Evolution of V8Engine

白藍格

什么是V8？把一臺V8發動機想象成兩臺共享曲軸的直列四缸發動機可能更直觀一些。當然這兩臺四缸發動機帶有一個夾角，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動機很寬，而發動機的寬度會受限于車輛發動機艙的寬度，同時還會擠占懸架的空間。把夾角做小一點發動機就變窄了，但同時也變高了，對于前置發動機的車輛來說，發動機蓋都得抬高，這會影響車輛造型的自由度，甚至是空氣動力學性能;還有更重要的一點，發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而動全身的參數。90°的汽缸夾角是常見的角度，當然也有小到60°的例子，比如那臺裝在金牛座SHO身上、由福特和雅馬哈聯合開發的V8發動機。也有大到120°夾角的V8發動機，常見于各種超級跑車，當然是為了更低重心和更低的機艙高度了。

順暢排氣是高轉速發動機所必須的。平面曲軸更利于發動機功率的提升。

輕量化是永恒的主題

輕量化是最好的改裝。整車的輕量化從發動機開始，而發動機的輕量化就要從最為沉重的旋轉部件曲軸開始。這里我們就不得不提一下V8發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，所以側面看上去曲拐呈現十字。十字曲軸可以實現更好的發動機振動特性，但是這要求曲拐上布置沉重的平衡重，用以平衡發動機的二階振動。沉重的旋轉重量帶來了巨大的轉動慣量，這限制了發動機的響應能力，因為轉速無法快速爬升，也無法快速降低，自然也達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°，所以側面看上去呈現為一個平面。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。更小的轉動慣量可以實現更快的轉速調節和最高的紅線轉速，發動機的最大功率自然是水漲船高。而且，輕量化的發動機也是超跑的最愛。更輕的發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兩頭重，轉向時響應慢，轉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順暢的排氣，想要實現這一點只能采用平面曲軸的設計。順暢的排氣是高轉速發動機所必須的，所以平面曲軸更利于發動機功率的提升。

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

配氣機構的進化

時至今日，雙頂置凸輪軸DOHC這樣的配氣機構似乎都不值一提了，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，需要一套復雜的挺桿機構驅動氣門的開閉，轉速太高配氣機構會浮起，單純地提高氣門彈簧的剛度只是徒增發動機的內耗，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），更高效的配氣機構驅動方式幫助了發動機轉速的提升，為V8的功率之路助力。

配氣機構的革新還幫助V8進化出了可變缸技術，在低功率的駕駛工況下關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。

來自法規的挑戰

碳排放法規的日趨嚴苛給V8的進化之路帶來了前所未有的挑戰。小排量渦輪增壓發動機成了當今的大勢所趨，更少的汽缸、更小的排量往往意味著更小的發動機內部摩擦，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。美式皮卡的領導者F150系列也在用3.5T V6代替V8。難道V8的進化之路已經看到了終點？

群眾的眼睛是雪亮的，小排量化渦輪增壓發動機一直都是“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動機的轉速以獲得更低的油耗。但是低轉速也意味著更滯后的動力響應，因為每次加速的時候發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速，還有大渦輪帶來的遲滯現象和跨擋降擋的換擋時間。所以現實比數據更骨感，小排量發動機出眾的性能參數，在一腳深踩之后就暴露了力不從心的現實。而大排量V8那種階次清晰的聲浪和隨時隨地爆發的強大扭矩是小排量渦輪增壓和電驅動遙不可及的，V8并不需要太多的速比，有力且持續的扭矩輸出才是Fun to Drive的興奮劑。

日趨嚴苛的油耗法規層層加碼，代表未來的電驅動來勢洶洶，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。