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转贴“大白话解析宝马一直在坚持直6,为什么我深爱直6

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发表于 2017-8-11 17:09 | 显示全部楼层 |阅读模式

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有人讲,BMW一直坚持直六是因为传统,因为直六是BMW的象征,图腾,性能上没有什么值得坚持的,然而事实真的如此吗?直六真的仅仅是一个象征意义?当然不是。




首先讲直六布局的缺点:

1、引擎体积庞大——BMW直六引擎的车如果用来做引擎移植改装可谓是无限可能,放个V8进去很随意,甚至来个V10都不是问题,你可以想象一下,直六真的是很占用机舱空间。这是直六的缺陷之一。

2、成本高,主要在于直列六缸发动机的凸轮轴、曲轴加工制造工艺和材质要求高,代价大。这是直六的缺陷之二。




那么BMW是怎样克服上述两个直六的命门呢?

1、我们打开一台老马的引擎盖,会发现六个气缸中有2-3个气缸已经布置到了平视无法看见的地方,仿佛要缩进驾驶室——这就是BMW的解决之道,用庞大的直六引擎来做前后配重50:50,所谓的“中前置”引擎摆放。

2、这个无解,所以宝马的车要比同级别的V6车贵一点点。




说完直六布局的缺点该说说真正让BMW和直六粉丝坚持的优点:

1、直六布局的平衡性,导致直六引擎不需要“平衡轴”,类似的引擎布局还有保时捷的H6和任何V12。平衡轴是一个什么东西呢?简单说来,缸内的活塞在做上下运动的时候会产生震动,平衡轴的作用就是用于降低震动,让引擎“稳”,然而平衡轴的存在会对引擎的功率产生消耗,这个后面会讲,这里不再展开。




2、直六引擎是6个汽缸一字排开,因此只需要一个汽缸盖,因此只需要1套(2根)凸轮轴,导致的结果就是比V型布局少2个需要消耗功率的凸轮轴。




由于上述两个原因所在,直六引擎的动力输出效率特别的高——少了平衡轴的消耗,少了一套凸轮轴的消耗,我们经常讲的“升功率”自然就上去了。因为功率是由所有气缸做功产生能量,经过发动机本身的消耗,最终在曲轴上剩下的,比如300匹,比如400匹。




最能说明问题的是,BMW的直列六缸可以出现NA引擎升功率110+的引擎(S54)并且保持很高的升扭矩(很多人忽略这个,其实很重要),但是你找不到V6引擎升功率如此高的。同理的,保时捷可以把水平对置六缸做到125升功率,也是由于结构天生的优势,不然保时捷也不会这么多年一直坚持H6。




这也是为什么新一代的M3,即使增压了,也是直列六缸布局的原因。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:10 | 显示全部楼层
对楼主的看法保留意见。

按楼主意思来说直6缺点2个:

1、引擎体积庞大—BMW直六引擎的车如果用来做引擎移植改装可谓是无限可能,放个V8进去很随意,甚至来个V10都不是问题。2、成本高。

1、直6的引擎怎么可能比V8,甚至V10引擎更大?毕竟缸数放在那里,直列的布局是造成了发动机长度更长,但是横向宽度不是V型气缸排列可以比的。发动机的重量也不可同日而语。至于BMW直六引擎的车换引擎的话能塞进去V10我也相信,但这并不是直六体积庞大的原因,是BMW发动机仓设计的原因,长度足够,宽度也够,自然能放下来了,那塞进去后的前后轴重就不好说了。

2、任何车都要加工制造凸轮轴、曲轴,虽然直六的更长,但是V6的是两套机构,加上正时链条,汽缸盖,我觉得成本也不会比直六小。

再说说优点。

其实抵消震动最好的方式是90°排列的V型发动机,这样可以完美的抵消二阶震动。现在的车厂出于成本,V型引擎的气缸夹角一般是60°,即使是这样,在抗震方面也比直六好太多。直六引擎因为气缸都在一个方向上,横向的震动只能通过其他方式来抵消,至于设置不设置平衡轴,这和曲轴,发动机的中心都有关系,并不能简单的说是因为气缸排列问题。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:11 | 显示全部楼层
回复楼上2楼言论:

发动机重要指标中不单单包括动力性,还有燃油经济性,环保性,结构性和强化性等等。90年代的引擎动力性放在今天不差,但是其他重要指标和现代汽车工业要求差太远。我在这里讲的是L6结构带来的优缺点,并不是讲某一台引擎,红头淘汰了,L4结构不是也还在如日中天吗?

