殘缺中追求完美的V6

辛迪嘉

世間所有活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，要想平穩(wěn)運(yùn)行必須平衡三種內(nèi)力：1.曲軸軸線以外的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，如曲軸上的配重和連桿頸（就是連接活塞連桿的部位）；2.往復(fù)運(yùn)動(dòng)的力量，比如活塞來回來去加減速的力量；3.汽缸點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的爆炸力量。

旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和往復(fù)運(yùn)動(dòng)比較容易通過發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的布局獲得平衡，斯巴魯和保時(shí)捷采用的水平對(duì)置布局就能輕松做到。但水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)由于寬度較大，只要排量稍微大一些，大部分車型的發(fā)動(dòng)機(jī)艙都容不下，所以并不太常見。

V型發(fā)動(dòng)機(jī)的V夾角對(duì)于平衡汽缸的爆炸力至關(guān)重要。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)（也就是大部分發(fā)動(dòng)機(jī)），曲軸要旋轉(zhuǎn)720°才能完成一個(gè)做功周期（吸氣、壓縮、燃燒、排氣），所以V型發(fā)動(dòng)機(jī)的最理想夾角可根據(jù)一個(gè)簡單公式獲得：

720°/發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù) = V夾角

但問題來了，根據(jù)這個(gè)公式算出來的V6最佳夾角是120°，但120°夾角的V6會(huì)和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)面臨同樣的體積問題。所以V6一般會(huì)采取“曲線救國”的策略，采用60°夾角。

60°V6的內(nèi)力除爆炸力以外并不能自我平衡，因?yàn)閂6其實(shí)就是兩個(gè)斜著綁在一起的直列三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。為了彌補(bǔ)喜歡振動(dòng)的天生缺陷，許多V6在曲軸旁加裝平衡軸—— 一個(gè)帶有配重、和曲軸同步旋轉(zhuǎn)但不參與做功運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸。

那通用和奔馳V6的90°夾角又是怎么回事呢？90°不能被120°整除，相隔90°點(diǎn)火不能保證720°周期都能均勻做功（90°×6 = 540°）。為解決這個(gè)問題，工程師設(shè)計(jì)出了裂式連桿頸曲軸（split-journal crankshaft），這種曲軸也有3個(gè)相隔120°的曲軸連桿頸，但每個(gè)連桿頸又會(huì)分裂出夾角為30°的兩個(gè)子連桿頸，分別各自連接一個(gè)汽缸。如此一來兩個(gè)相隔的曲軸連桿頸既能保證120°，又能保證90°的兩個(gè)汽缸可以對(duì)稱點(diǎn)火。

雖然曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但90°V6給進(jìn)氣支管布局留了充足的空間，方便布局渦輪增壓器。