最近和我在玛莎拉蒂的前意大利同事聊他们的MC20上市,MC20对于玛莎拉蒂来说,绝对是具有跨时代意义的车型。虽然目前的市场定位是公路用车而非赛车,但是把他和赛车定位的经典MC12头尾相接却完全没有违和感。


说到MC12,早在1950年F1世界锦标赛诞生时,玛莎拉蒂便已驰骋在银石赛道。上世纪五十年代,5届F1世界冠军 Juan Manuel Fangio曾于两个赛季驾驶玛莎拉蒂夺得世界冠军。随后,玛莎拉蒂退出赛场开始专注于民用车市场,在Fangio取得世界冠军的47年后,玛莎拉蒂于2004年9月携MC12重返赛道。2004年至2010年,MC12在赛道上共取得22场胜利(包括在斯帕 24小时耐力赛中取得的3场压倒性胜利),以及在FIA GT大奖赛中囊括的包括厂商冠军、车手冠军和车队冠军在内的14个冠军。


MC12的诞生其实是为了让赛道版本的MC12 GT1符合赛规:FIA GT的参赛条件是所有车辆必须是量产车,且产量大于25。所以MC12 当年交付50辆只是为了让MC12 GT1可以参赛,所有设计都是为了赛道。

这次MC20和MC12,尽管设计都源自玛莎拉蒂赛车部门Maserati Corse,但MC20既有对MC12的赛车传统继承,又具有自己独特的定位和历史意义。其中最大的区别是MC20不同于MC12设计之初的赛车定位,MC20所有的设计需求是面向公路用车场景且针对日常驾驶使用,从内外饰,到各种科技配置都很全面。比如和现在主流的豪华车一样,MC20虽然追求的是极致的驾驶体验,却也搭配了各类驾驶辅助电子设备,包括辅助自动驾驶和主被动安全配置。

MC20在外观上延续了MC12技术设计元素,包括前脸和家族式的进气格栅,但是MC20因为搭配了轻量化的V6,从而具有比MC12赛道长尾更加流线和比例协调的尾部。


内饰部分MC20同样延续了MC12的极简中控布局,只保留了必须的按键和开关:比如具有启动和弹射起步按钮的方向盘。但是因为16年后全新的电子配置,新材料的使用,包括Alcantara材料的座椅,门板,中央通道的碳纤维材质,以及由Maserati Corse首席试车手Andrea Bertolini参与研发设计的人体工程学方向盘,MC20作为拥有赛道基因的公路车,在保证赛车一样的专业驾驶感受的同时,也同时兼顾了豪华感,功能性和舒适性。


如果说MC20包括鸥翼门在内的全新设计只是前菜的话,那么伴随MC20一起发布的Nettuno海神发动机才是真正的主菜。完全不同于MC12和法拉利Enzo共用的F140B V12自然吸气发动机,这台V6双涡轮增压发动机通过大量使用F1赛道技术,再结合前沿的量产发动机节能减排方案,最终实现的是动力和油耗/排放的完美平衡。


Nettuno海神发动机的研发从2015年立项预研开始,到2020年量产经历了5年对设计概念的验证和F1技术在公路使用的优化。Nettuno上除了赛道常见的干式油底壳,最主要的技术是把带有预燃室的双燃烧室系统引入了公路用车。一般发动机只有一个主燃烧室,而燃烧的过程是由火花塞点燃周围的油气混合,再由火焰自然向外传播扩张到活塞缸壁。涡轮增压发动机在提供更高的进气压力和由此带来的更高的扭矩输出的同时也会带来相关的副作用。根据压力和温度的正比关系,加上更剧烈的燃烧,增压发动机在运行过程中缸内温度会更高。而更高的缸内温度会导致的直接危害就是爆震,会对发动机造成直接的机械损伤。而爆震的本质原因在于部分油液被空气团隔绝,没有快速顺着火花塞点火之后蔓延燃烧而因为温度过高最后自燃。


