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马石油 —— 马来西亚石油公司成人直播电影网，大部分东说念主应该听都没听过。

我以为这样的马石油，动作一家真金不怕火油的国企，依然发扬的很热血很有期许了，没预料最近发现他们也曾还撇开那些驰名的整车厂，拉着车圈供应商，我方造过原厂车参加比赛，这嗅觉也就略逊于当今红牛这个饮料厂啊！

本文主要内容 ——

1此款赛用发动机曲轴更正的标的与内容

2此款赛用发动机曲轴研发过程中的采选

3正向辩论递次中必不可少的 —— 仿真分析（CAE）

4此款赛用发动机曲轴CAE分析

5赛用与量产有什么各异？到底什么车能力称为性能车？

Author / Zme梦儿

今天的主角，即是马石油2003年开动参加WSBK全国超等摩托车锦标赛的一款赛用三缸发动机。

注WSBK和Moto GP两者都是机车界的主流赛事，两者区别浅薄无情的解释 —— MotoGP十分于汽车赛中的方程式赛车，而WSBK十分于汽车赛中的房车赛，有量产车数目要求

马石油这款赛车叫FP1，搭载了0.9升的三缸发动机。

其时更新的赛事章程允许所有这个词的发动机擢升到1升的排量，不外为了免去重新赛事认证的本钱，马石油决定不改排量，也即是不改变缸径和冲程这些基本参数，而是通过擢升最高转速来提高最终的输出功率。

最大的编削即是旋转往返系统（所有这个词作念旋转往返指令的零件，主要活塞、连杆、曲轴还有均衡轴）的减重来减小指令件的惯量、提高转速，其时匡助马石油沿路作念研发的，亦然车圈驰名的供应商：里卡多(Ricardo)。

而咱们研发故事的揭秘，就从这款赛用发动机轻量化曲轴的转换野心来源，来望望只是四个字：减小惯量（减重），研发中需要作念若处事情。

马石油其时赛用发动机的额定转速是14000转，提高后需要到16000转，已有发动机将动作基础版，与更正版进行数据对比。

此款赛用发动机曲轴与走量发动机曲轴对比实质的区别，是其对材料力学性能的高要求，也即是这个曲轴要够硬、够强、够耐磨以冒昧赛场上马力全开、不停劈弯的恶劣工况。

此曲轴不管是基础款照旧更正款，制造工艺都疏通，用一种叫双真空再熔的钢胚进行机加工，双真空再熔，听着就很不“东说念主话”，专家毋庸搞清是什么，只消知说念这种熔真金不怕火技艺一般是航空航天工业用的，不言而喻其对材料性能要求之高和腾贵的价钱。

在阿谁专家发动机曲轴都是用铸铁的年代，这个才是其私有之处。

1减重、减小动掸惯量并保证合适的均衡率

当先需要改变功率流，也即是功率如何传递给变速箱。

汽车发动机我想专家都比较练习，能源口角轴通过飞轮聚散器一直线传到变速箱，不外摩托车的空间更小，是以这款发动机和变速箱是平行的，通过齿轮传递能源，基础版发动机的功率流如下所示：

能源通过第三个曲柄臂上的驱动齿轮传递到均衡轴上，再穿过均衡轴，通过均衡轴上的齿轮传到变速箱上，更新的野心即是把曲轴上的驱动齿轮从第三个曲柄臂移动到第五个，幸免功率流经过所有这个词这个词均衡轴，为了更好地减少均衡轴的惯量，如下所示：

