殘缺中追求完美的V6

辛迪嘉

世間所有活塞往復式內燃機，要想平穩運行必須平衡三種內力：1.曲軸軸線以外的旋轉質量，如曲軸上的配重和連桿頸（就是連接活塞連桿的部位）；2.往復運動的力量，比如活塞來回來去加減速的力量；3.汽缸點火時產生的爆炸力量。

旋轉質量和往復運動比較容易通過發動機汽缸的布局獲得平衡，斯巴魯和保時捷采用的水平對置布局就能輕松做到。但水平對置發動機由于寬度較大，只要排量稍微大一些，大部分車型的發動機艙都容不下，所以并不太常見。

V型發動機的V夾角對于平衡汽缸的爆炸力至關重要。對于四沖程發動機（也就是大部分發動機），曲軸要旋轉720°才能完成一個做功周期（吸氣、壓縮、燃燒、排氣），所以V型發動機的最理想夾角可根據一個簡單公式獲得：

720°/發動機氣缸數 = V夾角

但問題來了，根據這個公式算出來的V6最佳夾角是120°，但120°夾角的V6會和水平對置發動機面臨同樣的體積問題。所以V6一般會采取“曲線救國”的策略，采用60°夾角。

60°V6的內力除爆炸力以外并不能自我平衡，因為V6其實就是兩個斜著綁在一起的直列三缸發動機。為了彌補喜歡振動的天生缺陷，許多V6在曲軸旁加裝平衡軸—— 一個帶有配重、和曲軸同步旋轉但不參與做功運動的轉軸。

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°點火不能保證720°周期都能均勻做功（90°×6 = 540°）。為解決這個問題，工程師設計出了裂式連桿頸曲軸（split-journal crankshaft），這種曲軸也有3個相隔120°的曲軸連桿頸，但每個連桿頸又會分裂出夾角為30°的兩個子連桿頸，分別各自連接一個汽缸。如此一來兩個相隔的曲軸連桿頸既能保證120°，又能保證90°的兩個汽缸可以對稱點火。

雖然曲軸結構復雜，但90°V6給進氣支管布局留了充足的空間，方便布局渦輪增壓器。