獨門秘籍? 大眾W系列引擎技術(shù)淺析
話接上一回,大眾輝騰頂級版上的6.0升W12發(fā)動機(jī)除了賦予輝騰抗衡同鄉(xiāng)雙B的靈魂外,機(jī)器本身的吸引力和科技成就在矚目程度上并不亞于車輛本身。連同師弟帕薩特的4.0升W8,堂兄弟布加迪威航的8.0升W16,大眾這一W系列機(jī)器,以獨特的氣缸排列形式成為往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)布局的又一個分支上的一員。
說大眾W系列發(fā)動機(jī)僅是W系列上的一員,是因為W系列發(fā)動機(jī)并非大眾首創(chuàng)。早在第一次世界大戰(zhàn)初期,英國工程師David Napier就研制出首臺由三組直列4汽缸中缸呈W形狀排列的W12全鋁合金引擎,24升的排氣量視引擎前后期版本輸出由450匹至900匹不等。該具引擎由于性能出色,先后被用于競技型飛機(jī)、賽車乃至快艇。引擎每兩組中缸以60度夾角排列,頭尾兩組中缸夾角達(dá)120度,因此,這具Napier Lion引擎又名“寬箭”。
像“寬箭”這樣的W型發(fā)動機(jī),甚至呈5邊形布局的發(fā)動機(jī)后來更多運用在飛機(jī)之上,畢竟汽車引擎艙空間有限,無法融入更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
配氣機(jī)構(gòu) 在那個稱得上是“遠(yuǎn)古”的年代已使用上DOHC
另一名曾經(jīng)參與W型發(fā)動機(jī)研發(fā)的廠商就是法拉利。1967年,法拉利史上第一臺W3試驗型引擎問世。3缸500cc的排氣量在11,000轉(zhuǎn)可以爆發(fā)出80匹馬力,相當(dāng)于升功率達(dá)160匹。法拉利開發(fā)這具試驗型引擎目的是制造3.0升的W18引擎供其一級方程式賽車使用,然而,隨著技術(shù)問題和1972年一級方程式賽例的修改,法拉利終止了后續(xù)研發(fā)。
言歸正傳,大眾輝騰的W系列發(fā)動機(jī)之所以備受矚目,并不是由于其W型的汽缸布局所致,而是在于,引擎由兩具呈72度夾角排列的“VR6引擎”組成中缸,并共用一副曲軸。也就是說,大眾W系列引擎在橫截面上,與V型引擎的布置十分相似。而這當(dāng)中的精髓,說白了,還是來自VR6的組合。
VR6引擎的開發(fā),最早得追索至上世紀(jì)80年代。當(dāng)中的V代表引擎汽缸的排列方式呈V型布局;R代表德語中直列之意;6則是引擎的汽缸數(shù)量。VR6引擎就是一具由兩組三汽缸緊密、相錯排列而成的汽缸組合,兩組汽缸之間的夾角為15度,兩組汽缸都布局在同一個中缸主體內(nèi)的特殊引擎布局。
早期的VR6引擎,每缸只有2氣門,一具引擎使用2條凸輪軸驅(qū)動進(jìn)排氣閥門的開合,即一條凸輪軸負(fù)責(zé)一組汽缸的氣門驅(qū)動,每條凸輪軸有6個凸輪分別控制進(jìn)排氣。因此,早期的VR6引擎缸蓋使用單凸輪軸(SOHC)配氣結(jié)構(gòu)。發(fā)展至后期,VR6進(jìn)化至每缸4氣門結(jié)構(gòu),凸輪軸仍維持兩條,但一條負(fù)責(zé)兩組汽缸的進(jìn)氣氣門的驅(qū)動,另一條則負(fù)責(zé)兩組汽缸的排氣閥門的驅(qū)動,即一條凸輪軸有12個凸輪。所以,后期的VR6引擎蓋采用雙凸輪軸(DOHC)配氣結(jié)構(gòu)。
由于兩組汽缸是左右兩側(cè)編排,兩側(cè)汽缸的進(jìn)氣路徑長度、排氣路徑的長度就會有差別,從而使到進(jìn)氣效率、排氣效率出現(xiàn)差異,引擎運轉(zhuǎn)順暢度也就打了折扣。另外,進(jìn)排氣管道之間雙互交錯,令進(jìn)氣溫度受排氣側(cè)影響而升高,氣體體積膨脹,也降低了進(jìn)氣效率。再者,由于汽缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜,汽缸蓋厚度相應(yīng)加大,左右兩側(cè)的進(jìn)氣閥門挺桿長度不一,較長的一則閥門挺桿亦不利于引擎的高速運轉(zhuǎn)。
基于上述天性使然,大眾唯有在進(jìn)氣歧管和排氣歧管上進(jìn)行不等長處理,以及氣門正時和氣門行程去擬補(bǔ)兩組汽缸的進(jìn)排氣效率差異。這些改善措施在不同年代的的VR6引擎上都有相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計。
VR6引擎的優(yōu)點也是顯而易見。同樣是6個氣缸,VR引擎比直列引擎缸體短,凸輪軸和曲軸的長度有所縮短,從而重量更低、摩擦損耗也更少;相比V型引擎,VR引擎缸體更窄,占用更少的引擎艙位置,對于中小型前驅(qū)車而言,此優(yōu)勢十分明顯,另外,同樣是雙頂置凸輪軸的配齊機(jī)構(gòu)下,VR引擎少用兩條凸輪軸,重量和摩擦損耗同時占優(yōu)。當(dāng)然,這些優(yōu)勢僅僅維持在理論上,VR系列引擎由于發(fā)展時間不長,且由大眾獨力開發(fā),引擎的實際表現(xiàn)如何,是有目共睹的,不能說VR引擎就比直列、V型或者水平對置引擎有何種性能上優(yōu)勢,至少大眾未能證實。
隨著后期的不斷改進(jìn),VR6出現(xiàn)了多個排量的不同版本,并成為大眾旗下性能引擎的代表,VR5便是其中一個派生型號。 由于VR系列引擎產(chǎn)量較低,大眾W系列引擎的出現(xiàn)是不是為了攤薄VR系列引擎的研發(fā)費用,我們無法得知。但是大眾集團(tuán)里,VR系列引擎技術(shù)成熟,甚至可以將其當(dāng)成直列引擎版看待也就不足為奇,如此,W系列引擎的誕生也是順理成章,可以看成大眾集團(tuán)對技術(shù)的不懈追求吧。
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