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同样气缸数的发动机,为什么还要分成L6 V6 VR6?

发动机,是汽车的核心部件之一,也是汽车的灵魂,每一个汽车小白在入坑之前都要先了解点发动机知识。发动机的排量、缸数、进气形式,这都是比较好理解的,但有的时候,大家会看到一些车友用字母+数字的方式来描述一个发动机,比如说L6发动机、V6发动机、VR6发动机,这个看起来就比较让人费解了。

这里面的数字,就是代指发动机的气缸数量,而前面的字母,则是代表发动机的气缸布置方式。在汽车行业中,投入量产的气缸布置方式有五种。分别是L型、V型、VR型、W型以及H型。

目前使用最广泛的,也是最常见的布置形式,当属L型,即所谓的直列式气缸发动机。直列式非常好理解,就是将气缸排成一条直线。要形象点描述的话,我们可以把自己的手指当成气缸,然后伸直、并拢,这就是L型发动机的形态。

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现在大家再看看自己的手,是不是侧面特别窄?只有一根手指的宽度。这也正是L型发动机的特点,它气缸排列非常紧凑,使得各个气缸能很方便地共用一组零部件,比如说气缸盖,又比如说凸轮轴,这样可以节约成本,减少加工的难度。气缸排列紧凑,也能使得发动机整体尺寸变小,能避免过度地占用机舱的空间,便于安装其它的零件。对于需要控制成本、追求平衡的车型来说,L型发动机是性价比最高的选择。

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当然,L型发动机并不是完美的。接着说我们的比喻,大家看看自己并拢的手指,是不是正面特别宽?L型发动机从整体上也是一面宽,一面比较窄,随着气缸数量的增多,宽那面会宽到难以接受。家用车中最常见的L4,也就是L型4缸发动机,4个缸并列起来的宽度,正好和发动机舱的宽度差不多,所以能横着放在机舱里,当气缸数量增加到6个,就已经难以横着放了,只能竖着安装,即所谓的纵置布局,宝马曾经就大规模采用纵置L6发动机。

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如果气缸数再往上加,变成8个,甚至10个、12个,从理论来上说是可以造出来的,但由于发动机有一面实在太宽了,导致即无法横置,也无法纵置,没有实际装车的可能性。

在同样的技术条件下,排量和气缸数往往就是“正义”。想追求至高的正义,就必须采用别的气缸布置形式,我们有请第二种常见的布置形式,V型。还是把手指比作气缸,V型布置,就是两个气缸倾斜着成对安放,行成一个夹角,通常是60°,就像你的手指做“耶~”的手势。然后将几对这样的V型叠在一起,3对就是V6发动机,4对就是V8发动机,5对就是V10发动机……

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V型布置的优点在于,发动机没有一面是特别长的,在车身尺寸受法规限制的情况下,使用V型布置才能往车里塞进更多的气缸。而且V型布置让气缸变成了倾斜状态,相比气缸完全直立着的L型,V型更低矮,重心也更低,有利于改善车辆的操纵性。

但是相比起L型,V型气缸的发动机必然成本更高,你想想,两组气缸之间有夹角,是不是气缸顶端就离得更远了?这样的话,如凸轮轴和气缸盖这样的零件就无法共享,得额外增加一组配套设施,多花了钱不说,还增加加工难度。而且大家要注意了,V型相比于L型,只是缩短了特别宽的那一面,但总体上的体积并未变小。当V型发动机纵置于发动机舱时,它那像展翅一样放飞自我的气缸布局,会把机舱两侧塞得满满当当的,挤占其他零部件的位置。

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因此,不到迫不得已时,车企都不会采用V型布局,V型发动机至少是V6起步,大家应该从没听过说什么V4发动机吧?