我在V6篇中说过加了均衡轴的三缸机可以十足均衡掉一阶叛逆衡往返力矩，在VR6篇中说过，曲轴本人的均衡块也会参与均衡部分往返力矩。

是以结合起来，要均衡一阶叛逆衡力矩，需要曲轴均衡块和均衡轴的共同作用，那这里减重例必要减少均衡块的分量，就会影响到均衡率了，这时，就要作念采选了。

从上头两个版块的曲轴对比可见，更正版曲轴的曲柄臂和均衡块的减重特殊较着。

基础版这个三缸机的曲轴跟咱们世俗量产车的三缸机曲轴看起来差未几，是一阶叛逆衡力矩全均衡的曲轴，是以均衡块比较壮实，超越是一、六曲柄臂的均衡块。

依旧是之前讲过的点，这里再次考据了：性能向的发动机，当NVH与性能破损时，NVH就会被合适罢休。那基础版这样大的均衡块，必须忍不了，减！

天然，引起叛逆衡的质料也一样要减，这样，缩小均衡率的影响才会更小，也即是活塞总成和连杆都是要减重的，数据如下：

减重减惯量还要保握一定的均衡才略，是以削掉均衡块厚度、连杆颈上开孔，但会在均衡块上钻孔去填入一些密度更高的重金属，反向补均衡质料，如下图所示：

经过这一系列的操作，终末均衡情况是如何的？

表格对比了基础版去掉均衡轴和曲轴均衡块、基础版带均衡轴均衡块和更正版三者的残余叛逆衡力矩。

可以看出，基础版全均衡只剩比较小的二阶叛逆衡力矩，更正版因为莫得全均衡，是以pitch和yaw力矩都还有残留（pitch和yaw力矩代表什么请点击→ ），而因为旋转件都进行了相应的减重，是以二阶力矩比较基础版要小一些。

终末，所有这个词这个词改完后，比较基础款，更正款曲轴减少了约30%的质料、35%的惯量：

2减小阻力

更正款的减阻主要聚焦在减小旋转件指令时的风阻上，我想专家据说过的减风阻一般都是车身，而此款赛用高转摩托车用发动机，也在旋转件上动了点防御想，天然这个亦然一般家用量产车不会眷注的点。

在曲轴均衡块旯旮修形，使其变刀刃状，用来减少旋转时的风阻，超越在高转时。

均衡轴的均衡块用如塑料件这种轻质简直不影响均衡质料的材料补都成为一个圆，亦然为了旋转时减少风阻。

野心上作念完转换之后，如何能力施展野心转换是灵验的、又不会因为转换而导致原有其他方面的性能变化呢？

我想专家会预料施行，但如果在施行失败，重新再找问题，再施行，这当中不停的制造零件浮滥的本钱可不是一星半点，这时，仿真分析，就能派上大用处了。

在野心迭代的过程中尽量多用电脑仿真去减少施行带来的本钱浮滥，亦然当今正向研发递次中必不可少的一部分，一般会认为这块是有限元分析 —— FEA（Finite Element Analysis）。

除了查验野心和考据零件，发动机的仿真分析中还有运筹帷幄流膂力学(CFD)，来匡助整机中的气、油、水，还有缸内废弃等估量性能的野心。

还有，一维热力学，在前期倡导阶段匡助性能选型等，整机能源学方面，滋生到整机NVH的才略评估等，可以膨胀出几百条分析条件，都是发动机仿真分析的内容，其中还不息需要进行多物理场耦合分析。

总之，所有这个词这个词发动机仿真特殊的复杂，天然变速箱、电板包、电机等的分析也包含在这些规模中。

但如果要深耕发动机，的确是会让东说念主头秃的节拍，至于以后？可能即是：恩静(engine)去无踪，秀发更出众。

天然除了能源总成，整车还有好多其他方面也会应用仿真分析，比如爱赛车的你们听到更多的是空气能源学这块。

还有车身表里饰啊、底盘、整车安全等等。除了汽车、仿真分析深切所有这个词这个词工业体系，一般把它称之为运筹帷幄机接济工程CAE（Computer Aided Engineering）。

当今的小排量发动机输出可以忘形四、五十年前的大排量发动机，是因为CAE技艺的发展；当今实干派车迷们发现改装发动机不再能无截止刷ECU、或者改装涡轮猖狂增大增压值了，因为发动机越来越承受不住了。

这通常亦然CAE的功劳，为了减少“过野心”，在温情肠能标的的同期执法本钱。

1主轴承油膜

曲轴高速旋转，通过主轴颈的轴瓦与缸体装配在沿路，主轴颈和轴瓦间要有合适的缺陷协调并需要有一层合适的油膜厚度能力保证曲轴遍及责任和幸免过多的摩擦功亏损。此款发动机用的马石油5W40的机油。

CAE运筹帷幄得出更正版与基础版的效劳，在常用恶劣工况的高转区间，峰值受载有一定的裁汰；然则高转区间的油膜最小厚度有微小的减小，况兼随同微小的温度升高，瞻望摩擦功亏损会有微小的加多。但都在可采纳的边界内，主轴承处的润滑才略莫得较着的问题。

2曲轴扭振

在V6篇中提到过，然则莫得张开讲。

发动机里面气体压力和惯性力会引起多种周期性的力矩，力矩的频率如果跟曲轴的扭振自振频率在一个区间，就很可能引起“共振”，轻则引起NVH问题，加重零件磨损，重则会使曲轴断裂，是以曲轴扭转振动的分析是发动机研发过程中不可阻挠的一环。

