日耳曼的超级机器－－奥迪 V12 TDI柴油发动机详解

壁虎 · 发表于 2008-5-7 00:55

奥迪公司最近在其最新推出的SUV Q7上安装了6.0升V12 TDI柴油发动机，这台有着500马力和1000牛米扭矩的机器让Q7一跃成为了公路上的动力“火车头”。那么这台发动机有什么特性？使用了什么新技术？本篇文章就是对这台柴油怪兽的详细介绍。

作为全世界第一个在量产车上面安装12缸柴油发动机的公司，奥迪对此非常的自豪。6升的V型12缸发动机在Q7上面首次亮相。它可以提供500马力的动力以及1000牛米的最高扭矩。这款引擎为奥迪公司在柴油发动机历史上写下新的篇章立下了汗马功劳。
新勒芒R10跑车上面安装的5.5升V12 TDI柴油发动机是这个车子的一个亮点，在它基础上经过改进的6.0升Q7用发动机也将这款SUV的操控性能提高到了高级别的运动车水平。车子从0加速到100公里/小时只需要5.5秒，在电子限速的条件下，车子的最高时速可以达到250公里/小时。而最大扭矩的输出在1750转的时候就可以达到。高技术装备的柴油发动机是世界上第一款安装有2000巴（即200兆帕，约2000个大气压）喷射压力的博世共轨系统的机器，为奥迪的SUV车型提供了在任何条件下都可以达到的强大动力。新Q7发动机的声音给我留下了很深的印象，因为，它拥有一个超现代压电陶瓷喷射系统。而V12 TDI的动力则通过一台六速tiptronic变速箱传递到Quattro全时四驱系统。

壁虎 · 发表于 2008-5-7 00:58

虽然V12 TDI属于奥迪公司的V型引擎家族，但是这个型号的汽缸角度比较特别，达到了60度。对于这种类型的发动机来说，这个角度是非常完美的。除了又轻、又持久耐用的曲轴箱以外，该发动机的亮点是一个新的链条驱动总成。这个部件包括两个安装在共轨喷射系统中的新开发的高压泵。

在12个压电陶瓷喷嘴上一直保持着2000巴的压力，这个技术也是世界首创的。由于压力比较大，所以性能和效率都得到了很大程度的优化，而运转的平顺性也达到了非常优秀的水平。排放水平也比较低。带双涡轮增压的发动机能够满足在2010年时候，欧5的排放标准。百公里的油耗也仅仅为11.9升。应用了TDI技术的先进12缸发动机，无庸质疑的成为了奥迪公司在柴油发动机行业中的先锋。
在奥迪Q7上安装的12缸发动机：世界上动力最强大的量产柴油动力车
在过去的三十年中，奥迪公司在世界柴油机技术方面一直保持着领先的地位。其所在的Ingolstadt（英格尔施塔特，奥迪公司的所在地）又一次成为了世界的首创，因为他们研制出了第一辆安装了V12柴油发动机的车子。新奥迪Q7装备的一台12缸的柴油发动机是世界多种先进技术的结晶。该发动机不仅能够输出500马力和1000牛米扭矩的动力，而且6升的引擎使SUV的性能表现达到了一辆运动轿车的水准。

新的Tiptronic 6挡变速器的各项指标都有显著的提高，换挡快捷，舒适。正是它将车子强大的动力传送给了Quattro全时四驱系统。新Q7的平均油耗为百公里11.9升。由于奥迪公司的所有柴油发动机都具有性能优异，扭力强大的特点，因此，运动性能都非常突出。在各种车型中，都可以看到奥迪公司的运动特征，特别是在最近发布的6缸和8缸的3.0和4.2 TDI发动机上面，这种运动的特质更为明显。在今年的早些时候，奥迪公司又一次刷新了柴油轿车的速度纪录。因为，自从它的R10原型车在佛罗里达的Sebring亮相以来，在它参加的所有长距离比赛中，总能获得第一名的好成绩。

这些赛事当然也包括法国勒芒24小时耐力赛，这项世界上，最挑战人类和机器极限的比赛。

在R10中安装的V12柴油发动机可以从它的5.5升发动机中发出650马力的动力，并达到330公里/小时的最高速度。R10出色的动力性能和持续性能很快就成为了车迷和专家中的佳话。然而，最使他们惊讶的东西却来自这台发动机的声音：同其他的运动型发动机不同，这台发动机在运转的时候，是非常安静的。

将跑车的技术转换到量产车上是奥迪公司的传统。安装在R10车的前辈——R8上面的FSI发动机曾经通过燃油直喷系统五次获得勒芒耐力赛的冠军。于是奥迪公司就把这款发动机安装到了量产车的上面。而最近的例子则是将高转速的V8发动机装在了RS4上面，把V10 FSI发动机安装在了S6和S8的上面。而今天，该轮到R10将它的强劲动力转换到Q7上面了。

[ 本帖最后由壁虎于 2008-5-7 01:03 编辑 ]

壁虎 · 发表于 2008-5-7 01:02

量产的新型V12 TDI型号是在位于匈牙利的Gy鰎组装完成的。组装后的发动机也能够获得500马力的动力输出。早在设计这款引擎的时候，设计师们就认为应该在现有的奥迪V型发动机系列中衍生出一款6升的发动机，也就是在现在的6、8和10缸发动机的基础上衍生出一款12缸的机器。这个决定当然是要以赛车上的发动机为蓝本进行开发。V12 TDI的气缸间隙为90mm，这是这台发动机的一个标准要求。然而，汽缸的角度却由90变成了60度，最大限度的减小了这台V12发动机的重心。因此，才能够保证在任何情况下，都能够拥有令人满意的驾驶舒适性。

