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V12倾斜式多缸内燃机结构设计

项目分类:发动机 发布时间:2021-03-21 ID:124692
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65度倾斜缸体布局在量产V12机型里属于小众取向,常规60度夹角的平衡轴适配方案完全无法套用,两侧缸列的点火间隔差会让曲轴配重的冗余量直接吃掉近8mm的油底壳预留空间。做结构适配的时候最先要啃下的硬骨头是排气歧管的弯管走向,每侧6个排气口的中心距偏差控制在0.2mm以内,不等长歧管的谐振效应会直接抵消掉倾斜缸体带来的低扭增益,弯管段的折弯半径不能小于管径的1.7倍,否则高转速下的排气背压会陡增15%以上。

缸盖上方的气门室罩做了半透明的可视化处理,不是为了渲染效果刻意加的装饰,实际装配里这个位置的密封胶条走向需要顺着缸盖螺栓的预紧力分布走,倾斜布局下靠下一侧的缸盖会比另一侧多承受近30%的机油静压力,密封面的平面度公差要比常规机型严一级,不然热机状态下很容易出现渗油隐患。顶部的三孔进气冬菇头直接固定在进气稳压箱上,稳压箱的容积要匹配12个缸的瞬时进气峰值,倾斜安装的角度刚好避开了缸盖后端的点火线圈走线位,不用额外做支架抬高进气总成,省出来的垂直空间刚好能容下增压器的旁通阀管路。

曲轴的输出端做了双油封设计,倾斜布局下机油会往缸体下侧汇聚,常规单油封的回油孔在大倾角工况下会出现回油不及时的情况,油封唇口的线速度不能超过设计阈值,不然长期运转下的老化速度会比常规布局快近40%。活塞连杆组的配重需要做单侧偏置,65度夹角下活塞对缸壁的侧推力方向和常规机型有偏差,活塞销的偏移量要反复迭代,不然冷启动敲缸的问题很难在后期标定里消掉。

点火顺序1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10的排布是顺着倾斜缸体的配重逻辑来的,相邻点火的两个缸分别在两侧缸列交替做功,曲轴的扭转振动幅值能压到最小,不用额外加太大的扭转减震器,前端轮系的负载也能跟着降下来。油底壳做了异形的挡油板设计,大倾角工况下机油泵的集滤器不能露出油面,挡油板的折边角度要匹配车辆加减速、过弯时的机油涌动轨迹,不然激烈驾驶时很容易出现机油压力波动。

进排气门的正时相位不用做太大的特殊调整,倾斜缸体的进气道涡流强度比常规布局高近12%,低转速下的混合气成型质量更好,喷油嘴的安装角度顺着进气道的走向偏了3度,油束不会直接打在气门背面,积碳生成的速度能降不少。排气头段的法兰盘做了加厚处理,每侧6个歧管汇聚的位置热变形量更大,加厚法兰能避免长期热循环后出现密封面翘曲,螺栓的预紧力要按对角顺序分三次打紧,不然法兰受力不均很容易在接口位置漏气。

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