湯

汽車曆史盡管不長，不過仍然可以見到很多輪回軌迹，例如車身高度由高到矮，又由矮變高；動力系統由電力到内燃機又回到電動。這些都是花上百年的大循環，至于回旋時空小一點的循環就更多了。最近車壇有兩大熱點，其一是全鋁車身先驅的Audi A8公布了新一代車身設計，裡面有四成物料轉回用鋼材，令我想起當年教我開車的師傅常常對我說開車不要跟太近，原來這句話不止适用于開車。至于另一熱點，就是聽到後你跟我同樣高興得像中了般的奔馳直6回歸了。說到直6，車迷心中不期然又泛起“平衡” 兩個字，對車迷來說，發動機的平衡向來是伊甸園裡的禁果，既好奇、很想嘗一下，又怕它苦澀難當，就這樣似懂非懂的，迷糊間額頭上已多了不少處歲月痕迹。

直六為什麼平穩？

往複式發動機的平衡其實是一個數學問題，這種二次微分超越函數是大學工科生的習作，要用文字來表達是比較困難的，讀者們，讓我們一起努力，嘗試用一點文字和一點簡單的數學，看看能否解開這個心結。首先我們将範圍縮窄到單氣缸活塞的慣性力，活塞和曲軸是連動的，曲軸連着一個有慣性的飛輪，可假設曲軸是以勻速轉動，因為活塞是經連杆與曲軸銷連接，因此活塞并不如你坐在摩天輪那樣的上下均勻運動，當曲軸轉了半圈，活塞的位置并不在行程的中間，而是比中間低一點點，換句話說，活塞在上半部行程跑快一點、下半部行程慢一點，因此兩個氣缸并列在一起，活塞一上一下兩組不規則的慣性力是無法完全抵消。即使以數學方法尋求這不規則活塞運動的慣性力和曲軸角度的關系，也無法得到完整的答案，它是一個無窮盡的數串，經整理後我們找到有部份力量跟轉速有關稱為初級振動、也有跟轉速的兩倍有關稱為次級振動，之後還有跟四倍、六倍…轉速有關的，幸好轉速愈高其幅度愈小，一倍轉速和兩倍轉速的力量加起來已經占了百份之九十九，其餘的可以略去不計，因此要平衡單氣缸發動機通常會用兩根平衡軸，一根轉速和發動機一樣，另一根以發動機雙倍轉速運行，将計算出的适當重量置于活塞相反方向便大功告成了。

當氣缸數目多過一個情況就更加有趣了，因為可以透過不同的數目氣缸、排列方式和曲軸設計，有機會可以将活塞慣性力互相抵消，其中直六就是一個最簡單又有效的方案。請大家準備一部中學生用的科學計算器，我們一起做作業。我們知道四沖程發動機氣缸轉兩轉即720度點火一次，因此直6機器的曲軸可設計成分隔120度，而120度正是直6發動機的玄機所在，因為根據數學分析，無論初級振動還是次級振動，都牽涉曲軸角度的cos，直6機器當有兩個活塞止點(即曲軸角度是0)的時候，會有兩個在120，餘下兩個在240。大家單擊計算器，cos0度是1，cos120等于-0.5，cos240都是-0.5，三個數加起來剛好等于零，因此初級振動給抵消了。那次級振動又如何？由于是雙倍轉速，我們要将每個角度乘2之後才cos。第一組0度的雙倍後還是0，cos0是1，120度乘2即240，cos 240等于-0.5，而240度乘2等于480度，cos480也等于-0.5，三個數加起來也是零，直6機器就這樣什麼都不用搞就把次級振動彌消了，原來關鍵就在于那分隔120度的曲軸，既然那麼簡單為什麼其它發動機不用？對不起，因為隻有6氣缸的點火相隔才是120度，其它氣缸數目勉強使用會因點火不均勻而引起另一種振動。

既然這麼優秀，為何之前不用？

其實直6并不是千錘百煉的新發明，它可以說與汽車同壽，有百多年曆史，十八年前奔馳放棄它隻因為它太長，十八年後重新起用它原因也隻有一個，就是成功把它縮短了，縮短的方法有兩招，其一是現今的渦輪增壓直噴設計是長行程短直徑的，另一招是汽車業最新科技的無缸套設計，兩者加起來令每個氣缸之間縮短了二十毫米，六氣缸有五個中心距，加起來等少了一個氣缸的長度，隻要長度受控當然毫不猶豫重新起用那美妙的120度，噢，說起來奔馳的三叉星輝标志也是相隔120度的，也實在太神了吧。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!