好車為什麼紛紛放棄V6，轉投直列六缸？

布缸為什麼有缸號

關注車圈的朋友應該都發現了，從90年代就被V6取代的直6發動機，最近幾年已經逐漸復甦，並大有在燃油機生命末期時代奪取主流的勢頭。除了忠實擁躉寶馬外，賓士也2017年拋棄V6，轉戰了直6陣營。同時，廣島小廠馬自達也在全力為下一代後驅馬6研發著直6發動機。這不禁令人發問，直列六缸為何能重回主流？它究竟比V型六缸發動機強在哪呢？

雖然V6和直6都屬於六缸發動機，但事實上，直6在研發和製造成本方面都是要遠低於V6的，具體優勢體現在以下幾個方面。

眾所周知，V6發動機最大的特徵就是其使用了一箇中間呈現出夾角的缸體，將6個氣缸分為了兩組不同朝向的氣缸排列。因此，V6發動機就必須得配備兩套缸蓋才能滿足各組氣缸的正常運轉。

由於如今頂置凸輪軸發動機的每套缸蓋都需要單獨的進排氣系統，這便意味著每一臺V6發動機都一定會付出兩套進排氣，共四根凸輪軸的成本，才能完成正常的配氣工作。不僅如此，由於V型發動機兩側缸體距離較遠的關係，所以還得配備兩套高壓油軌以及包括高壓包和點火線圈在內的點火系統。

而在處理做功後產生的尾氣時，V6發動機的兩側也同樣需要分開處理，此時再考慮到三元催化器只有在高溫工況下才能完成尾氣處理的特性，所以絕大多數V6發動機的三元催化器都得佈置在靠近發動機的位置（如上圖所示）。這就意味著，發動機單側每三個缸就必須要配備一套氧感測器+三元催化，一臺V6發動機就需要兩套氧感測器+三元催化才能實現與後續排氣系統的連線。

此時，反觀如今廠商都在轉向的直列六缸發動機，由於六個氣缸都處於一條直線的關係，所以它只需要使用一套配氣和供油系統就可以完成工作。而在排氣方面，直列六缸發動機則可以直接將六根排氣歧管連線到一個三元催化上即可完成任務。

綜上所述可以發現，V6發動機要想正常運轉所需的硬體成本是要明顯大於直6的，同時V6發動機上多出來的零件，也會很大程度影響到後期的修理、維護成本。所以無論對於廠家還是消費者來說，直列六缸都是更具價效比的選擇。

在說完製造成本後，下面我們來看看V6與直6之間的研發成本會差多少。目前，絕大部分汽車廠商都開始使用模組化的概念來製造發動機了，其中寶馬作為直列六缸發動機的忠實擁躉，更是在發動機模組化方面玩得出神入化。先造出一個0。5L的單缸，拼三個就是1。5T的三缸機。再加一個氣缸，就能打造出2。0T的四缸機。而如果把兩臺三缸發動機的頭、尾相接在一起，並改變曲軸和點火順序的話，就可以直接做出一臺直列的六缸發動機了。

此時反觀V6引擎，雖然用兩臺三缸發動機拼一臺V6的引擎難度，甚至比拼一臺直6更容易，畢竟連點火順序都不需要怎麼調整，但由於V6發動機具有兩套正時系統，以及兩個需要協同工作的曲軸連桿，因此在發動機的調校上，難度也會比直6發動機要高不少的，進而造成研發成本的水漲船高。

熟悉改裝的朋友都知道，發動機散熱會在很大程度上影響一臺車的動力表現。其中，發動機的進氣溫度是對動力影響最明顯的。所以工程師在設計一臺發動機時，都會將溫度較低的進氣端與溫度較高的排氣端分開，並單獨佈置，從而避免進氣受到排氣高溫的影響。

寶馬直6發動機

這對於直六發動機來說並不是難事，因為直六的6個缸體都處於一條直線上，所以只需將進、排氣系統分別佈置在發動機兩側就行了。此時，中間的缸體便會扮演天然屏障的角色，能有效避免排氣的高溫影響到另一側涼爽的進氣端。此外，目前六缸發動機通常都會搭配的渦輪增壓器，在直列六缸上也能一併安裝在排氣一側，有效杜絕了超高溫渦輪對進氣溫度的影響。