底下是通过CAE软件拓荒的此款发动机轴系的多体能源学模子：

一般看轴系角位移的大小来评判是否有共振的风险：

由于惯量的减少，更正版曲轴在12000转以下的齿轮角位移比基础版要大一些。

更正版曲轴的扭转幅值比基础版有显耀的增大，而更正版的曲轴固有频率为971赫兹也比基础版的1317赫兹有着较着裁汰。

从扭振效劳的分析来看，曲轴本人的减重和减惯量对曲轴扭振是不利的，然则经他们工程师评估还不到有大风险的地步。

3曲轴疲困强度分析

天然，减重对曲轴强度和疲困也细目是有影响的，疲困分析侦探的即是零件经久的情况。

这个CAE分析需要建轴系能源学模子和有限元的三维模子，所有这个词这个词运筹帷幄是要侦探曲轴在全转速、竣工缸压载荷下的强度和疲困是否温情需求。

基础版曲轴FEA模子

更正版曲轴FEA模子

缸体FEA模子

一般来说曲轴上薄弱易坏的地点即口角柄臂双方主轴颈的倒角处，是以会眷注主轴颈倒角的应力和疲困安全所有这个词，底下的图展示了6个主轴颈倒角的疲困安全所有这个词：

咱们可以看玄色的线，一缸第一个曲柄臂侧主轴颈倒角在14000转傍边的安全所有这个词最低，从基础版开动即是这个趋势。

底下是这个最薄弱主轴颈各版块的数据对比，除了基础版和最终更正版，还有一个中间版，字据我之前说的，野心阶段一般会有几轮迭代，这个中间版即是这个名堂中的一轮迭代：

图中红圈圈出来的两个点是最终版野心应力和疲困发扬最差的点，跟上头曲轴扭振图中标出的4.5阶反映幅值的峰值点对应，在13500转区域。

而中间版的数据最差，最大应力基本都逾越其他两个版块，疲困安全所有这个词也都小于另两个版块，最差的区域是上头这个彩色的有限元强度运筹帷幄效劳中红色最多的地点，在赛说念工况实测中也考据了这个野心是不行的，中间版的这个区域在未几的轮回后就断裂了：

咱们来看下中间版的这个区域的野心是什么样的：

因为有连杆限位的需要，有两个凸出来的限位区域，箭头指出的这个倒角即是最薄弱的地点，中间版这个地点的野心与基础版一样莫得改变。

但因为减重的野心，使得这个区域受载抗弯才略变差导致了施行失效，终末，野心工程师把连杆限位区域移到了小头处，把这个任务交给了活塞，于是在最终更正版的曲轴野心中，此倒角就转换变大了：

以上是此轻量化曲轴的所有这个词野心转换和CAE考据内容。按理来说野心中应该还有曲轴本人的动均衡校核，不外本文汉典中并莫得此内容，就不张开了。

汉典中也并莫得看到有台架施行的内容，而是在赛说念路试和径直比赛中的追踪。

车手试车体验后，很心爱提高输出转速后的高动掸力反映，况兼能采纳因此带来的过剩的振动。

此款赛用发动机的曲轴比较耐用，不管是基础版照旧更正版在路试和比赛中都莫得失效，一般曲轴逾越四百万轮回就会被替换，但一些基础版曲轴可以责任到七百万轮回、一些更正版曲轴可以责任到六百万轮回。

眷注一些赛事的小伙伴可能都会有这种剖释：赛用发动机的寿命要远低于量产发动机。

毕竟在赛场上，使用环境很尖刻，而输出性能高于一切，一些最新技艺的应用还有厂队资金的高插足使得更换发动机也不难，好多期间赛场上比赛亦然测试，对经久天然有要求，场场坏细目亦然影响收货的，但比较量产车来说照旧低了好多的。

