復(fù)興之基石：解析通用北極星系列發(fā)動(dòng)機(jī)

內(nèi)憂外患，承擔(dān)突圍使命

如果不是經(jīng)濟(jì)危機(jī)和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，我相信“大排放”應(yīng)該還是美國(guó)汽車產(chǎn)品的關(guān)鍵詞。而“V8”一定是美國(guó)大排量發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)頻率最高的人物。美國(guó)人對(duì)V8發(fā)動(dòng)機(jī)的青睞造就了一批具有代表性的大排量發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，通用的“北極星”系列發(fā)動(dòng)機(jī)就是其中之一。

●《內(nèi)憂外患》，承擔(dān)突圍使命。

北極星發(fā)動(dòng)機(jī)是通用90度角發(fā)動(dòng)機(jī)中技術(shù)最先進(jìn)的代表，其地位不亞于通用自主LS系列發(fā)動(dòng)機(jī)。說(shuō)起北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的起源，要從上世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）七八十年代說(shuō)起。

雖然V8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)在概念和技術(shù)上比較先進(jìn)，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，在穩(wěn)定性和可靠性方面存在明顯的問題。

20世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）80年代初，凱迪拉克引進(jìn)了當(dāng)時(shí)技術(shù)比較先進(jìn)的幾款發(fā)動(dòng)機(jī)，1981年引進(jìn)的可變排量技術(shù)的V8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)，1982年引進(jìn)的4.1L V8發(fā)動(dòng)機(jī)HT4100發(fā)動(dòng)機(jī)。最后，當(dāng)時(shí)有限的技術(shù)水平導(dǎo)致了產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性的問題，導(dǎo)致了品牌聲譽(yù)的損失。凱迪拉克需要一種先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)重振品牌勢(shì)頭。

『北極星系統(tǒng)』北極星系統(tǒng)包括動(dòng)力、自適應(yīng)懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)和牽引力控制系統(tǒng)，北極星發(fā)動(dòng)機(jī)是其核心』

上世紀(jì)80年代末，德國(guó)高端品牌和新興的日本高端品牌開始共享豪華車市場(chǎng)。通用汽車需要拿出更有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品來(lái)與寶馬、奔馳、雷克薩斯和英國(guó)菲尼迪競(jìng)爭(zhēng)，所以他們提出了Allante、改裝Eldorado和Seville STS的發(fā)展計(jì)劃。以及集動(dòng)力、轉(zhuǎn)向、懸架、制動(dòng)、牽引力控制等為一體的“北極星系統(tǒng)”北極星系統(tǒng)的概念。，就介紹了一下，其中最重要的核心就是北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)。

與此同時(shí)，通用的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手福特其實(shí)也在研發(fā)類似的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且“搶先別人一步”。1991年，模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)的第一款產(chǎn)品——16氣門單頂置凸輪軸的4.6L V8發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在林肯第二代Town車上，可輸出190馬力/142千瓦，366牛米。

「北極星引擎」

“首款搭載北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的車型——?jiǎng)P迪拉克阿拉恩特”

然而，一般的北極星并沒有讓福特的風(fēng)光（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）持續(xù)多久。第一臺(tái)北極星發(fā)動(dòng)機(jī)于1992年年中與凱迪拉克Allante一起正式亮相。同時(shí)，Allane還配備了前述的北極星系統(tǒng)，包括自適應(yīng)懸架、牽引力控制系統(tǒng)和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。

“雙頂置凸輪軸和全鋁缸體的特點(diǎn)讓北極星發(fā)動(dòng)機(jī)一下子大幅度領(lǐng)先福特?！?/p>

這款北極星發(fā)動(dòng)機(jī)代號(hào)為L(zhǎng)37，用于前橫向前驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。它是美國(guó)第一臺(tái)采用雙頂置凸輪軸的全鋁V8發(fā)動(dòng)機(jī)。它使用鋁合金氣缸體和鑄鋁活塞，每個(gè)氣缸有四個(gè)氣門和正時(shí)鏈條。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱和氣缸體設(shè)計(jì)是一個(gè)主要特點(diǎn)。它直接將常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承蓋集成到缸體底部，大大簡(jiǎn)化了發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，提高了整體強(qiáng)度，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)高度和重心。

“傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承蓋的位置”

“北極星發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承蓋的位置”

