世界僅存的16缸汽車引擎—BUGATTI W16動力系統

記者:Alegna 2022-07-29

當Bugatti在20年前釋出Veyron 16.4的技術細節,世人驚覺它搭載的動力引擎輸出竟高達1001ps,而且採用8.0升、16汽缸的設計,從此改寫了超級跑車的遊戲規則。在此之前,量產車從未出現過搭載動力如此強大,體積如此緊緻,又可輕鬆巡航的動力系統;這款車以2.5秒一舉刷新了0-100km/h的加速紀錄,馬力輸出在當年無與倫比,超過400km/h的極速表現,更是遠遠拋開其他對手。Veyron顯然不能與其他等閒之輩的supercar相提並論,於是車壇為它創造出hypercar的新級距,W16引擎就是在背後推動這項成就的最大功臣。

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▲W16引擎不只是汽車史上一項傑出的工程成就,更已經成為最足以代表Bugatti技術成就的作品。

Veyron擁有曾被認為量產車無法實現的動力層次,然而當它的後繼車款Chiron推出後,馬力數據竟被超前50%。Chiron同樣搭載8.0升W16引擎,也和Veyron一樣都是配置四組渦輪增壓機,能夠繳出更強大的性能水準,意謂每一個零件都必須重新檢視。

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Chiron的動力系統有一項很重要的升級改良,那就是採用更大的渦輪增壓機,以及配有32組噴射閥門的雙級式燃油噴射系統,並且應用更多比例的鈦合金和碳纖維材質避免重量過度增加。這組W16引擎的最大馬力1500ps,隨後又被調升為1600ps,加上駭人驚俗的1600Nm峰值扭力,再次改寫了高性能汽車的歷史。


源自於新幹線上的初步構想

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談到W16引擎的起源,原本只是一位高層天馬行空的想法。1997年時任Volkswagen董事會主席的Ferdinand Karl Piech,有次在日本搭乘從東京開往大阪的新幹線時,在信封上畫出他的初步構想。原本他想要打造的是一具18汽缸的引擎,不過後來在與Volkswagen動力研發部門總監Karl-Heinz Neumann討論可行性後,最終改為W16,向品牌創辦人Ettore Bugatti的16汽缸引擎致敬。

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20年前,車界普遍認為不會有量產車能夠配置超過1000ps馬力的引擎。Bugatti不僅想要證明他們辦得到,還要讓這款車容易駕馭。工程團隊從零開始著手設計,不只是每個零件都必須重新開發,車輛部件也要重新製作與測試,包括引擎測試機台也是如此。這具引擎總共使用超過3500個零件,每個零件都是手工組裝,所有過程都在測試電腦監控下完成以確保其精準程度。


“W”

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最後團隊成功達成目標,為了讓引擎的體積比V12還小,淨重控制在400kg左右,他們採用獨特的「W」形汽缸排列方式,使其本體尺寸更為緊緻。兩組各有八個汽缸相互依存90度夾角的設計,透過四組廢氣渦輪增壓機來增壓。

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在2001首次測試時,引擎就達到1001ps的預期輸出,完全符合理論推算的目標,然而他們卻發現測試機台和通風系統不敷使用。為了確保能夠順利引導高溫廢氣的排放,最後決定導入當時車界前所未見規模的鈦合金作為排氣系統材質。
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在性能達標之後,接下來的任務就是追求引擎的穩定性和可靠度。由於16汽缸具有自然平穩運作的特性,因此想透過傳統檢測點火異常(misfire)或是爆震現象是不可行的。
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為此,Bugatti開發出離子電流感測系統,用來監控每個火星塞的爆發狀況;如果系統偵測到點火異常或是爆震,就將點火正時延遲,停用單一汽缸或是減少增壓效率,藉此讓每汽缸都以其性能極限運作。
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W16還有一套複雜的水冷系統,兩個水循環即使在極端全負載的狀況下,也能讓引擎控制在所需工作溫度內;其低溫循環附有獨立水泵浦及15公升冷卻水,讓渦輪增壓機的高溫空氣通過引擎散熱器後,溫度一口氣下降多達130度。此外,差速器、變速箱、引擎機油皆有個別的冷卻器,以及用於空調系統的熱交換器。
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W16的聲浪十分特殊,不對稱點火順序加上點火間隙僅有45度,呈現出與其他引擎截然不同的聲響。在低負荷下表現出平穩舒適的特性,隨著負載的增加,就會化身成為咆嘯的野獸,過程中沒有任何機械噪音的干擾。多年來,Bugatti持續改良此具引擎,自2010年開始,透過加大增壓機與其他升級,Veyron 16.4的最大輸出已經提升至1200ps,同時也協助Super Sport寫下431.072km/h的量產車極速金氏世界紀錄。


持續挑戰突破極限 

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隨後推出的Chiron持續提供更快速、優雅、可靠、豪華和獨特的高性能格局,若與Veyron相比,Chiron所用的新引擎大概只剩螺距大小和緊緻概念維持不變,其他一切都是重新開發。最終他們又以1500ps的高效輸出突破極限,這個數字相當於將Veyron基本輸出提高50%,或是將Veyron 16.4 Super Sport增加24%的水準。

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引擎輸出得以再次飆高的秘訣,在於Chiron渦輪增壓機導入全新序列式增壓技術。每排汽缸各有兩個渦輪增壓機,只有全力輸出時才會動用這全部四個增壓機,而且永久運行的增壓機尺寸和可停用的增壓機尺寸相同,使得扭力曲線在不同的駕馭方式下都能維持穩定而不會明顯下降。另外,這種設計的排氣閥必須能夠承受攝氏980度,因此Bugatti在部份組件上還應用了特殊高溫合金。


突破傳統思維的創新技術

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新技術最後讓Chiron Super Sport 300+在2019年成為第一款超過300mph的量產汽車,實際測得的極速數字是490.484km/h,至今最速量產車的稱號仍然沒有對手可以挑戰。

Bugatti Chiron Super Sport
▲Bugatti Chiron Super Sport
航太先進科技的導入,造就閃電般的高速性能,堅持追求極限的理念,讓一家百年車廠突破窠臼,一舉改寫汽車發明以來的演進歷史,而造就這一切的,全都是源自於一個獨特引擎的絕妙想法。
Bugatti Chiron Super Sport
▲Bugatti Chiron Super Sport