V6進氣示意圖

此時反觀V6發動機，雖然它的進、排氣也會分別佈置在發動機的前後，以便儘量利用缸體來阻隔熱量交換。但由於大部分V6發動機都會將渦輪佈置在V型發動機的中間頂部位置，也就是窩在V型夾角的中間，因此排氣的高溫與渦輪所產生的熱量都會堆積在缸體夾角內的小空間裡，不像熱量分佈合理的直列六缸引擎，能高效地將熱量在引擎艙內散開。

可以預見的是，V6發動機如此高的環境溫度必然會提升經過渦輪加壓的進氣溫度。那為了保證進入發動機的氣體溫度涼爽，從而提高進氣的氧含量，所以此時就需要為發動機裝上更大尺寸的中冷器來降低進氣溫度。不過，大號的中冷器勢必會引發製造成本的升高，並且還會帶來額外的重量，最終拖累到引擎的動力。所以相比起直列六缸引擎來說，V6引擎在散熱方面也是需要花費更多成本的。

實際上，製造成本低僅僅是直列六缸發動機的入門級優點，因為直列六缸相比V型六缸的絕對優勢，其實是V6發動機無可比擬的、僅次於V12引擎的運轉平順度。

要想明白直列六缸引擎為什麼平順，咱們首先得搞清楚發動機的震動是怎麼來的。對於一臺合格的發動機來說，震動主要源自兩點：一個是活塞上下運動時所產生的震動，被稱為發動機一階振動；另外一個則是曲軸旋轉時所產生的震動，被稱為二階振動。

其中，由活塞上下運動所產生的一階振動其實是很容易解決的。因為當一個活塞向下運動時，只需有另外一個活塞進行反方向的向上運動，便可以將這兩個活塞運動時所產生的震動相抵消。由此也可以得出，只要發動機的缸數為雙數，且活塞互相呈相反方向運動，便可以有效避免一階振動的影響。

不過，由曲軸產生的二階振動就比較難以避免了。二階震動之所以會產生，是因為發動機使用的活塞曲軸連桿結構，天生就具有一個特性，即曲軸每個階段所旋轉的角度，與活塞上下運動的距離，並不是時刻等比例的。簡單來說就是，在一個衝程內，曲軸進行180°旋轉的過程中，前90°旋轉所對應的活塞上下移動距離，與後90°旋轉所對應的活塞上下移動距離，並不相等。

其中，根據物理學原理，活塞在缸體上半部分的運動速度，是要明顯快於活塞在下半部分缸體的運動速度的。所以在實際中，曲軸（上圖藍色部件）從任何一個衝程的起始位置，比如吸氣、做功衝程的12點位置（如上圖左側12：00位置），曲軸經過90°旋轉執行到3點位置；或是壓縮、排氣衝程起始的6點，經過曲軸90°旋轉執行到9點位置，活塞都會處於缸體更靠下的位置。而正是這種活塞上下運轉時，加速度的不對稱性，最終引發了發動機的二階震動。

所以，要想徹底杜絕二階震動，就需要像三缸發動機一樣，將每個缸的做功間隔定為曲軸連桿旋轉120°（如上圖“1缸缸內視角”中藍色柱形代表的3個缸的曲軸連桿的相對位置）。當發動機運轉，1號缸的曲軸連桿在經歷從上圖12點鐘位置到4點半位置的過程中（上圖左側綠色扇形），活塞會同期經歷一個從頂點開始向下運動至氣缸下半部的過程（如上圖右側“1缸整體視角”所示）。那根據我們上面所說的，活塞在氣缸上半部執行較快的定律，所以此時活塞在氣缸內的運動速度將呈現出一個從快到慢的趨勢。