L37的缸徑和活塞行程分別為93毫米和84毫米。短行程的設(shè)置體現(xiàn)了其線性輸出和大功率發(fā)動(dòng)機(jī)定位，趨向于大功率輸出。起初這款發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率為290馬力，但在Allante上，這款L37的峰值功率為295馬力/5600轉(zhuǎn)/分，4400轉(zhuǎn)/分的峰值扭矩為393牛米，直接甩在了當(dāng)時(shí)的雙氣門福特4.6L V8發(fā)動(dòng)機(jī)后面將啟動(dòng)。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)介入時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)關(guān)閉一排氣缸，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)完全依靠“風(fēng)冷”驅(qū)動(dòng)，依靠鋁合金缸體和潤(rùn)滑系統(tǒng)的散熱優(yōu)勢(shì)，將發(fā)動(dòng)機(jī)保持在安全溫度。據(jù)報(bào)道，這種系統(tǒng)可以在沒有冷卻液的情況下保持發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行100英里。

更有意思的是，在凱迪拉克的Seville、Deville和Eldorado中，實(shí)際使用的是水冷發(fā)電機(jī)，冷卻效率是有保障的，但這使得產(chǎn)生和散發(fā)熱量的管道更加復(fù)雜，增加了冷卻液泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。2021年以后，水冷發(fā)電機(jī)被普通的風(fēng)冷發(fā)電機(jī)取代。

“電子節(jié)氣門在左側(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制模塊在右側(cè)”

2021年，這一年是北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，北極星在這一年完成了一次技術(shù)進(jìn)化。今年，所有北極星4.6L V8發(fā)動(dòng)機(jī)開始使用電子節(jié)氣門。同年，新一代E67發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊也開始安裝在北極星發(fā)動(dòng)機(jī)上。到2021年，所有北極星發(fā)動(dòng)機(jī)都將其發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊升級(jí)到E67。

也是在今年，為了提高車輛的排放和可靠性，通用將北極星的燃油系統(tǒng)升級(jí)為“無(wú)回流”燃油系統(tǒng)，也就是現(xiàn)在廣泛使用的無(wú)回流燃油系統(tǒng)，它沒有從發(fā)動(dòng)機(jī)到油箱的燃油管道，從而避免了燃油在系統(tǒng)中反復(fù)回流。同時(shí)，已經(jīng)用于立式北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)的博世EV14噴油器也應(yīng)用于L37和LD8臥式北極星發(fā)動(dòng)機(jī)。

北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)真的讓凱迪拉克再次贏得大家的掌聲。除了前面提到的技術(shù)特點(diǎn)，后續(xù)的北極星發(fā)動(dòng)機(jī)相繼應(yīng)用了VVT可變正時(shí)氣門技術(shù)、獨(dú)立點(diǎn)火線圈等當(dāng)時(shí)領(lǐng)先或主流的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，得到了消費(fèi)者和業(yè)界的認(rèn)可。從1995年到1997年，北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)三年入選“沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)”，實(shí)力可見一斑。

北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)化和繁衍

●北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)化和再現(xiàn)——最常規(guī)的L37、LD8和縱向LH2

在很多介紹中，我們都會(huì)看到“北極星，凱迪拉克最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)”的描述。似乎很少有人說(shuō)北極星是通用汽車最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。確實(shí)，北極星發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)是凱迪拉克相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的專屬發(fā)動(dòng)機(jī)，所以大多數(shù)人提到北極星只會(huì)想到凱迪拉克。截至目前，20余款匹配北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的車型中，只有三四款來(lái)自通用其他品牌，凱迪拉克車型占比接近86%。

截至2010年停產(chǎn)，北極星V8發(fā)動(dòng)機(jī)共有L37、LD8、LH2、L47、增壓LC3五種不同型號(hào)。其中應(yīng)用最廣泛的是L37、LD8和LH2發(fā)動(dòng)機(jī)，下面將分別列出L47和增壓發(fā)動(dòng)機(jī)LC3。

北極星的L37“原始佛”

L37發(fā)動(dòng)機(jī)是北極星系列發(fā)動(dòng)機(jī)的原廠型號(hào)，也就是上面提到的發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出趨向于高響應(yīng)和高動(dòng)力輸出。在1996-2021年的凱迪拉克Deville和塞維利亞車型中，L37的動(dòng)力輸出達(dá)到了300馬力/400牛米。從2000年開始，L37發(fā)動(dòng)機(jī)將壓縮比從10.3:1降低到10:1，以實(shí)現(xiàn)更好的機(jī)油適應(yīng)性。

“LD8發(fā)動(dòng)機(jī)”

1994年推出的LD8發(fā)動(dòng)機(jī)和L37有著完全的兄弟關(guān)系，技術(shù)和結(jié)構(gòu)相同，壓縮比也和后來(lái)的L37一樣為10:1...只是兩款發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)校風(fēng)格不同。相比高響應(yīng)、高功率輸出取向的L37，工程師重新設(shè)計(jì)了凸輪輪廓，使LD8具有更好的低扭矩性能，大部分LD8的功率數(shù)據(jù)為275馬力1998年后，凱迪拉克為L(zhǎng)D8發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)了全新的液壓懸置系統(tǒng)，使車輛更加穩(wěn)定舒適。