上图：V12 TDI柴油机外观。

发动机的容积为5934毫升，缸境为83mm，行程为91.4mm，这一点同3.0 TDI是完全一样的。这台动力强大的柴油发动机是非常紧凑的，长度为684mm，仅仅比V8 TDI长了166mm。这个尺寸是把一台V12发动机可以安装进Q7的一个先决条件。

这台V12的曲轴箱是由蠕墨复合铸铁制造的，这种高技术的材料名为GJV-450，已经被用在了V6和V8的发动机上面。

上图：发动机的剖视图。

作为一项专利技术，GJV-450比灰铸铁的硬度增强了40%，抗疲劳度增加了100%。这样可以使发动机的设计师们将发动机壁的厚度降低。而相比原来的灰铸铁，重量上也减轻了15%。

机轴是由铬和钼金属的合金制造的，通过一个球墨铸铁做的高硬度支架来支撑。铝铸造的活塞顶着铸造的活塞杆进行做功。

两列气缸盖是由三个主要的部件组成的。底部是有高强度的轻质铝合金制造的，在其中进气和排气的通道被整合在了一起。上面的部分是用来进燃油的，而凸轮轴在被安置在一个加固了的梯状结构里。

通过使用低摩擦力的滚轴来开启气门，压缩比为16:1。像V6和V8 TDI柴油发动机一样，这台V12发动机也是利用一个螺旋的通道让吸入的空气产生涡流效应，并喷油燃烧。这样的话，就可以在适度排放和良好性能表现方面找到一个平衡点。

超现代的喷射技术

同大多数的奥迪V系列发动机相似，设计师通过在发动机的后面留出空间来安装免维护的驱动链。这种新布局方式也被应用在了这台V12 TDI发动机上面。链轮同大齿轮安在一起，这样就可以使用它带动的两个单独的链条来驱动凸轮轴了。而另外两个链条是用来驱动油泵和两个在共轨喷射系统中安装的高压泵的。

上图：凸轮轴驱动示意图。
这两个高压泵是新型共轨喷射系统中的一部分。是由Bosch公司的专家研制出来的。两个泵可以在双轨上面产生2000bar的压强，而以前却只能产生1600bar 的压强。

压电陶瓷喷射装置安装有八孔的喷油器，也是一款最新研制的产品。理想的喷射条件是通过高压喷油在燃烧室内产生的。这样的话能够使柴油点火更迅速的发挥作用，并且燃烧的也更为充分，声音也更小。高效的燃烧能够在降低排放和较高的燃油经济性条件下获得良好的性能表现。

目前的喷油器使用的是压电陶瓷原理。如果能够研制出电子控制的系统，那么压电陶瓷的动作速度将可以达到毫秒级水平。这种动作快速准确，直接传递到V12 TDI的喷油器上——包含有超过100多片的压电陶瓷片。喷油嘴针阀就不需要再用传统的机械驱动了。

由于应用了压电陶瓷喷射技术，每次燃烧的喷射过程、数量会有很大的不同，对于这款V12 TDI来说，可以喷射五次。

除了主喷射以外，前、后喷射也有了可能。前喷射（预喷射）可以有效的缓解发动机燃烧过程中的噪音，而后喷射可以增加排放的温度，从而达到废气微粒过滤器所需要的标准。

上图：发动机特性曲线，我们可以看到从1750转到3000转有一个明显的“扭矩高原”。

在V发动机外面可以看到两个涡轮增压器，每一个都由一排气缸的废气来驱动的。由于采用了可变截面涡轮设计，能够使废气的热量尽量完全的作用在涡轮上。在低转速下，增压器也可以进行响应，并能够达到较高的效率。

两个增压器都可以将压力达到2.6巴的水平，可以使这台V12 TDI发动机的1000牛米扭力在1750转到3000转都可以实现。这台能够输出500马力动力的柴油发动机的每升排量可以产生出84.3马力的动力。

两台大型中冷器能够很好的降低压缩空气的温度。V12的发动机配置有带有两个颗粒滤清器的双路排放系统。进气系统也是这样的，每排气缸都在空气质量测量计后面有一个空气过滤装置。两个控制单元根据主从理论来管理发动机中的各种情况 Q7的发动机能够满足2010年强制执行的欧5排放标准，并且很大程度上减少了氮氧化物的排放量。奥迪公司除了将注意力放在了共轨系统上可进行精确分析的燃油喷射系统外，对于排放的再循环也给予了高度的重视。有差不多50%的排放会在进气管道外层进行循环以减少氮氧化物的排放量。在V型发动机的气缸顶部安装有一个大尺寸的循环装置，上面包含一个水冷设备用来大幅度的降低排放物的温度

设计方面

安装了V12 TDI的Q7不仅技术先进，而且外观优美。外观变化最大的地方是在车前和车后的下部设计方面。镀络的前大嘴进气隔栅使我们想起了S6和S8的前脸造型。而这两辆车由于装备了V10 FSI发动机，因此都是它们所在级别中的高级运动能手。而这台强力的V12 TDI发动机在各方面都不逊色于它们。