在車輛設(shè)計生產(chǎn)中,高功率輸出、低燃油消耗和低尾氣排放等性能往往在一定程度上相互抵觸,難以周全。2012款雪佛蘭科邁羅配備的3.6升燃油直噴V6發(fā)動機則較好地實現(xiàn)了三種性能之間的協(xié)調(diào),其手段在于采用了新氣缸蓋設(shè)計,使之與尾氣排放歧管集成,采用一體化鑄鋁部件打造。
新款V6發(fā)動機含有兩套排氣歧管-氣缸蓋一體化部件,每套部件取代了原先的多個零部件,包括:一個帶有六個螺栓的鑄鐵排氣歧管,一個墊圈(Gasket)以及一個帶有三個螺栓的防熱罩。通過取消并替代原有的零部件,新設(shè)計消除了墊圈故障的潛在可能,同時達到每臺發(fā)動機減重13磅(約折合6千克)的效果。減重之后,2012款雪佛蘭科邁羅2LS車型按照EPA估算標準,公路燃油經(jīng)濟性提升至30mpg。
新型一體化排氣歧管-氣缸蓋設(shè)計(右)和舊款氣缸蓋設(shè)計(左)之間的比較。舊款設(shè)計與新設(shè)計最大的區(qū)別——排氣歧管和氣缸蓋,以及相應(yīng)的墊圈與緊固件——與整體剝離,單獨顯示。左側(cè)上部白色物體即為防熱罩與三個螺栓,下部為鑄鐵排氣歧管和六個螺栓。
通用汽車V6發(fā)動機總工程師助理Ameer Haider表示:“能以如此大的幅度實現(xiàn)發(fā)動機減重絕非常事。通常設(shè)計師為發(fā)動機減重幅度都按克計算,而非以磅計算。這一減重效果相當于從車輛上拿走一副不需要的高爾夫球棒——最終對節(jié)約燃油產(chǎn)生貢獻。與其他減重手段結(jié)合之后,用戶可同時享受到更優(yōu)越的車輛性能和更突出的燃油經(jīng)濟性。”
為了達到優(yōu)化氣缸蓋氣流特性的目的,設(shè)計人員開展了大量的模擬試驗和平臺測試(Bench Testing,即工作臺定壓試驗)。進氣閥門直徑從之前的36.9毫米增大至38.3毫米,可將進氣流量提高7%,主要效果可使發(fā)動機功率增加11馬力。排氣氣流特性較原先的V6發(fā)動機型號提升約10%。
新氣缸蓋設(shè)計帶來一系列增益,包括降低尾氣排放,減小發(fā)動機尺寸,削減噪音響度等。在發(fā)動機排氣點附近還安裝有接觸反應(yīng)式尾氣轉(zhuǎn)化器(Catalytic Converter),將尾氣排放催化還原反應(yīng)提前,從而降低了尾氣排放量。新氣缸蓋還將發(fā)動機的總寬度削減4.6英寸(117毫米),大幅減小了發(fā)動機室(Engine Bay)內(nèi)所需的空間,使得發(fā)動機罩下運行機制更加便利。由于表面積也有所縮小,新設(shè)計將發(fā)動機怠速運行時的噪聲降低了1分貝。
Ameer Haider總結(jié)指出:“這項新型專利設(shè)計讓用戶在所有的主要性能方面均獲得收益,同時未有任何折中。采用一體化排氣歧管總成之后,發(fā)動機從排放、動力性能、燃油經(jīng)濟性到噪聲特性全部有所改觀。”