V8的自贖之路

白藍(lán)格

什么是V87把一臺V8發(fā)動機想象成兩臺共享曲軸的直列四缸發(fā)動機可能更直觀一些。當(dāng)然這兩臺四缸發(fā)動機帶有一個夾角，這個夾角就是V8的汽缸夾角，夾角越大，發(fā)動機越矮，利于重心降低，重心越低越利于車輛操控的提升;不過，夾角越大也就意味著發(fā)動機很寬，而發(fā)動機的寬度會受限于車輛發(fā)動機艙的寬度，同時還會擠占懸架的空間。把夾角做小一點發(fā)動機就變窄了，但同時也變高了，對于前置發(fā)動機的車輛來說，發(fā)動機蓋都得抬高，這會影響車輛造型的自由度，甚至是空氣動力學(xué)性能;還有更重要的一點，發(fā)動機變高了意味著重心也被抬高了，這又限制了車輛操控性能的提升。可見看似簡單的汽缸夾角也是一個牽一發(fā)而動全身的參數(shù)。90°的汽缸夾角是常見的角度，當(dāng)然也有小到60°的例子，比如那臺裝在金牛座SHO身上、由福特和雅馬哈聯(lián)合開發(fā)的V8發(fā)動機。也有大到120°夾角的V8發(fā)動機，常見于各種超級跑車，當(dāng)然是為了更低重心和更低的機艙高度了。

輕量化是永恒的主題

輕量化是最好的改裝。整車的輕量化從發(fā)動機開始，而發(fā)動機的輕量化就要從最為沉重的旋轉(zhuǎn)部件曲軸開始。這里我們就不得不提一下V8發(fā)動機的兩種曲軸類型了：一是平面曲軸（Flat-Plane Crankshaft）;一是十字曲軸（Cross-Plane Crankshaft），這兩種曲軸自然也是各有千秋。

十字曲軸間隔汽缸的曲拐有著90°的夾角，所以側(cè)面看上去曲拐呈現(xiàn)十字。十字曲軸可以實現(xiàn)更好的發(fā)動機振動特性，但是這要求曲拐上布置沉重的平衡重，用以平衡發(fā)動機的二階振動。沉重的旋轉(zhuǎn)重量帶來了巨大的轉(zhuǎn)動慣量，這限制了發(fā)動機的響應(yīng)能力，因為轉(zhuǎn)速無法快速爬升，也無法快速降低，自然也達(dá)不到太高的輸出功率，而是傾向于提供更好的低速扭矩的特性。這一特性正是美式皮卡以及重型SUV的最愛，至于發(fā)動機本體的重量，對于這些大家伙來說并不是個大問題。

平面曲軸的曲拐夾角為180°，所以側(cè)面看上去呈現(xiàn)為一個平面。平面曲軸不需要沉重的曲拐平衡重，只需要一個輕巧的平衡軸就可以抹平不必要的二階振動。更小的轉(zhuǎn)動慣量可以實現(xiàn)更快的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和最高的紅線轉(zhuǎn)速，發(fā)動機的最大功率自然是水漲船高。而且，輕量化的發(fā)動機也是超跑的最愛。更輕的發(fā)動機無論布置在車頭還是車尾都不會帶來太大的整車橫擺慣量，車輛自然可以實現(xiàn)更好的操控。可不要被前后均衡的軸荷分配所迷惑，軸荷均衡的同時還要保證重量向中間集中才會有更好的操控體驗。不然的話車子會出現(xiàn)兩頭重，轉(zhuǎn)向時響應(yīng)慢，轉(zhuǎn)起來又停不下來的窘境。沒錯，這里說的就是那些把動力電池放在后備廂里的插電式混合動力車型。

就像前面提到的，V8可以理解為兩臺共享曲軸的直列四缸機，所以，如果兩個四缸機可以交替點火就更容易實現(xiàn)順暢的排氣，想要實現(xiàn)這一點只能采用平面曲軸的設(shè)計。順暢的排氣是高轉(zhuǎn)速發(fā)動機所必須的，所以平面曲軸更利于發(fā)動機功率的提升。