LH2更先進(jìn)的垂直北極星

LH2發(fā)動(dòng)機(jī)于2021年推出。它是一款用于垂直后驅(qū)和全輪驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的北極星發(fā)動(dòng)機(jī)，用于凱迪拉克SRX（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）、STS和XLR。LH2標(biāo)志著北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的新時(shí)代，不僅因?yàn)樗潜睒O星的第一臺(tái)立式發(fā)動(dòng)機(jī)，還因?yàn)樵贚H2上，全新的發(fā)動(dòng)機(jī)管理模塊、電子節(jié)氣門、VVT可變正時(shí)閥技術(shù)、活塞裙聚合物涂層等帶來(lái)了更先進(jìn)的北極星。但臥式L37/LD8自始至終都沒有配備VVT技術(shù)。

“奧茲莫比爾極光車型上使用的L47發(fā)動(dòng)機(jī)”

L47發(fā)動(dòng)機(jī)是北極星4.6V8發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)縮缸和部分優(yōu)化設(shè)計(jì)衍生出來(lái)的產(chǎn)品，搭載在奧茲莫比爾極光車型上。原發(fā)動(dòng)機(jī)功率為250馬力/353牛米。這款L47是唯一一款從未搭載在凱迪拉克量產(chǎn)車型上的北極星發(fā)動(dòng)機(jī)。也許是因?yàn)樗钠鹪?，或者是因?yàn)樗c凱迪拉克車型沒有聯(lián)系，所以很多地方在提到北極星發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候都沒有提到這款L47。

“2000年的凱迪拉克北極星LMP”

然后，我們又回到了凱迪拉克。北極星的成功讓自信的凱迪拉克開始考慮50年后是否重返勒芒24小時(shí)耐力賽。大多數(shù)人似乎都有趁熱打鐵的想法，于是凱迪拉克北極星LMP誕生了。

2000年，項(xiàng)目啟動(dòng)，通用汽車基于Riley & Scott MKIIIs底盤啟動(dòng)了凱迪拉克北極星LMP車的研發(fā)。動(dòng)力方面，通用最早是從一輛印度賽車上使用的650 4.0L發(fā)動(dòng)機(jī)起步，這款發(fā)動(dòng)機(jī)就是L47。

“2021年，發(fā)動(dòng)機(jī)再次升級(jí)，換上了全新的北星LMP02底盤，進(jìn)步顯著?！?/p>

凱迪拉克對(duì)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了有針對(duì)性的改造，安裝了兩臺(tái)IHI渦輪機(jī)。從第一款LMP00車型到2021年的新款LMP01，凱迪拉克的成績(jī)一直在一步步進(jìn)步。2021年，在新底盤的LMP02車型上，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)被GARRETT的渦輪增壓器取代，并與X-trac變速箱匹配。在勒芒LMP 900團(tuán)體賽和美國(guó)勒芒系列賽中有許多出色的表現(xiàn)。不幸的是，通用汽車在2021年底宣布取消凱迪拉克項(xiàng)目，北極星發(fā)動(dòng)機(jī)與這種世界競(jìng)爭(zhēng)的命運(yùn)就此終結(jié)。

超級(jí)電荷C3是最強(qiáng)的北極星

增壓4.4升北極星發(fā)動(dòng)機(jī)是北極星量產(chǎn)中最強(qiáng)最先進(jìn)的型號(hào)。

在北極星發(fā)動(dòng)機(jī)陣營(yíng)的量產(chǎn)版中，性能最強(qiáng)的LC3發(fā)動(dòng)機(jī)是06 STS-V和06 XLR-V車型的心臟。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以說(shuō)是LH2發(fā)動(dòng)機(jī)的同門，用于車輛平臺(tái)的垂直定位。工程師將原北極星V8的缸徑從93毫米縮小到91毫米，發(fā)動(dòng)機(jī)排量縮小到4.4升，壓縮比縮小到9: 1。

“LC3安裝在STS-V和XLR-V上”

『伊頓M122增壓器，右側(cè)是增壓器轉(zhuǎn)子組』

“活塞噴霧冷卻技術(shù)在當(dāng)時(shí)也是LC3獨(dú)有的?！?/p>

『LC3優(yōu)化缸體設(shè)計(jì)，采用三層氣缸墊』

這款發(fā)動(dòng)機(jī)不是LH2簡(jiǎn)單升級(jí)和縮缸的產(chǎn)物。為了提高強(qiáng)度，工程師改造了孔少的缸體，采用了新的三層氣缸墊，提高了密封效果。除了進(jìn)排氣連續(xù)可變正時(shí)氣門技術(shù)和單缸獨(dú)立點(diǎn)火線圈外，當(dāng)時(shí)的先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)還采用了活塞噴霧冷卻技術(shù)。

