錦程說車 | 直列和V型引擎之爭,原來比的是長短!

彥寧| 2016-04-03| 檢舉

V型引擎可以輕易地放進體積較小的引擎艙內,同時也使多氣缸引擎得到了廣泛的應用,這是V型戰勝直列的主要原因!

文 ▍阮錦程

最早的引擎是19世紀末開發出來的,是很簡單的單氣缸的汽油引擎,輸出只有功率只有幾馬力,相當於現在小排量代步摩托車的功率。

1932年布加迪Type41(BugattiRoyale),有一副14.8L直列8缸引擎,輸出達到300馬力

20世紀早期汽車比賽的興起,大大地推動了引擎技術的進步,大排量和多氣缸的引擎已經應用在賽車和豪華車上。只不過當時由於技術限制,引擎一般採用直列氣缸,而且不能做太複雜,否則體積就會太大,可靠性就會降低,這樣就大大限制了高性能引擎在普通汽車上的應用。

1936年的奧迪TYPE C型賽車(後來F1的前身),代表著當時汽車技術的最高水平,當時已經使用了一副V16引擎,而且是中置引擎設計

二戰前後,V型排列的引擎開始廣泛應用的高檔車上,普通汽車還是應用結構簡單、經濟性好的直列汽缸引擎。後來隨著技術的不斷進步,汽車油耗也在不斷降低,而為了達到更好的舒適性和動力性能,大排量和多氣缸開始漫延。

但近年渦輪增壓一來,又把這種苗頭打回原形,這是後話了。

直列氣缸引擎,結構簡單省成本

最常見的引擎是直列4缸汽油機,這種引擎的4個氣缸是排成一條直線的,排量通常為1~2.5L之間。像上一代豐田漢蘭達的2.7L直列4缸,單缸那麼大的排量已經很難接受了,開起來的震動和舒適性實在一般。

直列4缸引擎結構簡單,經濟實用,是世界上大多數轎車標準裝備。

直列3缸雖然天生震動大,但仍是小型車的最佳選擇,新一代Smart採用了一副1.0L直列3缸引擎

直列5氣缸的引擎不是一種標準設計,因此沒有得到廣泛應用,上世紀80、90年代,奧迪和沃爾沃都曾鍾情過這種設計。沃爾沃的T5直列5缸引擎前幾年他們還在用,而奧迪還有一副獲獎的2.5L直列5缸渦輪增壓。

隨著渦輪增壓技術的成熟,直列4缸引擎仍然是主流,就連VOLVO XC90這種中大型豪華SUV也用上了2.0T直列4缸

5缸的支持者這樣解釋;直列4個氣缸性能不足,直列6個氣缸引擎體積又太長,一般車裝不下,所以5個缸是最好的設計。但是當更加短小精幹的V6引擎得到廣泛應用時,直列5缸引擎也逐漸淘汰了。

奧迪RS3這副新開發的2.5L直列5缸渦輪增壓,保留了直列的性能優勢,5缸的尺寸還可以橫置地塞進引擎艙

直列6缸引擎一直是個傳奇,原因是上世紀末保留採用這種引擎的大多數是高性能車和豪華車。直列6缸曾被廣泛地應用過,但當全世界的汽車都追求緊湊型的設計時,直列6缸引擎因為太長,占據了過多的引擎艙空間,所以才逐漸被V6引擎取代。

2001款寶馬M3的直列6缸引擎,直列6缸自然吸氣的最高水平

2001款的寶馬M3,縱置直列6缸避免把重心過多集中於車頭,讓寶馬有著最佳的50:50前後軸比重

直列6缸比起V型氣缸引擎也有其優勢:一是結構簡單,直列引擎只需要一套缸蓋和一組凸輪軸;二是正為長長的外形使得其質量不會過於集中,縱置引擎再用直列6缸的轎車通常重心不會過於靠前,能做出更佳的前後比重,從而更利於提高操控性能。

奔馳和寶馬都曾經長時間使用過一系列優秀的直列6缸引擎,後來奔馳終於挺不住了,用新一代的V6代替舊式的直列6缸。但寶馬卻一直堅持直6,正是這種可貴的堅持,寶馬有今天的地位直6功不可沒。

V型氣缸引擎,就是為了比直列短一些

傳統的直列氣缸布局,氣缸越多引擎越長,會占據太多空間,顯然是不合適的。早期的高性能跑車或豪華轎車增有過直列8缸、直列10缸引擎,它們都在長長的引擎艙,甚至嚴重影響駕駛時的視野,後來這種設計便棄之不用了。

V型相比直列的好處就是長度可以縮小,方便塞進一些小尺寸的引擎艙,例如第四代高爾夫R32,就是把一副3.2L自然吸氣V6引擎塞給了高爾夫

如果把氣缸設計為雙排布置,氣缸成對分布,每對氣缸成橫截面組成V型的夾角,共同推動轉軸運動,這樣的設計就是V型氣缸引擎。這樣一來,引擎的長度只相當於原來直列設計的一半,例如原來的直列6缸引擎,改成同規格的V6引擎後差不多隻相當於直列3缸的長度。

引擎體積的減小,使得V型引擎可能很輕易地放進體積較小的轎車裡,同時也使更多氣缸引擎得到了廣泛的應用。這是V型戰勝直列的最大優勢!

V6仍然是未來主流,在渦輪增壓的幫助下,即使紐「博格林北環殺手」的日產GT-R,也是裝備一副3.8L雙渦輪增壓V6引擎

2006款雪佛蘭科爾維特Z06的LS7機械增壓V8引擎,是最經典的推桿設計,每缸兩氣門結構的V8

V型引擎有一個好處,就是震動和平衡性非常好。你知道引擎內部氣缸是往復運動的,任何往復運動的機械動作都會帶來震動和不平衡,處理不好不僅影響到舒適性,而且還影響到高轉時的性能發揮。想像一下摩托車、拖拉機它們的噪聲有多大,因為它們大多是單缸設計,只有一個氣缸的震動實在太大。

最高級別的V8肯定是這一副,賓利慕尚上的6.75L V8擁有駭人的平順性和扭力

V10逐漸已經退出舞台,因為V8的性能足已取代V10,而V10又不能替代V12的情懷。2007款寶馬M5這副V10自然級氣,是源自F1的技術打造,最高轉速超過8000轉

在直列引擎里,氣缸上下運動會帶來震動,但在V型引擎里,V型夾角的左右兩組氣缸互相運動時,會抵消一部分震動,從而改善引擎的性能。V型引擎由於氣缸是傾斜布局,不用像直列那們站起來,所以引擎高度會降低,這對降低車輛的重心非常有好處。

法拉利FF上的這副V12,是最高性能自然吸氣對抗渦輪增壓的代表作

最有追求最極致性能的超級跑車和殿堂給的豪華車才會用上V12引擎,例如勞斯萊斯古斯特

V型氣缸的夾角通常有45、60、90和120度,如果把這個夾角放大到180度,那它就是不V型引擎了,那就是保時捷和斯巴魯採用的水平對置引擎了。如果把兩組V型引擎並列在一起,那它就成了W型引擎,例如大眾、奧迪、賓利的W12引擎和布加迪的W16引擎。這些都是後話了。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat93/node999033

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