除了曲軸的輕量化，全鋁的缸體和缸蓋也為發(fā)動機的減重帶來了可觀的貢獻(xiàn)。同時，輕量化的連桿和活塞也是必不可少的，更輕的旋轉(zhuǎn)部件有著更小的旋轉(zhuǎn)慣量，也就意味著更快速的動力響應(yīng)。

來自法規(guī)的挑戰(zhàn)

碳排放法規(guī)的日趨嚴(yán)苛給V8的進化之路帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。小排量渦輪增壓發(fā)動機成了當(dāng)今的大勢所趨，更少的汽缸、更小的排量往往意味著更小的發(fā)動機內(nèi)部摩擦，自然可以帶來更低的油耗，所以我們看到廉價車上用三缸機代替了四缸機，四缸機代替了V6，V6代替了V8。2.0T的發(fā)動機可以裝在從1系到7系的寶馬轎車上，奔馳S級和奧迪A8也未能幸免。大型SUV在混合動力的助力下也裝上了2.0T四缸機，比如攬勝、Cayenne。美式皮卡的領(lǐng)導(dǎo)者F150系列也在用3.5T V6代替V8。難道V8的進化之路已經(jīng)看到了終點？

群眾的眼睛是雪亮的，小排量化渦輪增壓發(fā)動機一直都是“動力不夠，降擋來湊”，所以我們看到變速器的擋位從4AT到6AT，再到8AT。如今福特、本田的10AT也開始裝備在更多的車型上。其實更密集的齒比和更寬的傳動比跨距都是為了拉低發(fā)動機的轉(zhuǎn)速以獲得更低的油耗。但是低轉(zhuǎn)速也意味著更滯后的動力響應(yīng)，因為每次加速的時候發(fā)動機都要耗費更多的動力和時間去抵抗自身的慣性艱難地拉升轉(zhuǎn)速，還有大渦輪帶來的遲滯現(xiàn)象和跨擋降擋的換擋時間。所以現(xiàn)實比數(shù)據(jù)更骨感，小排量發(fā)動機出眾的性能參數(shù)，在一腳深踩之后就暴露了力不從心的現(xiàn)實。而大排量V8那種階次清晰的聲浪和隨時隨地爆發(fā)的強大扭矩是小排量渦輪增壓和電驅(qū)動遙不可及的，V8并不需要太多的速比，有力且持續(xù)的扭矩輸出才是Fun to Drive的興奮劑。

日趨嚴(yán)苛的油耗法規(guī)層層加碼，代表未來的電驅(qū)動來勢洶洶，可謂前有埋伏，后有追兵。誕生在1902年，超過百年歷史的V8動力源面臨的挑戰(zhàn)前所未有。但是V8獨有的魅力依然感染著不忘初心的粉絲們，其中有忠實的消費者，也有迎難而上的工程師。有理由相信，這條布滿荊棘的進化之路將為我們帶來更具生命力的V8。V8的進化從未止步。

配氣機構(gòu)的進化

時至今日，雙頂置凸輪軸DOHC這樣的配氣機構(gòu)似乎都不值一提了，大家都是如此。早期的V8可不是這樣的，八個汽缸共享一根凸輪軸，需要一套復(fù)雜的挺桿機構(gòu)驅(qū)動氣門的開閉，轉(zhuǎn)速太高配氣機構(gòu)會浮起，單純地提高氣門彈簧的剛度只是徒增發(fā)動機的內(nèi)耗，所以從早期的平頂V8（Flat Head V8）到F頂（IOE，Intake over Exhaust）V8，再到半球頂（HEMI Head）頂置氣門OHV（Over Head Valve），再逐步進化到今日的DOHC（Dual Over Head Camshaft），更高效的配氣機構(gòu)驅(qū)動方式幫助了發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提升，為V8的功率之路助力。

配氣機構(gòu)的革新還幫助V8進化出了可變缸技術(shù)，在低功率的駕駛工況下關(guān)閉四個汽缸的氣門開閉，從V8變V4，保證大功率的同時也有了可觀的油耗降低。