關(guān)心車權(quán)的朋友們都應(yīng)該發(fā)現(xiàn),從90年代開始被V6取代的直育發(fā)動(dòng)機(jī)近年來(lái)逐漸恢復(fù),在燃料機(jī)末期時(shí)代奪取主流的勢(shì)頭很大。(威廉莎士比亞、Northern Exposure(美國(guó)電視劇)、)除了忠實(shí)粉絲寶馬外,奔馳也在2017年拋棄了V6,轉(zhuǎn)戰(zhàn)直人6營(yíng)。同時(shí),廣島小工廠馬自達(dá)也在全力為新一代侯馬6開發(fā)直育發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)不能提問(wèn)。直列6毒為什么能回歸主流?(威廉莎士比亞,《哈姆雷特》,《讀者》)它到底比V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)在哪里?
V6和直6都屬于六缸發(fā)動(dòng)機(jī),但實(shí)際上直6屬于R & amp在d和制造成本方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于V6,具體優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
眾所周知,V6引擎最大的特點(diǎn)是使用表示中間角度的圓柱體將6個(gè)圓柱體分成不同方向的圓柱體陣列。因此,V6發(fā)動(dòng)機(jī)必須配備兩套氣缸蓋,以滿足每組氣缸的正常操作。
今天支撐凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸蓋都需要單獨(dú)的進(jìn)氣系統(tǒng),因此每個(gè)V6發(fā)動(dòng)機(jī)必須支付兩套進(jìn)氣排放,共支付4個(gè)凸輪軸的費(fèi)用,才能完成正常的空氣分配工作。此外,由于V型發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)氣缸體距離較遠(yuǎn),還需要配備兩套高壓油軌和包括高壓包和點(diǎn)火線圈在內(nèi)的點(diǎn)火系統(tǒng)。(大衛(wèi)亞設(shè))。
處理工作后產(chǎn)生的廢氣時(shí),V6發(fā)動(dòng)機(jī)的兩面也要單獨(dú)處理。此時(shí),考慮到三元催化器只有在高溫條件下才能完成廢氣處理特性,大多數(shù)V6發(fā)動(dòng)機(jī)的三元催化器必須放置在發(fā)動(dòng)機(jī)附近(見(jiàn)上圖)。這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)每三個(gè)氣缸必須有一組氧傳感器三元催化劑,一臺(tái)V6發(fā)動(dòng)機(jī)必須有兩套氧傳感器三元催化劑,才能與后續(xù)排氣系統(tǒng)建立連接。
此時(shí),如果倒著看現(xiàn)在廠商都在轉(zhuǎn)向的直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī),因?yàn)榱锥荚谝粭l直線的關(guān)系上,它只能用一套燃?xì)馀涮缀图佑拖到y(tǒng)來(lái)完成工作。對(duì)于排氣,內(nèi)嵌6缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以將6個(gè)排氣歧管直接連接到三元催化劑上,完成工作。
綜上所述,V6發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行所需的硬件成本必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直線6,V6發(fā)動(dòng)機(jī)上多余的部件也對(duì)后期的維修、維護(hù)成本有很大影響。所以不管是工廠還是消費(fèi)者,直列6通都是性價(jià)比更好的選擇。
l&_iz=31825&index=8" width="640" height="58"/>在說(shuō)完制造成本后,下面我們來(lái)看看V6與直6之間的研發(fā)成本會(huì)差多少。目前,絕大部分汽車廠商都開始使用模塊化的概念來(lái)制造發(fā)動(dòng)機(jī)了,其中寶馬作為直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的忠實(shí)擁躉,更是在發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化方面玩得出神入化。先造出一個(gè)0.5L的單缸,拼三個(gè)就是1.5T的三缸機(jī)。再加一個(gè)氣缸,就能打造出2.0T的四缸機(jī)。而如果把兩臺(tái)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的頭、尾相接在一起,并改變曲軸和點(diǎn)火順序的話,就可以直接做出一臺(tái)直列的六缸發(fā)動(dòng)機(jī)了。
此時(shí)反觀V6引擎,雖然用兩臺(tái)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)拼一臺(tái)V6的引擎難度,甚至比拼一臺(tái)直6更容易,畢竟連點(diǎn)火順序都不需要怎么調(diào)整,但由于V6發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩套正時(shí)系統(tǒng),以及兩個(gè)需要協(xié)同工作的曲軸連桿,因此在發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)校上,難度也會(huì)比直6發(fā)動(dòng)機(jī)要高不少的,進(jìn)而造成研發(fā)成本的水漲船高。
