直列4缸挑戰(zhàn)VS型6缸

發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，很多東西大家都已達(dá)成共識(shí)，比如轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量和氣缸數(shù)量的關(guān)系。2.0升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都是4缸，3.0-4.0一般是6缸，4.0以上則大多采用V8甚至V12的設(shè)計(jì)。但2.5升左右的機(jī)器是用4缸還是6缸好呢? 這個(gè)問(wèn)題就值得探討一下了。

【先說(shuō)個(gè)例子】導(dǎo)彈艇和拖船

軍用導(dǎo)彈快艇和港口大馬力拖船主機(jī)的輸出功率都是8000馬力。導(dǎo)彈艇是兩臺(tái)42缸高速柴油機(jī)并機(jī)工作，每臺(tái)機(jī)器都是由7組星型6缸布置的氣缸組成的。84個(gè)氣缸，平均單缸功率還不到100馬力；拖船主機(jī)一般都是直列6缸，也有采用直列8缸（少），單缸功率在1000馬力以上。

【哪個(gè)效率高】呢？

這個(gè)問(wèn)題根本不用討論。如港務(wù)局敢把84缸發(fā)動(dòng)機(jī)裝在拖船上，結(jié)果不用到經(jīng)濟(jì)危機(jī)就破產(chǎn)！而軍品多是不計(jì)成本、不惜代價(jià)的產(chǎn)物。再說(shuō)可靠性。現(xiàn)在能見(jiàn)到船齡超過(guò)20年，甚至更長(zhǎng)的拖船還在任勞任怨地工作。而導(dǎo)彈快艇發(fā)動(dòng)機(jī)壽命卻是用小時(shí)來(lái)算的。

上面是個(gè)極端了的例子。但就2.5升左右的轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，目前的發(fā)展趨勢(shì)的確是直列4缸機(jī)比V型6缸機(jī)更受青睞。因?yàn)閷?duì)家用車(chē)來(lái)說(shuō)，可靠性、經(jīng)濟(jì)性是優(yōu)先的。

為什么同樣排量的4缸機(jī)比6缸機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性更好呢？

下面我們深入探討一下：

【高速≠高轉(zhuǎn)速】

重型卡車(chē)的柴油機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速只有不到2000rpm，而高性能跑車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以拉到7000rpm以上，但兩者都屬于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。為什么呢？因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)工程師區(qū)分高速和低速發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)是活塞平均運(yùn)行速度，而非轉(zhuǎn)速，這個(gè)指標(biāo)比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速更能衡量機(jī)器的負(fù)荷水平。由于直列4缸機(jī)的缸徑和行程都大于同等排量的V型6缸機(jī)，因此，同樣負(fù)荷下，它的轉(zhuǎn)速更低。比如說(shuō)馬自達(dá)6睿翼的4缸2.5升MZR發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞行程是100mm，而同為2.5升的日產(chǎn)天籟VQ25采用V6設(shè)計(jì)，活塞行程只有73.3mm。當(dāng)活塞平均速度達(dá)到10m/s時(shí)（一般這個(gè)速度下的燃油經(jīng)濟(jì)性比較好），睿翼的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速只有3000rpm，而天籟的已經(jīng)達(dá)到了4100rpm。顯然睿翼的設(shè)計(jì)更符合大多數(shù)人的日常開(kāi)車(chē)習(xí)慣。

同樣的原因，睿翼的MZR發(fā)動(dòng)機(jī)在4000rpm時(shí)輸出最大扭矩226Nm，并且之前很寬的區(qū)間扭矩曲線(xiàn)都非常平坦；而天籟的最大扭矩點(diǎn)在4400rpm，扭矩曲線(xiàn)上呈現(xiàn)出相對(duì)明顯的尖峰。

【決勝3000轉(zhuǎn)】

由于內(nèi)摩擦損失和泵氣損失都比較小，大多數(shù)4缸機(jī)在3000轉(zhuǎn)左右是最富有活力的轉(zhuǎn)速區(qū)段，而6缸機(jī)的喚醒轉(zhuǎn)速相對(duì)要晚一些。

從結(jié)構(gòu)上我們很容易明白個(gè)中的原因。由于多了兩個(gè)氣缸，6缸機(jī)比4缸機(jī)多了兩組活塞，相應(yīng)地，多出了4道氣環(huán)、兩道油環(huán)，接觸及摩擦面積增加了30%左右，而增加出來(lái)的兩根凸輪軸、8只氣門(mén)彈簧、8只氣門(mén)油封也在偷偷從你的油箱里偷油（增加油耗）。

