主题: 科迈罗的气缸盖及尾气歧管一体化铸铝设计

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  • 发表于:2012/11/15 12:06:37
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图1:新旧排气歧管设计对比

 



        在车辆设计生产中,高功率输出、低燃油消耗和低尾气排放等性能往往在一定程度上相互抵触,难以周全。2012款雪佛兰科迈罗配备的3.6升燃油直喷V6发动机则较好地实现了三种性能之间的协调,其手段在于采用了新气缸盖设计,使之与尾气排放歧管集成,采用一体化铸铝部件打造。

       新款V6发动机含有两套排气歧管-气缸盖一体化部件,每套部件取代了原先的多个零部件,包括:一个带有六个螺栓的铸铁排气歧管,一个垫圈(Gasket)以及一个带有三个螺栓的防热罩。通过取消并替代原有的零部件,新设计消除了垫圈故障的潜在可能,同时达到每台发动机减重13磅(约折合6千克)的效果。减重之后,2012款雪佛兰科迈罗2LS车型按照EPA估算标准,公路燃油经济性提升至30mpg。

       图1为新型一体化排气歧管-气缸盖设计(右)和旧款气缸盖设计(左)之间的比较。旧款设计与新设计最大的区别——排气歧管和气缸盖,以及相应的垫圈与紧固件——与整体剥离,单独显示。左侧上部白色物体即为防热罩与三个螺栓,下部为铸铁排气歧管和六个螺栓。

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图2:排气歧管

 



       通用汽车V6发动机总工程师助理Ameer Haider表示:“能以如此大的幅度实现发动机减重绝非常事。通常设计师为发动机减重幅度都按克计算,而非以磅计算。这一减重效果相当于从车辆上拿走一副不需要的高尔夫球棒——最终对节约燃油产生贡献。与其他减重手段结合之后,用户可同时享受到更优越的车辆性能和更突出的燃油经济性。”

        为了达到优化气缸盖气流特性的目的,设计人员开展了大量的模拟试验和平台测试(Bench Testing,即工作台定压试验)。进气阀门直径从之前的36.9毫米增大至38.3毫米,可将进气流量提高7%,主要效果可使发动机功率增加11马力。排气气流特性较原先的V6发动机型号提升约10%。

       新气缸盖设计带来一系列增益,包括降低尾气排放,减小发动机尺寸,削减噪音响度等。在发动机排气点附近还安装有接触反应式尾气转化器(Catalytic Converter),将尾气排放催化还原反应提前,从而降低了尾气排放量。新气缸盖还将发动机的总宽度削减4.6英寸(117毫米),大幅减小了发动机室(Engine Bay)内所需的空间,使得发动机罩下运行机制更加便利。由于表面积也有所缩小,新设计将发动机怠速运行时的噪声降低了1分贝。

       Ameer Haider总结指出:“这项新型专利设计让用户在所有的主要性能方面均获得收益,同时未有任何折中。采用一体化排气歧管总成之后,发动机从排放、动力性能、燃油经济性到噪声特性全部有所改观。”