这里要更新下专家的信息，至少关于头部的传统整车厂，超越是有点历史的车企，历史除了情愫，对研发来说更是数据积存，一般不会需要通过用户使用去匡助相聚或者测试。

关于量产发动机是有与整车分开的单独整机和其中要津零部件的经久施行的，独一通过了能力上市，一般粉饰了所有这个词咱们平时能遭遇的专家说念路工况，况兼会更尖刻。

而不管是对应什么机型，几缸，经久施行的表率都不会有变化，这里就再来当一次谣喙拆伙者：三缸是否比四缸更容易抖坏？

如果按照我说的研发历程，我想这就构不成疑问了。

不外，针对国内市集量产车的一些经久施行，就真的是万能了吗？有哪个用户可能遭遇的工况是当前咱们国内主流研发历程还莫得粉饰到的？

我想，即是赛说念工况。

车型的分类有好多种，两厢车、三厢轿车、SUV等等。

而车子的玩法也有好多种，有东说念主心爱公路旅行，旅行车或者一些城市SUV稳妥他们；

有东说念主心爱越野，那毫无疑问硬派越野车才是他们的菜；

当今还有被特斯拉带出来的科技党，以为汽车即是大号手机；那还有一些东说念主，怜爱赛说念，这个期间，针对赛说念研发的性能车，即是他们的爱了。

我想大部分心爱车的东说念主，都没法拒却性能车，而能获得赛用技艺下放的车，更是键盘值爆表。

固然莫得一个妥洽的说法，但我认为从两厢钢炮到超跑，只如果针对赛说念研发的，都能被永诀到性能车边界，只是他们擅长的赛说念不同辛勤。

当先我以为，赛说念是查考一辆车软硬件匹配、整车动态性能的最高、最客不雅的表率，即使加受骗今很火的某些“科技树立”、致使从油换电，这个不雅点依然适用。

咱们来看下国际车企对此的剖释，就用典型的纽北路试图：

越野派代表：路虎卫士

豪华派代表：劳斯莱斯古斯特

电车代表：飞驰EQS

还有MPV代表：切弯的群众迈特威…

纽北可不单是独一那些整天刷圈速的性能车，欧洲车企靠山吃山老是心爱啥车都奉上去跑。

除了纽北，国际主流车企的试车场里面都会有赛说念，有些还成心模拟纽北作念出高下降差，大都性能车固然都会送到纽北测试然后被拍，但初期都是在车企们我方试车场内的赛说念进行研发。

那家用走量车如果在路试时包含赛说念，况兼终末的确有可以的操控性能，是否即是针对赛说念研发？就能成为性能车了呢？我想，谜底应该照旧狡赖的。

针对赛说念，我认为需要包含这两个方面：刷圈和圈速。

圈速是概括性能标的。我想专家都知说念，极致的性能和得住持用就如鱼和熊掌，不可兼得，是以性能车一定是在全体野心标的上更偏向性能而断念一些家用的目的，比如NVH，国内改装件头牌之一的排气，就能让你家里东说念主坐你车时眉头紧皱。

是以，操控可以的家用车，重心照旧“家用”。

而刷圈即是锤真金不怕火赛说念工况的经久才略（对动作刷圈基础的单圈赛说念长度有要求，揣度一般在5公里傍边；或者对总的联结赛说念公里数有要求）。

这两者都需要在研发中有计划进去，能力说这是一辆针对赛说念研发的性能车。操控可以的家用车，可能浅薄换个胎圈速就会还可以，然则没法温情联结刷圈的需求，基本能源系统和刹车的散热都跟不上。

那这些操控性能可以的家用车可以如何去刻画呢？我以为，可以称之为指令车型：

至于有些国内品牌的某些外不雅看似炫酷、排气声很响但与赛说念干系不大、圈速也不成看的车，照旧达不到指令车的门槛的，更别说能跟性能车有什么干系了。

是以，字据今天前边讲的赛用发动机中这个轻量化曲轴的研发内容，可见，发动机性能的擢升是紧要的，况兼终末保证一定的赛说念经久才略亦然必须温情的。

其他发动机有些什么技艺是为了既保证性能又保证赛说念经久的野心吗？我想最驰名的即是干式油底壳，如果以为本钱太高，湿式油底壳也可以为了赛说念工况作念一些更正野心，比如底下本田S660这款三缸的油底壳野心：

咱们正在为下一代电车电板包的赛说念工况与国际沿路作念汇注拓荒责任，也曾因为律例截止没法为国内带来咱们品牌正真的性能车型一直是缺憾，而面向电动期间，八成补都这个缺憾让我以为值得期待，也因此有了这些想考。

空间诚珍惜，欢叫价更高，若为性能故，两者皆可抛，况兼温情一定量联结赛说念圈数的这种经久工况，是性能版车型与世俗车型最大的区别。

专家以为呢？

备注本文所用材料均来源于网上公开信息，包括马石油赛用发动机曲轴解析部分

https://pdfs.semanticscholar.org/9b12/e9400b1bc5bdd307512629ec599273564e49.pdf

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