通常我们熟知的发动机形式,有直列四缸L4、直列六缸L6、V型六缸V6、V型八缸V8等等。一般来说,气缸数在六个以下,会采用直列布局,因为结构较为简单。而气缸数超过六个,会采用V型布局,让结构更紧凑,也避免引擎舱尺寸占比过大。但为什么,我们几乎很少见到采用V型布局的四缸发动机呢?
其实V4引擎并非没有,其中最知名的车型,要数保时捷919 Hybrid。这台多次称霸勒芒耐力赛的战车采用的是一台90°夹角的2.0升V型四缸涡轮增压发动机。
可为什么保时捷会选择V4,而不是V6或L4呢?其中很重要的一点,对于赛车来说,除去规则上的限制,轻量化和低重心是关键因素。
保时捷919 Hybrid作为一台混动车型,有两条路可选,一种是选择一套强有力的混动系统,搭配一套紧凑高效的内燃机引擎。或者是选择一套小巧的混动系统,搭配大马力内燃机引擎。
保时捷选择了第一条路。但即便是一台2.0升四缸发动机,保时捷的工程师居然压榨出了500匹马力,因此,这也成为保时捷有史以来最高效能的内燃机引擎。这500匹马力全部输送给后轮,而前轮的动力则全部来自于电机。总输出最大功率达到900匹,也使得919 Hybrid能够与勒芒赛场上那些装备更大发动机的对手相抗衡。
而90°夹角布置的V型发动机,相比直列四缸发动机,最大的优势就是拥有更加紧凑的体积,纵向长度更短,曲轴长度也得到控制。同时,V型布局也拥有更好的二阶力平衡,有利于整车的平顺性。
另外,V型布局也使得保时捷工程师有足够的空间来布置涡轮增压系统,可谓一举夺得。
这么来看,V4发动机要比L4更好,可为什么并没有被广泛应用在乘用车上呢?
主要是因为V4引擎从结构上比较复杂,V型布局,意味着需要两套配气机构、两个气缸盖,以及两套排气歧管。
复杂的结构带来更多的零件、更多的制造成本,以及更高的研发费用,这对于大多数采用四缸发动机的家用车型来说实在没有太大必要。
与此同时,保时捷的919 Hybrid发动机虽采用90°夹角布置,但如果气缸之间的夹角小于90°,发动机原本的平衡就会被打破,需要额外再增加配重,或是依靠平衡轴来保证发动机的平顺性,反倒会增加研发难度。
另外,虽然V型发动机在二阶力平衡表现比直列四缸好,但一阶力却达不到完美平衡。所以V4发动机相对直列四缸除了体积更小,震动表现并不占优势。
因此,我们几乎很难在日常见到采用V4引擎的乘用车。
当然,还是有那么几个例外,比如萨博Sonett、福特Taunus、蓝旗亚Fulvia等等。
不过,这些车都已经是过去式了。目前唯一还在坚持V4结构的车厂仅剩斯巴鲁一家,180°的发动机夹角根治了一阶力不平衡的问题,斯巴鲁用高昂的成本换取了重心更低的独有优势。