为了避免爆燃,要么降低压缩比=降低缸内压力和温度,但是这样会直接降低燃烧效率和动力输出,要么想办法降低缸内温度,比如现很多厂商在使用的缸内直喷技术。而如果要追求极致的性能和效率呢?只有加快燃烧,让油气混合在有机会自燃之前就被烧掉,这也是海神发动机使用F1预燃室技术的起源。海神发动机的主火花塞前有一个独立于主燃烧室的预燃室设计(下图红色圈内部分):


每次燃烧都从预燃室开始,被点燃的油气混合在高压环境下通过多个喷射孔快速进入主燃烧室并迅速点燃周围的油气,由此在维持11:1的高压缩比的同时,通过快速燃烧避免了爆震的发生。


预燃技术可以充分保证高功率输出环境下的燃烧效率和高扭矩输出,也是这个技术在F1上被广泛采用的原因。以前预燃技术没有在公路车型上使用,也是因为这种燃烧方式更适合持续高扭矩,高功率输出的驾驶工况,但是对于公路用车来说很多时候需要工作在低扭矩输出区间,比如低速蠕行,这个时候使用预燃,因为持续的剧烈快速燃烧可能会导致各种发动机的耐久以及NVH(噪音和震动)问题。奔驰把F1发动机用在最新的公路超跑Project One上,却因为耐久需要每5万公里将整台发动机返厂更换或者翻修。


所以这次MC20并没有直接照抄F1技术,而是加入了双火花塞系统,在带有预燃室的主火花塞旁加入了另一个旁路点火火花塞(下图红色圈中部分):


当发动机运行在低扭输出区间的时候,带有预燃室的主火花塞停止工作,只使用旁路火花塞正常点火,恢复到传统发动机的工作方式。干式油底壳, 带有预燃室的双燃烧室, 双火花塞系统,追求极致性能的F1驱动技术和追求公路用车耐久和舒适性的主流发动机技术被融合在一台Nettuno海神发动机上,这也是整个海神发动机的技术设计验证从2015年就开始的原因所在。最终对比这台海神发动机和以前MC12以及Enzo上的那台F140B V12发动机,虽然从V12变成了V6,但是却能输出更高的扭矩和功率,叠加车身以及材料的轻量化,MC20百公里加速比MC12快出1秒。


MC20和MC12最后的一个因为定位不同而带来的区别就是售价了,MC12因为定位是MC12 GT的法规车,限量50台,所以导致定价奇高,算上通货膨胀到今天的本土售价超过100万美元,在2018年一个普通公路版本MC12更是拍出了200万欧元的成交价。而MC20因为定位量产车所以售价比MC12要亲民得多,国内厂商指导价210万起。


MC20因为定位公路超跑,整个产品从内外观设计,电子配置,驱动技术的使用,对比MC12都进行了大量改进,在兼顾远高于MC12性能的同时还兼顾了日常公路驾驶的舒适性和可用性。相对于MC12对于玛莎拉蒂的赛道价值,MC20对玛莎拉蒂的意义绝对更为重大。这款车一方面意味着时隔10多年之后玛莎拉蒂重新推出超跑车型,回归这一细分市场,同时MC20上大部分新技术为针对这一车型和后续玛莎拉蒂公路用车而专门定制,比如海神发动机,独立和系列化的超跑技术可以帮助玛莎拉蒂独立开拓超跑市场。另外这次MC20已计划在未来推出赛道版本,玛莎拉蒂未来将有独立的赛道技术来独立参与赛事,重新延续和提升MC12时代玛莎拉蒂品牌的运动形象。

看了 @苏黎世贝勒爷 的回答,也来聊一聊这辆搭载TJI燃烧的MC20——MC20不仅是玛莎拉蒂近年来最为重要的车型,量产TJI燃烧的海神发动机更是今年最令人澎湃的机型之一。在这一时间节点,玛莎拉蒂重新打造代表品牌巅峰的超级跑车,在重归超跑竞争之外,MC20具备了两重意义:一方面是彰显玛莎拉蒂焕新品牌的雄心,重新梳理了FCA旗下豪华品牌组合;另一方面通过自产发动机量产了TJI(Turbulent Jet Ignition,湍流射流燃烧)燃烧技术,将意大利品牌的发动机技术实力展露无疑。

