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超跑的秘密(一) 润滑秘籍:干式油底壳

2012/3/22 8:46:24来源: 汽车之家

[汽车之家 技术] 超人也会有七情六欲,而当我们为你揭开超跑的面纱时你会发现,它们与“凡人”一样六根不净,这帮所谓的“凡夫俗子”流露出的贪欲使得这个世界感到畏惧,它们甚至贪得无厌的要把油底壳也要变成干式的。

超跑的秘密(一) 润滑秘籍:干式油底壳 汽车之家

“我们的这款车采用的是干式油底壳。”如果你喜欢去一些超级跑车展厅穷逛,你一定从销售顾问那得意的口吻中听到过有关干式油底壳的描述,的确,它完全可以被视为高性能车的代名词。

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『图示位置为湿式油底壳』

油底?还是干的?听着就让人头疼,但它能成为超跑发动机的御用一定有着过人之处,在介绍它之前,我认为有必要先说说那些注定平庸的油底壳——湿式油底壳。它位于发动机最底部,里面存有足够用于保护发动机的机油,发动机在运转时可通过机油泵从中定量抽取以满足所需。对于你来说,最为直观的可能还是在每次保养时,爱车被举升器抬高后,维修技师用扳手松开位于油底壳最低位的放油螺栓,随即,寿终正寝的机油就这样被请了出来。

或许它不能让你提起什么兴趣,就这样一个边缘的角色,却制约着发动机在性能上的提升,于是乎,为了打破这个瓶颈,设计师从根本上放弃了这种结构,干式油底结构应运而生。

那么干式油底壳(Dry Sump)在哪?它与湿式油底壳相比有什么优点?

 

超跑的秘密(一) 润滑秘籍:干式油底壳 汽车之家

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采用湿式、干式油底壳的润滑系统特征对比
相同点不同点
有专门用于存储机油的地方湿式油底壳本身就是一个储油装置,而干式油底壳则有专门的储油罐
机油泵负责维系整个润滑系统的运转机油泵的尺寸及成本
都会涉及到压力润滑湿式油底壳润滑结构包含有飞溅润滑以及压力润滑,而采用干式油底壳润滑结构则仅有压力润滑

Tips:

压力润滑:机油泵将机油抽取后以一定的压力将机油送到所需的部件上实现保护作用。

飞溅润滑:对于发动机而言,通过曲轴的旋转将油底壳内的机油带起,并“泼到”摩擦表面实现润滑。

为什么要用“干式油底壳”?

在激烈的驾驶条件下,采用飞溅润滑的湿式油底壳可能会因离心力的问题进而导致机油供给困难造成润滑不足的情况,在一定程度上制约着车辆的性能。为了要追求那一组耀眼的数据,在某些方面势必会走向一个极端,有时候真替它们感到孤单,既然是为追求极限,那就证明它与家用无关,也就是说,在大多数行驶环境下,如此凶悍的润滑系统是无法酣畅淋漓的使出浑身解数的,而对一帮带着黑框眼镜,穿着过膝白大褂的设计师而言,每天默念“天下武功,唯专不破”的咒语百遍,这一切便成理所应当。

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『上图为湿式油底壳,为了克服离心力给润滑系统带来的影响,设计师在油底壳的形状上也做了弥补性的设定』

让我们来看看他们是怎么想的。首先,相比于干式油底壳,湿式油底壳在抵御离心力方面存在先天的缺陷。当然,在湿式油底壳上,设计师也做了弥补性的工作,不信,你可以找辆车,趴下身去看看它的裙下风光,动作看似猥琐,但你要始终坚信有颗探索的心。你会发现大多油底壳都会采用前低后高的形状,就是为了确保在加速时,机油泵能够吸到足够的机油,曲轴的旋转也会将机油扫起,甩溅到汽缸壁等部分,听上去挺不靠谱的,就这种“大面积概括低准确率”的行事作风也还算实用。而当发动机对润滑提出更为苛刻的要求时,这种粗放型就很难满足要求了。在设计师眼中,降低重心才是最可贵的,取消了发动机下方的油底壳,目标既能达到,对,就像水平对置发动机的理念。

仅此而已吗?