你讲潮流,什么是潮流?V6结构除了方便机舱布局和降低成本我真不认为单纯从性能上有什么值得推崇的地方,高性能V6自然吸气引擎代表作品C32B,升功率和升扭矩没有一条上了110。

任何事物存在即是合理,V6有它的阳光道,L6和H6有自己的独木桥。


兄弟你上过内燃机基础课程没?

六曲拐的L6和两个L6组成的V12具有天然抵消一阶二阶力矩的特性,其他任何结构都只能自行抵消部分,所以需要安装平衡轴。单单从平衡性来讲,L6结构是最完美的,V12是2个L6,所以也具备这种特性,哪怕H6都会有二阶震动。

谎言重复1000遍依然是谎言,你可以去翻任何内燃机教材,国内的国外的,任何语言的。

如果这里有朋友对整个推导计算过程有兴趣,我可以去翻翻书,拍照传上来。

另外,V6结构为什么成本低?几个方面,第一是V6结构可以和同厂家的V8一起开发模型,大大降低了研发成本;另外一方面,V6对缸体强度要求没有L6高,在材质选用上可以节约一部分成本,在我们看来,可能一台车由于缸体材质的不同成本增加不多,但是在厂家看来这就是天文数字。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:11 | 显示全部楼层
回复3楼言论:

我也挺喜欢L6的车,发动机仓看看就清爽,但是民用机器上有几台L6的性能机并不能代表L6在性能上值得推崇,其实气缸排列形式对性能基本没什么影响,现在F1赛车都已经用V8的发动机,宝马M系列都已经开始用V8发动机了。L6形式在性能上并没有结构优势,相反,我觉得H6形式反而能做到更低的重心,更有利于降低整车重心,对性能有利。
我觉得潮流就是你说的燃油经济性,环保性,结构性和强化性等等,从这个角度讲,自然吸气的车和涡轮车是没法比的,所以现在市面上的车增压的多。
很多时候的存在不一定合理,你看现在的转子发动机,就马自达在坚持,始终不是主流。厂商的根本目的还是为了盈利,更低的成本和更高的性能才是方向,保时捷、斯巴鲁坚持的水平发动机也应该不能算主流吧。

我不是科班出身,没有学过这方面的课。我确实是第一次听说六曲拐的L6和两个L6组成的V12具有天然抵消一阶二阶力矩的特性,其他任何结构都只能自行抵消部分。我只知道水平对置的发动机才能抵消。

不同意,V6结构成本低是V6结构可以和同厂家的V8一起开发模型,大大降低了研发成本?那L6还可以在L4基础上加两个缸呢。另外一方面,V6对缸体强度要求没有L6高,在材质选用上可以节约一部分成本?缸体的强度和发动机的重量、运转速度、压缩比等等有关,相反,V6结构对冷却系统的要求更高,不见得比L6成本低。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:12 | 显示全部楼层
回复4楼言论:

首先,每年的F1赛车发动机规则都不是简单用缸数来定的,说白了是车厂与车厂之间的博弈,每年的发动机规格都让几个车队和F1老板伯尼吵翻天。

说说V8,你没发现V8这个结构上出品了很多毒药一般的引擎吗?代表作品就是法拉利的4.5升V8发动机,无论升功率还是升扭矩都达到了骇人听闻的地步,保时捷918搭载的那台V8就更加夸张。但是没有任何一家厂家在V6这个结构上在自然吸气引擎上有所突破。哪怕是本田,新NSX的V6汽油机也是众多粉丝失望的地方,因为V6结构注定了这台汽油机性能不会出彩。说白一点,V6适合制造纯粹的民用车,性能上很难有突破。我们都很难找出一台转速上了8000的V6引擎不是吗?

