残缺中追求完美的V6

辛迪嘉

世间所有活塞往复式内燃机，要想平稳运行必须平衡三种内力：1.曲轴轴线以外的旋转质量，如曲轴上的配重和连杆颈（就是连接活塞连杆的部位）；2.往复运动的力量，比如活塞来回来去加减速的力量；3.汽缸点火时产生的爆炸力量。

旋转质量和往复运动比较容易通过发动机汽缸的布局获得平衡，斯巴鲁和保时捷采用的水平对置布局就能轻松做到。但水平对置发动机由于宽度较大，只要排量稍微大一些，大部分车型的发动机舱都容不下，所以并不太常见。

V型发动机的V夹角对于平衡汽缸的爆炸力至关重要。对于四冲程发动机（也就是大部分发动机），曲轴要旋转720°才能完成一个做功周期（吸气、压缩、燃烧、排气），所以V型发动机的最理想夹角可根据一个简单公式获得：

720°/发动机气缸数 = V夹角

但问题来了，根据这个公式算出来的V6最佳夹角是120°，但120°夹角的V6会和水平对置发动机面临同样的体积问题。所以V6一般会采取“曲线救国”的策略，采用60°夹角。

60°V6的内力除爆炸力以外并不能自我平衡，因为V6其实就是两个斜着绑在一起的直列三缸发动机。为了弥补喜欢振动的天生缺陷，许多V6在曲轴旁加装平衡轴—— 一个带有配重、和曲轴同步旋转但不参与做功运动的转轴。

那通用和奔驰V6的90°夹角又是怎么回事呢？90°不能被120°整除，相隔90°点火不能保证720°周期都能均匀做功（90°×6 = 540°）。为解决这个问题，工程师设计出了裂式连杆颈曲轴（split-journal crankshaft），这种曲轴也有3个相隔120°的曲轴连杆颈，但每个连杆颈又会分裂出夹角为30°的两个子连杆颈，分别各自连接一个汽缸。如此一来两个相隔的曲轴连杆颈既能保证120°，又能保证90°的两个汽缸可以对称点火。

虽然曲轴结构复杂，但90°V6给进气支管布局留了充足的空间，方便布局涡轮增压器。