厉害了,word哥!2012赛季斯巴鲁BRZGT300发动机EJ20解读!
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Sidar Grava
哈哈哈,不管怎样,我绝对不擅长阅读斯巴鲁GT300上的EJ20,但这三个家伙绝对是好的!它们是:
斯巴鲁科技国际有限公司-动力技术部-动力系统开发组总监:辻井文治
斯巴鲁技术国际有限公司-动力技术部-动力系统开发组首席检查员:小泽征宏
富士重工株式会社—斯巴鲁技术总部—发动机设计部部长A3部长:岩井智智
首先让我们看一下BRZGT300 EJ20的主要组件
发动机数据
发动机编号:EJ20
结构:水平对置4缸双顶置凸轮轴16阀单涡轮
位移:1994 cc
中筒材质:铝合金
阀门驱动方式:直动
气缸直径行程:92.0mm75.0mm
压缩比:10.0以上
马力:221 kW /6000 RPM以上
扭矩:450nm/4000rpm以上
进气限位器:直径37.5mm1
涡轮:IHI系统
供油系统:干式油底壳
油:Maute 300V(15W-50)
这张照片是从前面拍摄的,你可以看到排气是4在1然后到涡轮,齿形皮带驱动凸轮轴,你也可以看到短活塞,这个EJ20被定位在机舱防火墙的前面,只用于驱动后轮。前轴和定向机置于发动机前方,全FMR布局。
油底壳是干燥的,只提供适量的油润滑需要润滑的部位。虽然这在过去的EJ20中已经使用过,但BRZGT300上的系统已经完全重新设计,在缸体下安装了一个双叶片罗茨4合1泵。
燃油喷射系统
这张照片显示了缸体顶部的油轨。燃料注入进气歧管的方式与WRC EJ20相同,尽管进气歧管与WRC EJ20略有不同。在加载状态下,油轨附近应有各种导线。
油缸
活塞侧裙段比民用EJ20短。火花塞设置在燃烧室的中央部分。进气阀(上侧)和排气阀(下侧)形成与民用相同的阀角。虽然近年来赛车发动机一直倾向于减少气门的角度来抑制燃烧室的表面积,但EJ20使用了与以前相同的脊状燃烧室。
涡轮
WRC的EJ20是将IHI涡轮和排气管结合在一起的4-2-1排气歧管,而GT则采用了4-1不等长排气歧管,这是该车的首要任务。涡轮侧涡管的形状不是最适合4-1组。
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图片中看起来像喇叭的东西是进气限制器,内径为37.5毫米。发动机的进气只能从这个地方进来,后面是涡轮的进气压气机。
油泵
油泵在缸体正下方,为尽量降低发动机装载位置的高度,采用小直径双叶片罗茨4装油泵(结构与涡轮增压罗茨式相同),从曲轴驱动油泵动力。
左右气缸的连接处有较大的间隙,与泵配合为盖。
曲轴
水平对置发动机特点曲轴,曲柄很细。WRC甚至没有一个曲轴平衡与EJ20,但GT有一个相当正常的曲轴平衡。曲轴由铬钼钢制成,经过窒息和超精密加工。
节流阀
压缩空气最终将通过这个节流阀进入气缸。这个节流阀的背面分为四个进气口。进气口后是进气歧管。
活塞
活塞顶与WRC EJ20中的活塞相同。压缩比大于10.0,但远低于WRC EJ20的12.25。
连杆
连杆采用SNCM(镍类金刚石)锻造、切削加工而成。油由大端和小端油孔润滑。油孔的开启位置和润滑方式属于中心润滑型,油孔也经过超精密加工。
凸轮轴
凸轮轴由一整块锻造材料加工而成。黑色表面是类金刚石碳涂层。进气/排气升程为11毫米,与WRC EJ20相同,但根据发动机特性,其凸轮与WRC完全不同。
pericylinder
水平对置发动机宽度较大,燃烧室-气缸盖的设计需要花费大量的精力。GT300的EJ20减小了气门角度,使燃烧室更加紧凑,这也导致了更宽的发动机。
BRZGT300发动机室图片。左边和右边的黑色凸起是车轮拱,引擎在图像中心的后面。注意s形进气管和涡轮。
SuperGT是用EJ20来解释的
WRC在大约3000转/分的转速下,使用EJ20产生了近700纳米的扭矩,因为规则要求在涡轮的压气机一侧安装直径34毫米的进气限制器。尽管排气可以很容易地转动涡轮叶片,但吸力侧的进气道直径只有34mm,增压值在3500转/分左右达到极限。
在这种情况下,高RPM扭矩将是一个悲剧,但WRCS根本不需要高RPM,高RPM扭矩并不是真正有用的。因此,WRC赛车发动机设计的主流是,每当发动机转速超过怠速范围时,增压就会介入。该反弹是由SS间隔时间来衡量的,最终SS间隔结果加起来决定排名。比赛全部在一辆自行车上进行,不能和其他车混在一起。为了最快地通过比赛范围,我们认为发动机必须在中低转速范围内具有强大的扭矩。
不只是RPM的上升是敏捷的,RPM的下降也是同样敏捷的。因此,曲轴的配重被移除。车手对节气门的精细控制直接体现在发动机转速上,一收油就迅速下降,一加油就毫不延迟地进行增压。多变的路况对发动机的扭矩性能提出了很高的要求,EJ20凭借其灵活的反应能力和中低转速范围内强劲的扭矩,赢得了WRC总冠军。