熟悉改裝的朋友都知道,發(fā)動(dòng)機(jī)散熱會(huì)在很大程度上影響一臺(tái)車的動(dòng)力表現(xiàn)。其中,發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度是對(duì)動(dòng)力影響最明顯的。所以工程師在設(shè)計(jì)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),都會(huì)將溫度較低的進(jìn)氣端與溫度較高的排氣端分開,并單獨(dú)布置,從而避免進(jìn)氣受到排氣高溫的影響。
寶馬直6發(fā)動(dòng)機(jī)
這對(duì)于直六發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)并不是難事,因?yàn)橹绷?個(gè)缸體都處于一條直線上,所以只需將進(jìn)、排氣系統(tǒng)分別布置在發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)就行了。此時(shí),中間的缸體便會(huì)扮演天然屏障的角色,能有效避免排氣的高溫影響到另一側(cè)涼爽的進(jìn)氣端。此外,目前六缸發(fā)動(dòng)機(jī)通常都會(huì)搭配的渦輪增壓器,在直列六缸上也能一并安裝在排氣一側(cè),有效杜絕了超高溫渦輪對(duì)進(jìn)氣溫度的影響。
V6進(jìn)氣示意圖
此時(shí)反觀V6發(fā)動(dòng)機(jī),雖然它的進(jìn)、排氣也會(huì)分別布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的前后,以便盡量利用缸體來(lái)阻隔熱量交換。但由于大部分V6發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)將渦輪布置在V型發(fā)動(dòng)機(jī)的中間頂部位置,也就是窩在V型夾角的中間,因此排氣的高溫與渦輪所產(chǎn)生的熱量都會(huì)堆積在缸體夾角內(nèi)的小空間里,不像熱量分布合理的直列六缸引擎,能高效地將熱量在引擎艙內(nèi)散開。
可以預(yù)見(jiàn)的是,V6發(fā)動(dòng)機(jī)如此高的環(huán)境溫度必然會(huì)提升經(jīng)過(guò)渦輪加壓的進(jìn)氣溫度。那為了保證進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體溫度涼爽,從而提高進(jìn)氣的氧含量,所以此時(shí)就需要為發(fā)動(dòng)機(jī)裝上更大尺寸的中冷器來(lái)降低進(jìn)氣溫度。不過(guò),大號(hào)的中冷器勢(shì)必會(huì)引發(fā)制造成本的升高,并且還會(huì)帶來(lái)額外的重量,最終拖累到引擎的動(dòng)力。所以相比起直列六缸引擎來(lái)說(shuō),V6引擎在散熱方面也是需要花費(fèi)更多成本的。
實(shí)際上,制造成本低僅僅是直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的入門級(jí)優(yōu)點(diǎn),因?yàn)橹绷辛紫啾萔型六缸的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其實(shí)是V6發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)可比擬的、僅次于V12引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)平順度。
要想明白直列六缸引擎為什么平順,咱們首先得搞清楚發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)是怎么來(lái)的。對(duì)于一臺(tái)合格的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),震動(dòng)主要源自兩點(diǎn):一個(gè)是活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng),被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)一階振動(dòng);另外一個(gè)則是曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng),被稱為二階振動(dòng)。
其中,由活塞上下運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的一階振動(dòng)其實(shí)是很容易解決的。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí),只需有另外一個(gè)活塞進(jìn)行反方向的向上運(yùn)動(dòng),便可以將這兩個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)相抵消。由此也可以得出,只要發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)為雙數(shù),且活塞互相呈相反方向運(yùn)動(dòng),便可以有效避免一階振動(dòng)的影響。