北極星血統(tǒng)并不只有“V8”

●北極星血統(tǒng)不僅僅是“V8”——XV12和六缸LX5的概念版。

一直以來(lái)，在很多人的印象中，“北極星”都是V8發(fā)動(dòng)機(jī)。其實(shí)在北極星家族中，有兩個(gè)不是V8但不得不提的親戚。

XV12漂亮的大排量，滿足不了排放和經(jīng)濟(jì)的規(guī)定。

" 2021年，XV12發(fā)動(dòng)機(jī)與概念車Cien一起亮相. "

2021年亮相的Cien概念車不僅外形驚艷，還搭載了北極星XVI 12概念車發(fā)動(dòng)機(jī)。這款7.5L概念發(fā)動(dòng)機(jī)是最大排量的北極之星，也是唯一的12缸北極之星發(fā)動(dòng)機(jī)。在這款概念發(fā)動(dòng)機(jī)上，展示了當(dāng)時(shí)很多先進(jìn)的概念，如缸內(nèi)直噴、全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)、碳纖維復(fù)合材料進(jìn)氣歧管、可變排量技術(shù)等。其中，可變排量技術(shù)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷情況關(guān)閉相應(yīng)數(shù)量的氣缸，使發(fā)動(dòng)機(jī)在更經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，氣缸的開啟和關(guān)閉可以無(wú)縫切換。

這臺(tái)XV12發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為750馬力，扭矩輸出為610牛米。它最初受到外界的青睞，認(rèn)為它可能會(huì)出現(xiàn)在一般的凱雷德車型上，但這款12缸發(fā)動(dòng)機(jī)未能量產(chǎn)。如果當(dāng)時(shí)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)著陸，我們今天的主題將是12缸北極星的故事。XV12所展示的可變排量技術(shù)后來(lái)在其他系列的通用發(fā)動(dòng)機(jī)上開花，凱雷德Hybrid的V8發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了這一技術(shù)，但與北星無(wú)關(guān)。

LX5 V6是奧茲莫比爾的遠(yuǎn)房親戚

這臺(tái)2021年發(fā)布的LX5 V6發(fā)動(dòng)機(jī)屬于奧茲莫比爾。乍一看好像和北極星沒什么關(guān)系，但只要稍微看一下它的信息，就知道這款發(fā)動(dòng)機(jī)是在我們前面提到的L47 V8發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)的。我不需要重復(fù)L47的起源。因此，工程師們稱這款發(fā)動(dòng)機(jī)為ShortNorth，粉絲們也為它起了個(gè)外號(hào)“游擊手”。

“LX5搭載在奧茲莫比爾第二代極光車型上”

但是嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，雖然有著相同的90度氣缸角度，但是LX5并不是簡(jiǎn)單的從L47結(jié)構(gòu)上拆下兩個(gè)氣缸就做出來(lái)的。這是一款全新設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸直徑和沖程分別為89.5毫米和92毫米，排量為3.5L，雙頂置凸輪軸，每個(gè)氣缸四個(gè)氣門，正時(shí)鏈條。其峰值功率為215馬力/5600轉(zhuǎn)/分，峰值扭矩為312牛米/4400轉(zhuǎn)/分。這是通用汽車首款不采用分時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)在2021年和2000年連續(xù)兩年獲得沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)稱號(hào)。但由于這款發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本較高，且僅與奧茲莫比爾車型匹配，最終隨著奧茲莫比爾品牌的隕落而消亡。

總結(jié):

2010年7月，北極星系列發(fā)動(dòng)機(jī)停產(chǎn)。對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)陣營(yíng)中又少了一顆明星。面對(duì)日益嚴(yán)格的排放和油耗法規(guī)，這臺(tái)曾經(jīng)承載著凱迪拉克品牌競(jìng)爭(zhēng)力、助力凱迪拉克復(fù)興的先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，逐漸顯得有些力不從心。

作為美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)的典型代表，北極星從一開始就一直帶來(lái)的線性、澎湃的動(dòng)力感受，是那些高增壓的中小排量發(fā)動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)無(wú)法替代的。在世界向高效中小型發(fā)動(dòng)機(jī)和新能源動(dòng)力邁進(jìn)的過(guò)程中，北極星留在了路上，站在了人們看著、記著的地標(biāo)。

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