巧的是，此時3號缸的曲軸連桿會在同時期經歷一個從7點半位置執行到12點的過程（上圖左側綠色扇形），是一個活塞從氣缸下半部運轉至頂點的過程（如上圖右側“3缸整體視角”所示），會呈現出一個從慢到快的過程。而這個從慢到快的加速度，便正好能與1號缸從快到慢的加速度相抵消。從而消除1號缸和3號缸的二階震動。

可能會有朋友問了：“那2號缸的二階震動將由誰來抵消呢？”事實上，2號缸並不需要抵消二階震動。因為如上圖所示（左側綠色扇形），2號缸曲軸連桿在同時期是從4點半位置執行至7點半位置的，是一個活塞從氣缸下半部開始向下運動（如上圖右側“2缸整體視角”所示），觸底反彈，並上升至活塞下半部，還沒來得及到上半部的過程，是一個從慢到慢的過程。在這個過程中，雖然加速度的方向會產生變化，但由於加速度沒變，所以並不會產生二階震動。

而我們討論的V型六缸發動機，雖然是由兩臺三缸發動機透過一定角度組成的，但由於V6發動機的曲軸並沒有採用等分360°的佈置方式，因此還是會產生二階震動。也就是說，當其中一個活塞運動時，其產生的加速度是無法被其他活塞的加速度所抵消的。

既然V6發動機無法抵消二階震動，那直六發動機為何就能解決二階震動的問題呢？繼續往下看。

雖然直列六缸發動機同樣可以看作是兩臺三缸機在共同工作，但與V6發動機不同的是，直列六缸發動機是由兩臺三缸發動機映象組成的。因此在運轉過程中，直六發動機的左、右各三個氣缸，1-6缸、2-5缸、3-4缸，也分別都是兩兩映象運轉的。所以直六發動機便會像三缸發動機一樣不存在二階震動的情況。同時，6缸作為偶數缸，自然也不會存在一階震動。因此，直六引擎便擁有了自平衡的功能，這也是V6引擎所不具備的。

雖然直列六缸發動機有著自平衡、造價低的優點。但它的缺點也十分明顯，其中最主要的問題就是發動機過長。由於直6的六個缸體是一字排開的，所以相比起V6來說，直六引擎的長度會長出很多，整體長度甚至只比V12引擎略短，這顯然會對於機艙內的縱向空間提出很高要求。

同時，由於大排量直列六缸發動機本身就過長，再加上變速箱的體積越來越大，所以如今直列六缸發動機已經無法在機艙內進行橫置了。這就導致，如果橫置平臺的車型想搭載六缸發動機，那最終就只能選擇長度與直列四缸機接近的V6發動機了。

除了體積外，直列六缸發動機的高度也會高於V6發動機，因此搭載直6發動機車型的重心高度，通常是要高於V6車型的。此時，如果V6發動機採用的是60°夾角，那麼它將會比直列六缸發動機低14%左右，大概5-8cm。而如果V6發動機採用的是重心更低的90°夾角，那麼它將會比直列六缸機低30%左右，也就是10-15cm。

因此，對於講求操控性的車型來說，V6發動機顯然是更好的選擇。而使用直列六缸機的效能車，就需要想辦法從其他部位降低車輛重心了，比如像寶馬M3一樣採用碳纖維車頂。

隨著時代的發展，發動機的缸數也出現了較大的變化。曾經“不可一世”的V8發動機，開始逐漸被擁有更低油耗，更加環保的V6引擎所取代，像是福特F150猛禽、全新一代陸巡、奧迪RS4等車型都從曾經的8缸降為了6缸。

同時，得益於汽車體積不斷膨脹的關係，直列六缸尺寸過大的缺點已經不像當初那麼致命了。這時直列六缸造價更低、保養更便宜，以及運轉更平順的優點便會被無限放大。所以像是賓士、路虎這樣的豪華品牌，也紛紛走上了用直6替換V6的道路。如此一來，V6引擎的高階地位便呈現出了明顯的衰落跡象，畢竟只有尊貴的後驅車，才有足夠長的機艙空間容納下同樣尊貴的直列六缸引擎！