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机油泵作为整个润滑系统的心脏,负责维系整个系统的运转。它不是永动机,却扬言要消耗掉一部分发动机的动力输出。随着绿色动力技术的不断升级,类似的一些“狠角色”已经被踢出了这个体系,空调压缩机就是个“出头鸟”,但眼下,机油泵采用电力进行驱动似乎还不太现实,所以,它还是要通过曲轴的旋转来助其大展神威,为了催生出更大的供油压力以满足润滑系统点对点的精确打击,就需要机油泵的尺寸更大些,就好像铁扇公主手中的那把芭蕉扇一样,消暑纳凉和对付孙大圣自然要有所不同。但问题来了,它到底要吞噬多少动力才肯罢休,又转念一想,在动辄4、5百匹马力的发动机面前,你还会像我一样锱铢必较吗?

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不仅仅是润滑作用,“穿肠而过”的机油还会带走一定的热量,于是乎,机油温度就会随之逐渐升高(机油温度过高会致使其出现氧化的现象,从而润滑能力下降),有效地给机油降温就变得迫在眉睫,所以,在机油返回到储油罐前,要通过机油冷却器(尺寸也会比普通轿车更大些)的“洗礼”,常见的机油冷却器有两种,一种是像水箱一样依靠流经的空气进行散热,另一种则是通过温度相对低些的冷却液(冷却液的沸点在110℃左右,而在大多数情况下,水温表都会徘徊于90℃~100℃之间)和机油进行冷热交换,将机油温度维持在极限内。

机油冷却器

采用干式油底壳结构的优缺点:

优点: 取消油底壳后,发动机的重心得到降低,提高了车辆的操控性;大尺寸机油泵很容易从高高在上的储油罐中抽取机油,在大马力发动机的鼎力支持下,流动的机油会在设计师的规划下精准地抵达目的地,将它的功效发挥至最大。

缺点: 高制造成本以及需要较大动力驱动的机油泵在高昂的车价和性能数据面前已变得微不足道,尊严可以让他们为之付出一切。

“干式油底壳”里的小把戏

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从图中你可以清楚地看到,在机油加注口的下方有一个储油罐,储油罐的大小可根据不同的发动机结构来做出相应的调整,以满足机油存储量对润滑系统的充足供给,整个润滑系统依旧是个可循环的回路,而储油罐则更像是个多功能中转站,身兼数职的它摆明了与你从宜家买来的酱油瓶子不是一回事。

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就拿简单的机油及机油蒸汽的分离来说,在储油罐内部机油蒸汽通过相关管路的引导进入到分离器进行解体,分离出的机油重新滴入气门室内再次参与润滑,而机油蒸汽则被送到汽缸内燃烧(对于机油蒸汽的处理,不同的厂家或许会采用不同的方式,在此提到的仅为最常见的一种);此外,曲轴箱通风装置负责维持整个系统内的压力平衡。听上去有些复杂,但在这里,也仅能算是个后勤类的工作。

经过一番磨难后,循环至此的机油经过层层沉淀回到了那个相对安逸的空间内,其实那里并没有想象中的平静,还有强大的离心力需要被克服。为了避免车辆在极限行驶时产生的离心力导致储油罐中的机油向一侧涌动进而出现机油泵抽不上油的情况,于是,设置了层层“关卡”(湿式油底壳内也有类似的挡板),将机油牢牢地“压”在下面。

当然,机油存储量也会被密切监控起来。我们所熟悉的机油尺或许会被机油油位传感器所替代,这样的小把戏并非是超跑的专利,一般类别的豪华车也具备了这样的功能。不知道为什么,只要一提到它,我总是能想到上学时那些以打小报告为荣的“好朋友们”,细想,对于那些悲催的车主来说,它不就是扮演着这个角色吗?一旦机油存储量因各种原因而低于极限时,它就会通过仪表盘上的那个警示灯来给某些厂家扎上一针,哎~真拿你没办法。

由此看来,采用干式油底壳可谓是一举两得,既能维持发动机在极限状态下的润滑要求,同时,对于车身重心也有了一定的降低,改善行使操控性。这一切都符合了当初的设计初衷。



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