不過(guò),由曲軸產(chǎn)生的二階振動(dòng)就比較難以避免了。二階震動(dòng)之所以會(huì)產(chǎn)生,是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)使用的活塞曲軸連桿結(jié)構(gòu),天生就具有一個(gè)特性,即曲軸每個(gè)階段所旋轉(zhuǎn)的角度,與活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離,并不是時(shí)刻等比例的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是,在一個(gè)沖程內(nèi),曲軸進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,前90°旋轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的活塞上下移動(dòng)距離,與后90°旋轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的活塞上下移動(dòng)距離,并不相等。
其中,根據(jù)物理學(xué)原理,活塞在缸體上半部分的運(yùn)動(dòng)速度,是要明顯快于活塞在下半部分缸體的運(yùn)動(dòng)速度的。所以在實(shí)際中,曲軸(上圖藍(lán)色部件)從任何一個(gè)沖程的起始位置,比如吸氣、做功沖程的12點(diǎn)位置(如上圖左側(cè)12:00位置),曲軸經(jīng)過(guò)90°旋轉(zhuǎn)運(yùn)行到3點(diǎn)位置;或是壓縮、排氣沖程起始的6點(diǎn),經(jīng)過(guò)曲軸90°旋轉(zhuǎn)運(yùn)行到9點(diǎn)位置,活塞都會(huì)處于缸體更靠下的位置。而正是這種活塞上下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),加速度的不對(duì)稱性,最終引發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)的二階震動(dòng)。
所以,要想徹底杜絕二階震動(dòng),就需要像三缸發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,將每個(gè)缸的做功間隔定為曲軸連桿旋轉(zhuǎn)120°(如上圖“1缸缸內(nèi)視角”中藍(lán)色柱形代表的3個(gè)缸的曲軸連桿的相對(duì)位置)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),1號(hào)缸的曲軸連桿在經(jīng)歷從上圖12點(diǎn)鐘位置到4點(diǎn)半位置的過(guò)程中(上圖左側(cè)綠色扇形),活塞會(huì)同期經(jīng)歷一個(gè)從頂點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)至氣缸下半部的過(guò)程(如上圖右側(cè)“1缸整體視角”所示)。那根據(jù)我們上面所說(shuō)的,活塞在氣缸上半部運(yùn)行較快的定律,所以此時(shí)活塞在氣缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度將呈現(xiàn)出一個(gè)從快到慢的趨勢(shì)。
巧的是,此時(shí)3號(hào)缸的曲軸連桿會(huì)在同時(shí)期經(jīng)歷一個(gè)從7點(diǎn)半位置運(yùn)行到12點(diǎn)的過(guò)程(上圖左側(cè)綠色扇形),是一個(gè)活塞從氣缸下半部運(yùn)轉(zhuǎn)至頂點(diǎn)的過(guò)程(如上圖右側(cè)“3缸整體視角”所示),會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)從慢到快的過(guò)程。而這個(gè)從慢到快的加速度,便正好能與1號(hào)缸從快到慢的加速度相抵消。從而消除1號(hào)缸和3號(hào)缸的二階震動(dòng)。
可能會(huì)有朋友問(wèn)了:“那2號(hào)缸的二階震動(dòng)將由誰(shuí)來(lái)抵消呢?”事實(shí)上,2號(hào)缸并不需要抵消二階震動(dòng)。因?yàn)槿缟蠄D所示(左側(cè)綠色扇形),2號(hào)缸曲軸連桿在同時(shí)期是從4點(diǎn)半位置運(yùn)行至7點(diǎn)半位置的,是一個(gè)活塞從氣缸下半部開始向下運(yùn)動(dòng)(如上圖右側(cè)“2缸整體視角”所示),觸底反彈,并上升至活塞下半部,還沒(méi)來(lái)得及到上半部的過(guò)程,是一個(gè)從慢到慢的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,雖然加速度的方向會(huì)產(chǎn)生變化,但由于加速度沒(méi)變,所以并不會(huì)產(chǎn)生二階震動(dòng)。
而我們討論的V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī),雖然是由兩臺(tái)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)一定角度組成的,但由于V6發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸并沒(méi)有采用等分360°的布置方式,因此還是會(huì)產(chǎn)生二階震動(dòng)。也就是說(shuō),當(dāng)其中一個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí),其產(chǎn)生的加速度是無(wú)法被其他活塞的加速度所抵消的。