1. 焕新「超跑皇后」,重振品牌组合

自2018年以来,玛莎拉蒂在全球车市寒潮中结束了2015-2017的迅猛势头转而短暂落寞,由Ghibli,Levante和总裁构成的产品组合奢华有余,但相较于「超跑皇后」的煊赫声名,便显得缺少了几分进取的张力,也缺少了一面引领品牌的大旗。而这面大旗,自MC12这一冠军车型以来,似乎已经逐步淡入历史……直至今天我们所见的MC20,将玛莎拉蒂的百年赛车传奇重新带回公众的视野。


图1 寓意玛莎拉蒂 Corse 2020「由赛车部门2020打造」的MC20

MC20的回归,宣告了玛莎拉蒂将重返赛场,而上一次这样的宣告,正是来自于2004年诞生的MC12。而MC12是国际汽联GT锦标赛上最成功的冠军车型,在MC12身后,是2005~2010年间的五座年度冠军奖杯与四座车手年度冠军。也正是MC12的冠军光环,让玛莎拉蒂真正被人认可成为顶级的跑车品牌。

这一切,都是玛莎拉蒂对MC20所寄予的复兴厚望。


图2 超跑历史的时代巨作MC12

除此之外,MC20也帮助玛莎拉蒂进一步明确了在集团中的品牌位置:MC20清晰奠定了玛莎拉蒂作为超豪华品牌的定位。一方面,玛莎拉蒂再次稳固豪华定位;另一方面,通过100%自研动力总成,降低用户维修成本,并基于自有发动机进一步提升玛莎拉蒂工程师的自由度,打造体验更为完整的产品。


图3 在FCA与PSA合并后,玛莎拉蒂更需要进一步明确在新集团Stellantis内的豪华品牌地位

2. 量产TJI燃烧,充分展现技术实力

不同于MC12的珍稀限量,MC20国内210万的指导价相对来说要「亲切」得多。而如果单纯讨论在MC20这一细分市场,同级竞争对手实际上寥寥无几,无非只有——保时捷Turbo S、奔驰AMG GT与奥迪R8。在这一细分,每个产品都不仅仅是为了争夺全球数千辆的单个车型销量成绩,更是代表了整个品牌技术实力与运动形象的旗舰——我曾有机会驾驶上述车型中的两辆,他们都将各自品牌的特色化为了具体的物理语言,与此同时展现了超出旗下任何性能车型的超卓性能。


图4 MC20在Dallara风洞中开展了超过2000小时的风洞研究

MC20自然也不例外——这台100%由意大利Modena工厂制造的超级跑车,在赛车界著名的Dallara风洞中经过了超过2000个工时的严格风洞测试,在反复迭代中将空气动力学与外观美学相平衡;整体车身、内饰、轮毂和车门都大幅运用碳纤维打造,车重控制在1.5吨以内;而借助搭载的Nettuno海神发动机所提供的630匹马力澎湃动力,MC20的功率重量比达到了2.33kg/hp的同级最佳成绩……这一切技术数据支撑起了MC20的超跑地位


图5 海神发动机

而MC20立足市场的技术核心,就是100%自研的超跑心脏——Nettuno海神发动机。在电动超跑不断刷新圈速的时代,这台机器已可以说是今年为数不多令人兴奋的量产发动机:它与今年真正上市的另一台机器Skyactiv-X实现HCCI一样具有划时代的意义,海神将从未量产的实验室与赛道发动机技术带进了量产车型,实现了量产的TJI燃烧发动机

