒂赛车部门使用过的,保持了很好的延续性。我们希望通过顶尖的设备和非常专业、熟练的操作员,能够延续玛莎拉蒂在赛道上的辉煌。

问:玛莎拉蒂在去年发布了Ghibli(参数|询价)车型的混动版本,在未来我们也会有更多的电气化的版本推出,我们如何在传统的动力总成和新能源当中取得平衡?

Matteo Valentini:这两种动力的解决方案可以进行完美的融合,首先,玛莎拉蒂依然会秉承在内燃机领域的研发实力,这也是一直以来的历史传承。同时,玛莎拉蒂也会紧锣密鼓地进行混动和纯电动力总成开发,为消费者提供各种各样的选择。

去年玛莎拉蒂通过Ghibli混动版车型已经向市场展现了如何将传统能源和电气化进行完美融合,这款2.0升的四缸发动机,动力输出能够达到330匹马力,已经可以媲美3.0升V6发动机的水准,这也是玛莎拉蒂所展现的在实现电气化的同时,保持一贯的高性能水准,打造充足的驾驶乐趣、尊崇的驾驶感受以及优秀的燃油经济性。

问:2021年欧洲将实施更严格的环保法规,对碳排放超规的车会进行比较高额的罚款,MC20超跑的开发和上市会不会对玛莎拉蒂造成应对欧洲碳排放的压力?

Matteo Valentini:所有的玛莎拉蒂车型均符合当前的环保及排放标准。在研发过程中的重要指标就是符合当地市场在车型发布时期以及投放周期内的环保和排放标准,这些要求甚至被打成醒目的大字,张贴于他们的办公室里。同时,研发团队中有一个专门的小组来确保所有玛莎拉蒂车型能够满足当地的法规要求。

Jonata Azzali:目前,玛莎拉蒂在全球布局超过70个市场,我们针对每一个市场都进行了研究,保证每款玛莎拉蒂车型都可以满足各市场的环保标准,不论是油耗、排放的要求,包括其他诸如安全、质保等都能够完全达标,保证玛莎拉蒂作为超豪华品牌,其产品能够满足消费者的期待。

独特气质、运动格调以及意大利制造工艺共同构成了玛莎拉蒂的核心基因,时至今日,这些精神依然清晰可见于玛莎拉蒂的新车型,并结合创新技术,共同推动品牌前行。

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