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解析通用北河三种类蒸汽油发动机

日期:2019-11-30编辑作者:配件大全

[汽车 技术] 如果不是经济危机和日渐严重的环境问题,我相信“大排量”应当至今仍然是美国汽车产品的关键词。而“V8”,则一定是伴随美国的大排量发动机出现频次最高的字符。美国人对V8发动机的青睐曾造就了一批颇具代表性的大排量发动机产品,通用旗下的“北极星”系列发动机便是其中的一员。

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● “内忧外患”,承担突围使命

北极星发动机是通用90度夹角型发动机中技术最先进的代表,其地位并不亚于通用独立的LS系列发动机。说起北极星发动机的起源,还要从上个世纪的七八十年代开始说起。

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『V8-6-4发动机虽然理念和技术先进,但是由于受到当时技术水平的限制所以在稳定性和可靠性上都有明显的问题』

凯迪拉克在八十年代初推出了数款当时技术先进的发动机,1981年推出的具备可变排量技术的V8-6-4发动机和随后在1982年推出的4.1L V8发动机HT4100发动机,最后都因为当时的有限的技术水平导致了产品可靠性和稳定性的问题,导致品牌的声誉受损,凯迪拉克需要一款能够重振品牌气势的先进发动机,而且,要可靠。

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『NorthstarSystem北极星系统包括动力、自适应悬架、转向系统、制动以及牵引力控制系统于一身,而Northstar北极星发动机是其中的核心』

到80年代后期,德系高端品牌和新兴的日系高端品牌开始在豪华车市场瓜分份额,通用需要拿出更具竞争力的产品与宝马、奔驰及初来乍到的雷克萨斯、英菲尼迪较量,于是他们一口气拿出了Allante、改款的Eldorado和Seville STS三款车型的开发计划,并且推出了集动力、转向、悬架、制动和牵引力控制等等系统于一体的“northstar system”北极星系统的概念,其中最重要的核心就是北极星V8发动机。

而与此同时,通用的竞争对手福特竟然也在开发类似的发动机,并且“捷足先登”,在1991年将模块化发动机的首个产品--16气门单顶置凸轮轴的4.6L V8发动机装在了林肯第二代的城市之光上,能够输出190马力/142千瓦,366牛·米的动力,这似乎让凯迪拉克一下子陷入了被动。

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『Northstar北极星发动机』

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『首款搭载北极星发动机的车型--凯迪拉克Allante』

但是通用的北极星并没有让福特风光太久,第一款北极星发动机于1992年中随着凯迪拉克Allante一道正式亮相,同时Allane还搭载了前面提到过的“北极星系统”,包括自适应悬架、牵引力控制系统和防抱死制动系统。

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『双顶置凸轮轴、全铝缸体等特点让北极星发动机一下子领先了福特一大截』

这台代号L37的北极星发动机用于前横置前驱平台,它是全美第一台双顶置凸轮轴的全铝V8发动机,使用了铝合金缸体及铸铝活塞,每缸四气门,并使用正时链条。这台发动机的曲轴箱和缸体设计是一大特色,它将常规发动机的主轴承盖直接集成到了气缸体底部,使发动机的结构大大简化,有利于提高整体强度并减小了发动机高度、降低了重心。

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『传统发动机主轴承盖位置』

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『北极星发动机的主轴承盖位置』

L37的缸径及活塞行程分别为93毫米及84毫米,短行程的设定体现了其线性输出和偏向高功率的发动机定位,倾向高功率输出。最早这台发动机的设计功率是290马力,但在Allante上,这台L37拿出了295马力/5600rpm的峰值功率,在4400rpm时便可达到393牛·米的峰值扭矩,直接把当时两阀的福特4.6L V8发动机甩在身后(当然,这是暂时的,后来福特在93年也推出了DOHC双顶置凸轮轴的四气门发动机)。

这一次,凯迪拉克没有忘记在“可靠性”上面做文章,他们为北极星的点火系统设计了两种工作模式,除了正常的点火控制模式外,当传感器或ECM发动机控制模块发生故障时,发动机会以固定的提前点火角工作,以保证发动机能够工作。

当冷却液泄漏或冷却系统故障时,这台发动机的应急模式--Limp Home便会启动,这套系统介入时,发动机会关闭一列气缸,整个发动机完全依靠“风冷”行驶,依靠铝合金缸体的散热优势和润滑系统保持发动机处在安全温度内。据悉这套系统能够在没有冷却液冷却的情况下让发动机安全地继续行驶100英里。

更有意思的是,在凯迪拉克的Seville , DeVille以及Eldorado三款车型上,竟然使用了水冷发电机,冷却效率得到了保障,但是这却让发散热的管路变得更加复杂,并且增加了冷却液泄露的风险。2001年之后,水冷发电机便被普通的风冷式发电机代替。

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『左侧为电子节气门 右侧为发动机管理控制模块』

2006年,这个年份对于北极星发动机而言是个重要的时间节点,北极星在这一年完成了一次技术上的进化。在这一年,所有的北极星4.6L V8发动机都开始使用电子节气门。同年,新一代的E67发动机管理模块也开始搭载在北极星发动机上,到2007年,所有的北极星发动机都已经将发动机管理模块升级至E67。

也是在这一年,为了改善车辆的排放并提高可靠性,通用将北极星的燃油系统升级为“returnless”燃油系统,即现在使用已经比较广泛的无回流燃油系统,这种燃油系统没有从发动机回流到油箱的燃油管路,避免了燃油在系统中的反复回流。同时,已经使用在纵置北极星V8发动机上的博世EV14喷油器也开始应用在L37和LD8这两款横置的北极星发动机上。

北极星发动机的亮相确实让凯迪拉克再次赢得了众人的掌声,除了前面提到的技术特点外,后续的北极星发动机还陆续应用了VVT可变正时气门技术、独立点火线圈等在当时属于领先或主流的发动机技术,得到了消费者的认可和业界的肯定。1995至1997年,北极星V8发动机连续三年被评选为“沃德十佳发动机”(Ward's 10 Best Engines),其实力可见一斑。

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