【誰(shuí)更平穩(wěn)】

6缸機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性?xún)?yōu)于4缸機(jī)，這似乎是個(gè)定論。果真如此嗎？對(duì)于氣缸夾角120°的V6發(fā)動(dòng)機(jī)的確是這樣，但現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間越來(lái)越寶貴，，比如BMW和VOLVO。仍然采用直列汽缸技術(shù)。

像銳志的5GR和天籟VQ25都采用了相對(duì)緊湊的60°氣缸夾角，它可以抵消活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的振動(dòng)，但由于各缸做功不是均勻地間隔120°曲軸轉(zhuǎn)角，因此它并不是完美的100%動(dòng)平衡。

所以說(shuō)，和4缸機(jī)一樣，大多數(shù)V6發(fā)動(dòng)機(jī)還需要平衡軸。在高轉(zhuǎn)速下，V6和直4在振動(dòng)上的區(qū)別可忽略。

【誰(shuí)更緊湊】

這個(gè)問(wèn)題大概也不用討論了，直4比V6不僅造型緊湊、重量輕，故障率也低很多。我們想說(shuō)的是，對(duì)于大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置的前驅(qū)車(chē)，直4比V6在進(jìn)氣效率、升級(jí)空間方面擁有更多的優(yōu)勢(shì)。

眼下絕大多數(shù)主流的直列4缸汽油機(jī)都采用進(jìn)氣在前、排氣在后的反置式布局，它的空氣流動(dòng)路線(xiàn)是最合理的，不僅如此，它還更便于布置增壓器，由于催化轉(zhuǎn)換器可以離排氣歧管很近甚至于排氣歧管做成一體，它也更容易滿(mǎn)足未來(lái)更嚴(yán)格的排放法規(guī)。

而橫置的V6就比較麻煩，它采用的是中間進(jìn)氣、兩側(cè)排氣的布局，這樣勢(shì)必要有一排3缸的排氣管從發(fā)動(dòng)機(jī)下面通向車(chē)尾，這無(wú)形中提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的位置和重心，不利于進(jìn)一步改善操控性，最大的問(wèn)題是，增壓器怎么布置？如果把6個(gè)缸的排氣匯總到一起來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器，由于排氣管路過(guò)長(zhǎng)，排氣的溫度和壓力都下降得很多，這無(wú)形中損失了很多廢氣能量。每排氣缸布置一個(gè)增壓器倒是可以解決這個(gè)問(wèn)題，但那樣的成本會(huì)很高。還有散熱、進(jìn)氣過(guò)分加熱等許多問(wèn)題，總之現(xiàn)在的趨勢(shì)是，在普通轎車(chē)上，V6越來(lái)越多地被同排量，更精致的4缸機(jī)取代。

【高強(qiáng)化 = 雙刃劍】

高強(qiáng)化不僅讓發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)看起來(lái)更漂亮，也可以用更小的排量獲得更大的功率，從而規(guī)避針對(duì)排量的很多高額稅收，聽(tīng)起來(lái)是個(gè)很不錯(cuò)的主意，但實(shí)際上呢？舉個(gè)極端的例子，參加CTCC場(chǎng)地賽的車(chē)子雖然模樣和民用版量產(chǎn)車(chē)差不多，但發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率都提升了50%-100%，強(qiáng)化到這種程度，車(chē)子連怠速都不穩(wěn)了，不過(guò)這絲毫不影響它參加比賽，因?yàn)橘惖郎蠜](méi)有人用得著怠速工況。

高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)犧牲的主要是中低速性能，而這恰恰是我們最需要的。還是以2.5升發(fā)動(dòng)機(jī)為例，小型V6設(shè)計(jì)可以把斷油轉(zhuǎn)速提升到7000轉(zhuǎn)，相應(yīng)的最大功率標(biāo)到200匹也沒(méi)有問(wèn)題，但它的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及中低速相應(yīng)肯定不如170匹的大四缸機(jī)器用著爽。降低強(qiáng)化程度帶來(lái)的另一個(gè)好處是完全勝任廉價(jià)的93號(hào)汽油（國(guó)內(nèi)各地油品實(shí)際情況），發(fā)動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)間隔也可以適當(dāng)延長(zhǎng)，出門(mén)在外不會(huì)因?yàn)樗敛环霈F(xiàn)這樣那樣的毛病。

馬自達(dá)睿翼MZR2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)采用的就是直列4缸技術(shù)，在中低速狀態(tài)下動(dòng)力表現(xiàn)十分充沛，實(shí)際使用中的價(jià)值理念慢慢會(huì)讓你帶來(lái)許多的體會(huì)。