再说说转子,转子的命门在于耐用性,5万公里一次rebuild在现代汽车工业中确实说不过去,严格说只是一个试验品或者半成品;排放也是个问题,1.6L的转子引擎,排放有害气体是同年代3.0L的水平。希望马自达能够在转子重新复出的时候解决上述两个问题。

最后讲水平对置,制造工艺要求以及后期维护始终是个高成本的东西,不过保时捷911系列也不是买菜代步用,这部分成本很轻松就能转嫁到消费者头上,倒也不是多大一个问题。个人最喜欢的引擎也是保时捷的水平对置6缸,自然吸气领域还能和法拉利分一杯羹的也就是保时捷了。

主流的6缸结构一定是V6,因为主流的车型就是普通买菜车,保有量决定了,但是性能上,V6真的没有任何可以说道的地方。

直列6缸的一阶惯性力,二阶惯性力,一阶惯性力合成扭矩,二阶惯性力合成扭矩都是0,所谓天然自身平衡;

90度V6结构的一阶惯性力,二阶惯性力为0,但是,一阶惯性合成扭矩和二阶惯性合成扭矩都存在,因此需要平衡轴。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:12 | 显示全部楼层
回复5楼言论:

其实我觉得V6最根本的问题在于,有实力开发大马力机器的厂商不愿意做,还不如增加排量做V8,一般来说V6的排量在2.5-3.5之间,这确实比较尴尬,不增压的话性能还不L4的涡轮增压,简单可靠,成本更低。增加个涡轮的话还不如做涡轮V8。所以造成目前自吸的V6居多,主要卖点就是平顺性。

我一直认为L6的的缺点在于 1、发动机过长,不利于发动机舱布置;2、不利于震动的解决。不过这个我得回去看看书才能确定一下。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:14 | 显示全部楼层
最能说明问题的是,BMW的直列六缸可以出现NA引擎升功率110+的引擎(S54)并且保持很高的升扭矩(很多人忽略这个,其实很重要),但是你找不到V6引擎升功率如此高的。同理的,保时捷可以把水平对置六缸做到125升功率,也是由于结构天生的优势,不然保时捷也不会这么多年一直坚持H6。
N年前的VQ系列笑而不语,要说6缸加涡轮,GT-R上的那台同样笑而不语!不过宝马NA引擎做的也不赖。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:14 | 显示全部楼层
平衡性和平顺安静没有关系,平顺在于动力输出特性,这个是厂家调教的,安静取决于隔音。

普通V6不论60度夹角还是90度夹角,都会面临一个两难的选择,加平衡轴的话成本上去了,引擎本体功率损耗提高,如果不加,转速就必须限制,限制转速也就限制了动力性。无论厂家怎样选择,都对动力性没有任何好处,因此V6结构没有任何一台高转速的高性能自然吸气引擎。动力性最出彩的当属当年本田NSX的那台C32B,3.2排量,300匹马力,扭矩303牛米。在那以后,由于越来越严格的排放和燃油经济性要求,再没出现过高性能自然吸气V6引擎。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:19 | 显示全部楼层
伽利略的斜塔试验听过吧,难道重球比轻球先落地么?或者你给钟摆换一个摆头,难道摆起来距离还是频率就不一样了?只有当你试图去改变速度的时候才会和“质量”相关。所以对于发动机来说,这种设定的意义在于转速上升更快,也就是所谓的响应。

这两种布局并不影响最终的功率的。

或者我想你可能并不理解所谓的功率和响应之间的差别。功率是输出负载平衡条件下测定的。而对于实际应用,响应更重要,因为就像你说的,能量并不需要耗费在使那些多余部件转起来上面,就能更快的达到更高的转速,加速也就更快。这也是为什么宝马的标称功率并不高,但是实际轮上马力或者加速却很快的原因。
这就大概类似于说,同样推重比,轻车和重车在前段一样快,但是后段遇到风阻后,重车就快了。所以我说这是一个轻量化的优势,而并非燃烧效率或者减少能耗方面的优势。
 楼主| 发表于 2017-8-11 17:19 | 显示全部楼层
回复9楼言论:

首先,活塞与连杆不是匀速运动,在两端的加速度最大,中间加速度最小,F=ma^2,选用锻造活塞和钛合金连杆很明显是通过减轻质量来降低活塞运动所需的能量,这是在其他条件不变情况下提高内燃机输出效率的常用方法。

直列和V型布局本身确实不影响动力输出,但是V型布局在6缸情况下会多出平衡轴对能量的消耗,导致最终输出降低,当然也可以不加平衡轴,代价是转速必须限制在一个比较低的区间。这没有必要争论。当一台内燃机的热能转化效率比较高的时候,所谓响应理论上讲是会提高的,到不要忘了气门的存在,气门对响应的影响更大,而现在都是各种进排气门正事升程可变技术,各家对于气门控制技术的好坏对响应才起到决定性作用。
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