既然V6發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法抵消二階震動(dòng),那直六發(fā)動(dòng)機(jī)為何就能解決二階震動(dòng)的問(wèn)題呢?繼續(xù)往下看。
雖然直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)同樣可以看作是兩臺(tái)三缸機(jī)在共同工作,但與V6發(fā)動(dòng)機(jī)不同的是,直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)是由兩臺(tái)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)鏡像組成的。因此在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,直六發(fā)動(dòng)機(jī)的左、右各三個(gè)氣缸,1-6缸、2-5缸、3-4缸,也分別都是兩兩鏡像運(yùn)轉(zhuǎn)的。所以直六發(fā)動(dòng)機(jī)便會(huì)像三缸發(fā)動(dòng)機(jī)一樣不存在二階震動(dòng)的情況。同時(shí),6缸作為偶數(shù)缸,自然也不會(huì)存在一階震動(dòng)。因此,直六引擎便擁有了自平衡的功能,這也是V6引擎所不具備的。
雖然直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)有著自平衡、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。但它的缺點(diǎn)也十分明顯,其中最主要的問(wèn)題就是發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)長(zhǎng)。由于直6的六個(gè)缸體是一字排開的,所以相比起V6來(lái)說(shuō),直六引擎的長(zhǎng)度會(huì)長(zhǎng)出很多,整體長(zhǎng)度甚至只比V12引擎略短,這顯然會(huì)對(duì)于機(jī)艙內(nèi)的縱向空間提出很高要求。
同時(shí),由于大排量直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)本身就過(guò)長(zhǎng),再加上變速箱的體積越來(lái)越大,所以如今直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無(wú)法在機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行橫置了。這就導(dǎo)致,如果橫置平臺(tái)的車型想搭載六缸發(fā)動(dòng)機(jī),那最終就只能選擇長(zhǎng)度與直列四缸機(jī)接近的V6發(fā)動(dòng)機(jī)了。
除了體積外,直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的高度也會(huì)高于V6發(fā)動(dòng)機(jī),因此搭載直6發(fā)動(dòng)機(jī)車型的重心高度,通常是要高于V6車型的。此時(shí),如果V6發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是60°夾角,那么它將會(huì)比直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)低14%左右,大概5-8cm。而如果V6發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是重心更低的90°夾角,那么它將會(huì)比直列六缸機(jī)低30%左右,也就是10-15cm。
因此,對(duì)于講求操控性的車型來(lái)說(shuō),V6發(fā)動(dòng)機(jī)顯然是更好的選擇。而使用直列六缸機(jī)的性能車,就需要想辦法從其他部位降低車輛重心了,比如像寶馬M3一樣采用碳纖維車頂。
隨著時(shí)代的發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)也出現(xiàn)了較大的變化。曾經(jīng)“不可一世”的V8發(fā)動(dòng)機(jī),開始逐漸被擁有更低油耗,更加環(huán)保的V6引擎所取代,像是福特F150猛禽、全新一代陸巡、奧迪RS4等車型都從曾經(jīng)的8缸降為了6缸。
同時(shí),得益于汽車體積不斷膨脹的關(guān)系,直列六缸尺寸過(guò)大的缺點(diǎn)已經(jīng)不像當(dāng)初那么致命了。這時(shí)直列六缸造價(jià)更低、保養(yǎng)更便宜,以及運(yùn)轉(zhuǎn)更平順的優(yōu)點(diǎn)便會(huì)被無(wú)限放大。所以像是奔馳、路虎這樣的豪華品牌,也紛紛走上了用直6替換V6的道路。如此一來(lái),V6引擎的高端地位便呈現(xiàn)出了明顯的衰落跡象,畢竟只有尊貴的后驅(qū)車,才有足夠長(zhǎng)的機(jī)艙空間容納下同樣尊貴的直列六缸引擎!
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