Внутри Ford 5.2L Shelby GT350 Engine

525 л.с. 5,2 л Дирборн Новая идея

Слова: Джефф Смит; Фотографии: Ford Motor Company и Джефф Смит

В растущем мире высокой производительности Ford выбрал другой путь на пути к увеличению мощности. Заголовок сосредотачивается на совершенно новом атмосферном двигателе 5.2L (315ci), который производит 526 лошадиных сил и 429 фунто-футов крутящего момента. Это удивительный 1,67 л.с. / куб. См с атмосферным двигателем с 32 клапанами. Чтобы представить это в перспективе, предыдущее лучшее усилие Ford Mustang NA - Coyote 5.0L - рассчитано на 435 л.с. в 2015 году или 1,4 л.с. / ci. Это помещает новый 5.2-литровый двигатель Voodoo в более чем 90 лошадиных сил наверх. Как Форд попал туда? Самый быстрый путь к увеличению мощности - просто запустить двигатель быстрее, и это именно то, что сделал Ford. Пиковый крутящий момент возникает при 4750 об / мин, но настоящие новости - это то, где происходит пиковая мощность - 7500 об / мин. Давайте посмотрим в этот новый двигатель, чтобы понять, как Ford добился этого удивительного достижения.

В 2015 году Shelby GT350 - единственное место, где вы сможете купить этот вид технологии двигателей Voodoo. В честь оригинального Shelby Mustang будет построено всего 137 автомобилей 2015 года - 100 GT и 37 GTR.

Если мы начнем с основания двигателя, то первым сюрпризом будет то, что Voodoo - это не просто двигатель Coyote с плоским кривошипом. За исключением общности центров отверстий, нескольких мелких деталей и того факта, что это V8 с 90-градусным креплением, сходство заканчивается тут же. Форд называет этот двигатель Voodoo, но он больше инженерный, чем заклинания колдунов. Давайте начнем с классического уравнения лошадиных сил: Лошадиная сила = (крутящий момент х об / мин) / 5,252. Это означает, что если мы настроим двигатель для получения заданного количества крутящего момента при более высокой частоте вращения двигателя, фиксированный знаменатель (5252) будет обеспечивать более высокую мощность при более высоких оборотах в минуту. Давайте посмотрим на двигатель, который развивает крутящий момент 350 фунт-фут при 4000 об / мин. Включите это в уравнение, и мы получим 266 лошадиных сил. Но возьмите те же 350 фунтов-футов и включите его в 7500 оборотов в минуту, и в результате получите 500 лошадиных сил.

Это не новая концепция. Производители двигателей добиваются более надежных оборотов и мощности двигателей, так как самый первый автомобильный двигатель внутреннего сгорания закашлялся более 120 лет назад. Что удивительно, так это то, что Ford создал серийный двигатель, который будет жить при 7500 об / мин с красной линией при 8 250 об / мин. И каждый редуктор хочет знать, как они это сделали.

Начиная с фундамента, блок, который был значительно усилен по сравнению с базовой версией мода. Но большая новость - плоский самолет, коленчатый вал из кованой стали на 180 градусов. Это довольно существенное расхождение, потому что до сих пор все отечественные двигатели V8 (за исключением Cadillacs и нескольких других, выпущенных до 1924 года) всегда использовали так называемый коленчатый вал с двумя плоскостями. Рассматривая коленчатый вал V8 в двух плоскостях с самого конца, эта конструкция размещает броски кривошипа в четырех положениях, каждые 90 градусов, создавая две противоположные плоскости. Двигатель Voodoo упрощает это, используя плоскую или одноплоскостную рукоятку (также называемую кривошипом на 180 градусов), делая четыре броска, противоположные четырем другим. Одним существенным преимуществом этого подхода является уменьшение массы противовеса, что делает рукоятку легче и ускоряется быстрее. Еще одним преимуществом является то, что измененные положения создают действительно сбалансированный выхлоп с равномерными импульсами, выходящими через каждые 90 градусов.

Самым драматичным, интуитивно понятным результатом равномерного импульса выхлопа является легко различимый пронзительный крик выхлопа по сравнению с рычанием отечественных двигателей V8. В типичном коленчатом валу с двумя плоскостями всегда есть два соседних цилиндра, которые срабатывают последовательно на одном берегу двигателя. Этот неравномерный импульс выхлопа производит теперь знакомый отечественный звук V8. Равномерный 90-градусный импульс, создаваемый кривошипом на плоской плоскости, может быть продублирован с помощью двухпанельного двигателя с коленчатым валом, но только в том случае, если двигатель оснащен системой жаток на 180 градусов, которая соединяет первичные трубы коллектора с противоположные стороны двигателя. Это нецелесообразно и практически невозможно достичь для промышленного двигателя.

Итак, почему этот сбалансированный 90-градусный импульс выхлопа важен? Форд решил, что, используя концепцию плоской кривошипа - которая была в гоночных двигателях буквально с самого раннего гоночного двигателя - они могли настроить двигатель, чтобы использовать преимущества этих сбалансированных импульсов для увеличения мощности. По словам Адама Кристиана, инженера Ford Intake, Combustion and Exhaust (ICE): «Рукоятка на плоской плоскости заставляет все цилиндры вести себя одинаково». Это означает, что инженеры смогли «настроить этот двигатель в течение дюйма от его срока службы, и мы Не нужно защищать лучшие или худшие дыхательные баллоны ». Он имеет в виду, что почти во всех двигателях дисбаланс дыхания между цилиндрами создает баллоны с недостаточным или избыточным достижением. Кривая искры часто ограничена наиболее чувствительными к детонации цилиндрами. С действительно сбалансированными импульсами выхлопа (которые оказывают непосредственное влияние на настройку впуска), получить больше мощности от двигателя немного легче.

