很多人都迷戀V6、V8、V12缸發動機,認為這是豪車或者好車的象徵,但他們不知道,其實汽車的歷史就是在縮減發動機氣缸的過程中進步的。
氣缸個數就是指單台發動機有幾個氣缸的意思,汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。氣缸的排列方式一般有直列、V型和W型,水平對置發動機只在斯巴魯和保時捷上使用,轉子發動機一直沒有推廣。一般四缸以下的發動機採用直列方式,六缸以上的發動機採用V型排列方式,十二缸以上採用W型排列方式。在這些排列方式中,直列六缸發動機的平順性是最好的,振動也最小。只是受發動機長度的限制,在很多車上無法安裝。最經典的就是寶馬的直列六缸發動機。
那麼,問題來了。既然小排量發動機省油又便宜,多缸發動機運轉平穩,那麼汽車廠家為什麼不在民用車上製造和使用小排量的多缸發動機呢?比如説寶馬X1,使用了1.5T三缸發動機,很多比它排量小的發動機都使用四缸的,為什麼它堅持使用這種飽受詬病的三缸機呢?還有標緻的PSA1.2T直列3缸發動機、福特的Ecoboost 1.0T直列3缸發動機,它們為什麼不做成平順性更好的四缸或六缸發動機呢?而在F1賽車上,有使用2.4 V8的,有使用3.0 V10,甚至有使用1.5 V6的。這些發動機為什麼不能應用在民用車上呢?
老車都是V8發動機
倒退80年,幾乎每台汽車都是V8發動機,不是為了炫富,而是因為發動機的動力性能太弱,一台V8發動機的功率輸出,很可能也就50匹馬力。那個時候,多一個缸就是多一份力量。
為何氣缸越來越少
氣缸越來越少,一方面是發動機的“技術發展”,讓單缸輸出的功率大幅度提升,廠商就有理由減少成本,降低氣缸數量了。要知道,每多一個氣缸,就要多一個缸套、一個活塞,進氣排氣系統、點火系統。這些都是成本。廠商降級成本是最大原動力。
1.6L排量的發動機為何不做成6缸、8缸、12缸?
1.6L排量的發動機可以做成V6、V8、V12,只要捨得花錢,什麼造不出來?只不過這種設計會把成本極大的提高!到時候1.6升V8的卡羅拉賣25萬,誰還會買?給發動機增加幾個氣缸可不是多了幾個窟窿那麼簡單,每一個氣缸都要有自己獨立的配氣、供油、潤滑、冷卻、點火等一些系統,這麼一來設計的成本、加工的成本都會呈幾何倍數增長,而相對的良品率也會降低,還是那句話25萬一輛的1.6升V8卡羅拉會不會有人買(這個價可能都不夠)!在工廠玩機加的朋友都知道曲軸、凸輪軸的長度增加,對加工工藝、加工成本的要求有多大!
看上圖吧,F1的1.6做V6佈局,雖然在高轉速區間爆發的功率極大,但起步依然沒勁,考慮到F1的重量只有7、8百公斤,所以把這款天價的1.6升V6發動機裝卡羅拉上,卡羅拉根本沒有辦法完成起步,也得配兩個推車員!不過萬幸的是該動力單元配備了電機,使得起步更加容易一些!
F1的V6動力單元,缸徑達到了98毫米、而活塞運行的行程只有35毫米左右,如此設計是為了提高發動機的轉速,使得發動機在高轉速狀態下可以釋放出更大的功率!而比較經典的豐田H4發動機(GT86/BRZ)的缸徑才只有86毫米、行程86毫米,通過F1的缸徑98毫米、而豐田2.0L發動機H4的缸徑86毫米,我們在表面上能看出什麼?最簡單的就是1.6L的V6的曲軸要比H4的長,首先在成本上遠高於4缸的H4發動機!而1.6L的排量想做V6、V8、V12只能採用這種增加缸徑、縮短行程的方式,這種極端的做法只會導致低鈕極差!
若為了保證扭矩將缸徑縮小、行程加大?這種做法可能導致發動機運轉更加困難,如果將缸徑做成手金羅王香腸的粗細,發動機從此也就根本推不動活塞了!因為過長的行程會導致發動機在進入吸氣衝程時,所吸入的混合氣中參入的廢氣比例增加,降低掃氣質量,過小的缸徑在同等燃氣壓強下產生的壓力更小,很可能會抵消增加活塞行程(相當於力臂L的延長)所帶來的扭矩上的優勢,而這麼做即便能保證車輛正常完成起步,而過長的行程甚至能讓車子連50KM/H都達不到,所以兩害取其輕,1.6做V6、V8只能採用大缸徑、短行程,犧牲低鈕、保高轉速下的高功率!
這樣的發動機能帶動F1,保證它可以完成起步,要知道F1連人帶車加上油,僅在700公斤以內!而我們的民用車即便是推重比超高的飛度,也有1.05噸的重量,還是空載的狀態!所以1.6做V6、V8、V12裝到咱們的買菜車上,很難讓車子前進。原地憋着吧!F1某個什麼賽,貌似就是推車員幫忙推車完成起步!
1.6做多缸,除了脱離實際之外,成本上也難以控制,簡單説V6與L4的製造不同點在於V型機缸體鑄造就難於L型機,運動副多,曲軸形狀更為複雜且更長,凸輪軸要兩套,多了8個氣門等等,其它方面的設計難度、佈局難度以及加工難度都大幅度上漲,所以能不做V6就不做V6!其實道理很簡單,為什麼一些1.幾排量的發動機要做3缸?而不是四缸?除了成本上的問題,其實與1.6做V6的道理一樣,0.9L若做4缸,起步同樣很困難!