在钻研发动机时,有的车企就突发奇想,能不能做出兼具L型和V型优点的发动机呢?以大众集团为首的欧洲车企,试图在V型发动机的基础上,缩小气缸之间的夹角,来让发动机变得更加紧凑。

1991年,大众集团推出了气缸夹角仅15°的V型发动机,为其取名为VR型布局。以大众最为经典的VR6发动机为例,其体积相比普通V6发动机有大幅的缩小,几乎就跟一个普通L4发动机一样大,气缸之间靠得近,也使VR6能像L型发动机一样,让气缸共享配套设施。VR发动机听起来是个完美的产物,拜它所赐,类似于高尔夫、宝来这样的小车,也车生第一次装上6个缸发动机,成为了扮猪吃老虎的角色,简直感动得要哭了。

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但实际上并不是这么回事,VR型布局让一堆气缸挤在一块,气缸之间的进气、排气都互相干涉,巨大的热量也难以散发出去,造成早期的VR发动机可靠性并不算高,大众集团又投入很多人力和财力改进VR发动机,在VR发动机上运用了许多新技术,总算解决了一部分问题。然后大众发现,改进型的VR发动机成本已经失控,拿同样的成本去搞一台涡轮增压的L4发动机,动力更猛,油耗更低,它不香吗?于是VR系列在几年前被彻底放弃。

同样气缸数的发动机,为什么还要分成L6 V6 VR6?

(国产大众CC曾采用VR6发动机,新一代已改用L4发动机)

VR已死,但VR的精神还在。大众集团在捣鼓出VR布局的时候,就有了一个大胆的想法,既然VR很省空间,可以装进机舱狭窄的小车,如果我给一辆机舱大的车用VR布局,岂不是可以塞下超超超超级多的气缸?

脑洞大开的大众集团将两台VR6发动机,倾斜着拼成一台12气缸发动机,由于此时气缸的排列从正面看像一个W字母,所以被命名为W型布局。大众的初代W12发动机,就拥有6.0L排量,以及400马力,被安装在大众集团的顶级车型上作为精神图腾,比如奥迪A8和大众辉腾、宾利飞驰。此后大众又捣鼓出了用两台VR8拼成的W16发动机,这玩意拥有恐怖的1001马力,成了布加迪威龙的心脏。

同样气缸数的发动机,为什么还要分成L6 V6 VR6?

脱胎自VR布局的W型布局,同样存在散热困难的等问题,但搭载W型发动机的都是顶级豪车,无须考虑成本,通过简单地堆料、堆技术往往就能解决。所以W型唯一的缺点就是,贵。

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但大众集团内部,也不是所有品牌都把W型布局作为信仰,保时捷就另有所爱,它和大洋彼岸的斯巴鲁一起,坚守着H型布局,即水平对置布局。L型的气缸夹角是0°,V型通常是60°,VR型是15°,H型堪称一朵奇葩,它的气缸夹角是180°,直接把发动机摊成了一块饼。

 

H型布局的好处是,由于发动机很扁,重心极低,都快低到车底去了,车辆的操控性被大大提升,而且H型的布局,能始终保持一个气缸的活塞向左运动,另一个气缸的活塞向右,产生的力矩正好彼此抵消,因此震动很小,发动机非常平顺。

同样气缸数的发动机,为什么还要分成L6 V6 VR6?

既然H型那么好,为啥只有保时捷和斯巴鲁愿意用呢?因为H型是开的时候爽,保养的时候,它是车主的噩梦,维修时,它是汽修师傅的伤痛。H型发动机的气缸是平躺的,由于重力的原因,气缸中的润滑油不可避免会往下流,导致活塞的上边那部分润滑不佳,同样是重力原因,气缸活塞也会偏磨,这的天生的缺陷至今没有很好的解决办法。这玩意的结构也比L型发动机更复杂,连换个火花塞都更加麻烦,要加收工时费,你想想维修时有多令人头皮发麻。保时捷和斯巴鲁是因为注重运动性和驾驶品质,再加上它们本身的小众定位,才愿意忍受H型的缺点。

了解过V型、VR型、W型以及H型各自的优缺点,你再回头来看L型就会发现,它成为主流并非偶然,将成本、空间、复杂性综合起来考虑,L型无疑是平价车型的唯一选择,是历史的宠儿。

好在,汽车行业依然把其他的选项留给了我们,只不过其他的选项需要多攒钱才能解锁。

作者:肖鱼(汽车迷专栏作者)

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