上图是2007年翼豹WRC的座舱,发动机的位置与民用的相同。发动机上方有一个分离箱,涡轮直接位于发动机后方,中间冷却器位于车辆前方。
在简要介绍了WRC EJ20之后,让我们来看看超级GT EJ20。赛道上的赛车都是同时出发的,谁先通过终点线谁就赢得冠军。轨道是固定的。只要天气和比赛时间没有大的变化,所有的外部环境都是一样的,发动机的转速只根据直线长度和曲线变化。最大功率在直线上和全油门加速是重要的,低RPM扭矩不像拉力赛那么重要,油门在直线上的操作只是开和关。
也就是说,拉力赛和赛道比赛对发动机的要求完全不同。
从以上两张图可以看出,在日张力的全SS范围内,72%的发动机工作在3000-5250转/分,5500转/分以上的利用率不足10%。在富士,68%的发动机运行在5000-6000 RPM。虽然发动机在赛道上的速度会随着弯道半径和弯道数量的变化而变化,但仍然比拉动式发动机的速度要高得多。
各种比赛所要求的不同发动机特性,自然也体现在设计上。GT300被设计成与EJ20一起旋转比WRC更高。让我们看看使用EJ20的GT300的各个部分。
首先,GT300的缸体与民用EJ20相同,WRC的缸体与民用EJ20相同。缸体由铝合金制成,半封闭,冷却水从头部突出。曲轴由5个轴承支撑。气缸本身是一种民用产品。不是专门为赛车设计的,而是在民用条件下竞争,这就是斯巴鲁所说的“水平骄傲”。
燃烧室的设计也几乎与民用/GT300/WRC相同。只是进排气气门角度稍大,形成典型的脊型燃烧室。每个气缸进/排气阀2个,与民用直接作用。火花塞放置在4个阀门的中心。火花塞常采用沿面型的赛车发动机(沿面型不带接地电极,外围全圈作为接地电极,优点是不易着火,减少爆震的机会,缺点是低温起动性不是很好,而且只热价高。转子发动机的火花塞也是这种类型)。点火线圈加强,但火花时间与民用相同。阀门弹簧流量与WRC一致,GT300 EJ20在7000时关油,弹簧完全没有问题。
气门重叠角(即进排气门同时开启的时间)比民用EJ20大得多,但比WRC小得多。因为他们不想用已经有限的进气来扫气(即把燃烧室的废气推到排气口)。GT300的EJ20也注重燃油经济性,如果能节省燃料,就能减少进站时间。
WRC EJ20在最大功率时的空燃比略高于理论空燃比,酸过剩率在0.83左右。当酸过量率为1时,等于理论空燃比。高于1为稀燃,低于1为浓混合气。使用EJ20的GT300在最大功率下的酸过量率约为0.9。最新的民用发动机在油门开到最大时也有很强的混合气。在合成四根排气管之一的位置,氧传感器观察到酸过量速率,并将信息反馈给ECU,以调整喷油量。配备三元催化器的民用汽车也采用这套控制方式,当然超级GT也要求汽车必须配备三元催化器。
动力传动部分的曲轴采用铬钼钢材质,并经过窒息和超精密加工。凸轮轴是由一件锻造材料加工而成的,上面有一层类似钻石的碳涂层。它们是经过wrc测试的组件。
润滑系统完全重新设计,虽然WRC禁止使用干式油底壳,但超级GT允许使用干式油底壳。干式油底壳降低了发动机的高度,4件式油泵通过皮带与曲轴相连并由曲轴驱动。曲轴传动给油泵的转速小于2倍(因为油泵齿轮比曲轴皮带轮小)。由于水平对置发动机的气缸在两侧,因此很难从两侧回收相同数量的油。气缸内的密封空间充满了空气,发动机始终沿一个方向旋转,因此气缸内会产生气流。如果不采取任何方式阻断空气的流动,就不能均匀地回收气缸两侧的油。GT花了大量的工作,在缸体中建立隔板,以阻止EJ20的气流。
排气系统的设计与WRC EJ20完全不同。2008年,WRC采用4-2-1套件,占用了大量的空间,而GT采用4-1套件,涡轮增压在发动机前面,优先考虑便携性和机舱布局。安装在汽车上的排气管看起来很长,因为它必须绕过许多其他部件。
此外,涡轮在发动机的前面,所以进气管较长。我们想缩短连接器的长度(我不知道连接器在哪里,任何人都可以猜测)来获得排气脉动,但这已经不可能了,所以我们采用了WRC时代的想法,既然我们不能缩短连接器的长度,那么我们可以将后期压力应用到下一个冲程。进气排气系统的改装与一般直4、V6/V8不一样。
在耐久性和可靠性方面,GT300 EJ20不如WRC EJ20。2008年,WRC要求每台发动机停站三次,斯巴鲁在此基础上将发动机耐用性提高了30%。GT300不需要如此高的耐久性,因此发动机可以做得很轻。GT300的部件生命周期比WRC大得多。
全文完成!我只想说XEJ20是民用EJ20的超级版!但是,我们只能在中国买到EJ25,但总比没有强。顺便说一下,我有一个状态良好的GVF,谁有兴趣,请私信给我!
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