Используя плоскую рукоятку, двигатель запускает цилиндр на одном берегу, а затем переключается на противоположный банк в последовательной последовательности справа налево-право-лево (RLRLRLRL). В традиционном V8 импульсы стрельбы постоянно не чередуются. Например, порядок стрельбы Койота 1-5-4-8-6-3-7-2 создает импульсы запуска RLRLLRLR. Кроме того, на одной банке всегда будут соседние цилиндры, которые разжигаются только на 90 градусов, что нарушает равномерность импульсов зажигания. Койот, например, запускает соседние правобережные цилиндры 2 и 1 последовательно.

Еще один способ извлечь больше мощности из любого двигателя - увеличить степень сжатия. Форд говорит, что двигатель Voodoo 5.2L обладает статической степенью сжатия 12: 1. Поршни движутся в стенках цилиндров, покрытых проволочной дугой (PTWA), которые распыляют расплавленный металл на алюминиевые цилиндры. Это экономит вес по сравнению с железными вкладышами, которые традиционно используются в алюминиевых блоках. Затем новые головки блока цилиндров с четырьмя клапанами полностью подвергаются механической обработке с ЧПУ как на впускной, так и на выпускной сторонах, что повышает потенциальный расход за пределы возможностей литых отверстий. Добавьте два 1,51-дюймовых воздухозаборника с полым штоком и пару 1,28-дюймовых выпускных клапанов, наполненных натрием, и откройте до 0,551-дюймового подъема с обеих сторон, и вы получите агрессивную комбинацию, которая легко могла бы стать описанием двигателя для гонок с полным соревнованием. всего несколько лет назад.

Инновации на этом не заканчиваются. Получив выгоду от компьютерной вычислительной гидродинамики (CFD), впускной коллектор получил значительную опытно-конструкторскую работу, чтобы увеличить потенциал дыхания, не создавая кривой пиковой мощности. Фактически, диапазон мощности Voodoo, определяемый как разброс оборотов между максимальным крутящим моментом и максимальной мощностью, составляет удивительные 2750 об / мин. Более традиционное распространение для двигателей позднего модельного производства выросло с типичных 1700 об / мин до более широких диапазонов, таких как 5,0-литровый двигатель Coyote с 2250 об / мин. Большинство двигателей, которые настроены на увеличение пиковой мощности при более высоких оборотах, имеют тенденцию становиться «пиковыми», что означает, что диапазон мощности значительно сужается. Еще более впечатляюще, благодаря преимуществам сбалансированной настройки импульса выхлопа, Ford говорит, что Voodoo развивает 90% пикового крутящего момента в диапазоне от 3450 до 7000 об / мин. Этот тип линейной мощности делает движение на более высоких уровнях мощности намного более предсказуемым.

Мы рассмотрели некоторые из компонентов, которые Ford продемонстрировал на недавнем Rolex Monterey Motorsports Reunion в Лагуна Сека недалеко от Монтерея, штат Калифорния, где Шелби Мустанг был знаменитой маркой. Среди интересных внутренних изменений - кованый поршень, который выглядел как Mahle вплоть до его уникального покрытия Grafal. Системы смазки сталкиваются с большими проблемами при высоких оборотах двигателя, и компания Ford решила эту проблему с помощью составного масляного поддона с мокрым картером со встроенным контролем ветра по его 10-квартальной мощности, добавив полных 2 кварта к емкости по сравнению с Койотом.

Начиная с уменьшенного ограничения воздухоочистителя с открытым элементом, воздушный поток необходим, если вы планируете развивать мощность при 7500 об / мин. Это требование требовало большего, 87-миллиметрового корпуса дроссельной заслонки, но, что более важно, правильно спроектированного впускного коллектора с длинами бегунов, оптимизированными для достижения максимальной мощности (что требует коротких бегунов), не жертвуя мощностью среднего диапазона (которая требует длинных бегунов). Очевидно, что этот компромисс был успешным, учитывая широкий диапазон мощностей. Конечно, переменная синхронизация камеры также играет роль в этом танце настройки.

Все эти детали, в конечном счете, вписываются в готовый двигатель, который когда-то прикручивается к автомобилю, создает примечание о выхлопе, которое, очевидно, было большой частью причины проектирования и создания двигателя, который так резко отклоняется от нормы. Интересно, что в это время в эволюции гибридных электромобилей, которые невероятно молчат, Ford выбрал бы автомобиль с высокими эксплуатационными характеристиками в полной комплектации, и, надо сказать, приятно, противоположное направление. Независимо от того, был ли крик, созданный этим двигателем, движущей силой создания плоского кривошипно-шатунного двигателя Voodoo, конечный результат - выхлопная нота, услышанная «по всему миру». Ford только что поднял планку производительности не только с нормальной атмосферной мощностью, но и с небольшими технологиями.

Слушай двигатель!

Похожие

Комментарии