锦程说车 | 直列和V型引擎之争,原来比的是长短

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V型引擎可以轻易地放进体积较小的引擎舱内,同时也使多气缸引擎得到了广泛的应用,这是V型战胜直列的主要原因!

▍阮锦程

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最早的引擎是19世纪末开发出来的,是很简单的单气缸的汽油引擎,输出只有功率只有几马力,相当于现在小排量代步摩托车的功率。

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1932年布加迪Type41(BugattiRoyale),有一副14.8L直列8缸引擎,输出达到300马力

20世纪早期汽车比赛的兴起,大大地推动了引擎技术的进步,大排量和多气缸的引擎已经应用在赛车和豪华车上。只不过当时由于技术限制,引擎一般采用直列气缸,而且不能做太复杂,否则体积就会太大,可靠性就会降低,这样就大大限制了高性能引擎在普通汽车上的应用。

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1936年的奥迪TYPE C型赛车(后来F1的前身),代表着当时汽车技术的最高水平,当时已经使用了一副V16引擎,而且是中置引擎设计

二战前后,V型排列的引擎开始广泛应用的高档车上,普通汽车还是应用结构简单、经济性好的直列汽缸引擎。后来随着技术的不断进步,汽车油耗也在不断降低,而为了达到更好的舒适性和动力性能,大排量和多气缸开始漫延。

但近年涡轮增压一来,又把这种苗头打回原形,这是后话了。

直列气缸引擎,结构简单省成本

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最常见的引擎是直列4缸汽油机,这种引擎的4个气缸是排成一条直线的,排量通常为1~2.5L之间。像上一代丰田汉兰达的2.7L直列4缸,单缸那么大的排量已经很难接受了,开起来的震动和舒适性实在一般。

直列4缸引擎结构简单,经济实用,是世界上大多数轿车标准装备。

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直列3缸虽然天生震动大,但仍是小型车的最佳选择,新一代Smart采用了一副1.0L直列3缸引擎

直列5气缸的引擎不是一种标准设计,因此没有得到广泛应用,上世纪80、90年代,奥迪和沃尔沃都曾钟情过这种设计。沃尔沃的T5直列5缸引擎前几年他们还在用,而奥迪还有一副获奖的2.5L直列5缸涡轮增压。

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随着涡轮增压技术的成熟,直列4缸引擎仍然是主流,就连VOLVO XC90这种中大型豪华SUV也用上了2.0T直列4缸

5缸的支持者这样解释;直列4个气缸性能不足,直列6个气缸引擎体积又太长,一般车装不下,所以5个缸是最好的设计。但是当更加短小精干的V6引擎得到广泛应用时,直列5缸引擎也逐渐淘汰了。

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奥迪RS3这副新开发的2.5L直列5缸涡轮增压,保留了直列的性能优势,5缸的尺寸还可以横置地塞进引擎舱

直列6缸引擎一直是个传奇,原因是上世纪末保留采用这种引擎的大多数是高性能车和豪华车。直列6缸曾被广泛地应用过,但当全世界的汽车都追求紧凑型的设计时,直列6缸引擎因为太长,占据了过多的引擎舱空间,所以才逐渐被V6引擎取代。

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2001款宝马M3的直列6缸引擎,直列6缸自然吸气的最高水平

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2001款的宝马M3,纵置直列6缸避免把重心过多集中于车头,让宝马有着最佳的50:50前后轴比重

直列6缸比起V型气缸引擎也有其优势:一是结构简单,直列引擎只需要一套缸盖和一组凸轮轴;二是正为长长的外形使得其质量不会过于集中,纵置引擎再用直列6缸的轿车通常重心不会过于靠前,能做出更佳的前后比重,从而更利于提高操控性能。

奔驰和宝马都曾经长时间使用过一系列优秀的直列6缸引擎,后来奔驰终于挺不住了,用新一代的V6代替旧式的直列6缸。但宝马却一直坚持直6,正是这种可贵的坚持,宝马有今天的地位直6功不可没。

V型气缸引擎,就是为了比直列短一些

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传统的直列气缸布局,气缸越多引擎越长,会占据太多空间,显然是不合适的。早期的高性能跑车或豪华轿车增有过直列8缸、直列10缸引擎,它们都在长长的引擎舱,甚至严重影响驾驶时的视野,后来这种设计便弃之不用了。

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V型相比直列的好处就是长度可以缩小,方便塞进一些小尺寸的引擎舱,例如第四代高尔夫R32,就是把一副3.2L自然吸气V6引擎塞给了高尔夫

如果把气缸设计为双排布置,气缸成对分布,每对气缸成横截面组成V型的夹角,共同推动转轴运动,这样的设计就是V型气缸引擎。这样一来,引擎的长度只相当于原来直列设计的一半,例如原来的直列6缸引擎,改成同规格的V6引擎后差不多只相当于直列3缸的长度。

引擎体积的减小,使得V型引擎可能很轻易地放进体积较小的轿车里,同时也使更多气缸引擎得到了广泛的应用。这是V型战胜直列的最大优势!

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V6仍然是未来主流,在涡轮增压的帮助下,即使纽“博格林北环杀手”的日产GT-R,也是装备一副3.8L双涡轮增压V6引擎

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2006款雪佛兰科尔维特Z06的LS7机械增压V8引擎,是最经典的推杆设计,每缸两气门结构的V8

V型引擎有一个好处,就是震动和平衡性非常好。你知道引擎内部气缸是往复运动的,任何往复运动的机械动作都会带来震动和不平衡,处理不好不仅影响到舒适性,而且还影响到高转时的性能发挥。想象一下摩托车、拖拉机它们的噪声有多大,因为它们大多是单缸设计,只有一个气缸的震动实在太大。

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最高级别的V8肯定是这一副,宾利慕尚上的6.75L V8拥有骇人的平顺性和扭力

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V10逐渐已经退出舞台,因为V8的性能足已取代V10,而V10又不能替代V12的情怀。2007款宝马M5这副V10自然级气,是源自F1的技术打造,最高转速超过8000转

在直列引擎里,气缸上下运动会带来震动,但在V型引擎里,V型夹角的左右两组气缸互相运动时,会抵消一部分震动,从而改善引擎的性能。V型引擎由于气缸是倾斜布局,不用像直列那们站起来,所以引擎高度会降低,这对降低车辆的重心非常有好处。

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法拉利FF上的这副V12,是最高性能自然吸气对抗涡轮增压的代表作

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最有追求最极致性能的超级跑车和殿堂给的豪华车才会用上V12引擎,例如劳斯莱斯古斯特

V型气缸的夹角通常有45、60、90和120度,如果把这个夹角放大到180度,那它就是不V型引擎了,那就是保时捷和斯巴鲁采用的水平对置引擎了。如果把两组V型引擎并列在一起,那它就成了W型引擎,例如大众、奥迪、宾利的W12引擎和布加迪的W16引擎。这些都是后话了。

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