TJI,湍流射流燃烧是真正的赛道技术,其目的是通过提升燃烧速率进而充分拓宽汽油机稀薄燃烧(Lean burn)的工况范围,继而充分提升燃烧效率。为实现这一目的,TJI燃烧通常在气缸顶部中央布置预燃烧室,不同于汽油机的电火花着火(SI),也不同于柴油机的压缩着火(CI),TJI燃烧中火花塞在预燃烧室内点燃混合气,形成火焰射流进入主燃烧室瞬间引燃预混合气完成快速燃烧(如图6)。


图6 TJI燃烧形成的火焰射流迅速引燃主燃烧室的预混合气

形象来说,这是一种介于汽油机点燃与柴油机压燃之间的技术:

  • 在油气混合的过程,主燃烧室通过进气道喷射(PFI)形成预混合气,在燃烧开始时,预燃烧室通过火花塞点燃混合气,这与汽油机点燃相似;
  • 在主燃烧室,通过高温火焰射流直接引燃预混合气的同时着火,又与柴油机压燃相似。

因此,这一技术综合了点燃与压燃的优势:既能够实现汽油机的低污染物排放,又因超高燃烧速率能够承受更高压缩比带来的压缩压力进而实现柴油机的高效率

与此同时,TJI燃烧可以分为主动型TJI(Active)与被动型TJI(Passive),如图7,主动型TJI在预燃室布置了喷油器与火花塞,顾名思义,是在预燃室内「主动」喷射少量燃油形成高浓度的混合气被火花塞点燃;而被动型TJI的预燃室内仅布置了火花塞,少量预混合气从主燃烧室「被动」进入预燃室后被点燃。


图7 TJI燃烧的两种分类,来源:A review of prechamber ignition systems as lean combustion technology for SI engines

二者对比来看,主动型TJI在火花塞点火之前,在预燃室与主燃烧室实际上分别形成了一浓一稀两个浓度的混合气,在预燃室的高浓度混合气被点燃时会产生大量的碳氢未燃物迅速提升压力,继而快速进入主燃烧室完成二次燃烧,尽管排放相对较高,但这一设计能够提供更大的输出动力,因此在F1技术中采用的就是主动型的TJI,如图8。被动型TJI的排放则相对较低,因此海神发动机采用了被动型TJI的设计,如图9,在预燃室中,仅布置了火花塞而没有喷油器。在TJI燃烧下,尽管压缩比高达11,但发动机依然满足排放法规要求,且不会出现爆震。


图8 F1采用的主动型TJI技术中,3%的燃油在预燃室直喷仅用于引燃,97%的燃油采用进气道喷射形成充分均质的混合气,来源:https://www.enginelabs.com/news/f1-tech-what-is-turbulent-jet-ignition/

图9 海神发动机的设计图及气缸截面图,来源:玛莎拉蒂官网

为了更为灵活地驾驭TJI燃烧,海神发动机在进气道、缸内布置了两处喷油器,又在预燃室和主燃烧室布置了两处火花塞,如图10。两处喷油器与两处火花塞可以进行灵活地控制组合,在不同的负荷下采用差异化的喷油、点火策略,从而实现在动力/排放/效率之间的工程优化:例如,在中高负荷下,可以使用直喷加预燃室引燃进行TJI燃烧提升性能;在小负荷下,则可以采用进气道喷射与副火花塞点燃的常规SI点燃降低排放。


图10 海神发动机的预燃烧室与副火花塞

这也正是海神发动机值得称道的一点——在量产了TJI燃烧的同时,添加了多重控制变量,极大丰富了控制手段,为燃烧带来了更高自由度。要知道,发动机并不是越复杂就一定越强大,由于发动机是一个多输入多输出的非线性耦合系统,因此对多重控制变量进行有效的控制从而实现性能的提升,一向是发动机开发的难题。因此,敢于应用新技术并实现突出性能的产品,一定具备过人的工程能力。海神发动机被玛莎拉蒂寄予厚望,又何尝不是秀出肌肉的技术宣言。

无论是为了重振品牌雄心,还是彰显技术实力。重归的超跑——MC20,就是这样一台值得肯定与期待的车型。


来源:如何评价玛莎拉蒂MC20?

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