03.01 带有闭缸技术的v12发动机是如何做到平衡的?

玩的就心机


据我所知,目前已知的V12发动机中,采用闭缸技术的有国产红旗L5上的那台V12发动机,国外的有阿斯顿马丁DB11上的那台V12,还有奔驰S600上的,最新的宝马760Xdivre上的那台N74也有可能采用闭缸技术,当然还有奥迪的那台V12变形的W12也采用了闭缸技术,也就是最新的奥迪A8L上的那台。

闭缸技术的确可以达到省油的目的,但是以V12发动机需要关闭某些气缸停止工作的需求的话,我个人还是推荐采用V12变形了L6的方式是最好的选择,首先V12既然就是两台L6组合的结果,并不需要平衡轴就可以在性能和平衡上达到最完美的结合,那将V12变成L6就是最好的选择。

像奔驰、宝马,奥迪在面对越来越严格的排放标准的影响下,都在停产自家的12缸发动机,当然应该只是说V12不再出现在自家品牌车型上,毕竟宝马还有劳斯莱斯,大众的宾利还得靠奥迪的W12,奔驰还有迈巴赫。

同样在将V12采用闭缸技术变成了直6后,由于直6先天的平顺优势,几乎没有震动,当然也不需要平衡轴,而直6可以看成两台直接3缸并列组成的发动机,首先看L3的曲轴由于被三等分,转两圈才点一次火,所以三个缸在曲轴的重心和连杆的重心分别在一条直线上,被相互抵消,这样惯性力的一二阶震动直接就消除了。这样直3的优势也就成了直6优势。但是我们单看宝马的三缸机为了抵消震动采用了平衡轴技术,但是两台并列的L3组成的直6却不需要平衡轴,这就在气缸点火次序上做文章了。

可以看到直6气缸都有着三组相同的活塞高度,直接抵消了三缸机的端震动,达到了端平衡,这就抵消惯性力的一二阶震动,而三组相同高度的活塞,在往复惯性力的一二阶震动也达到了平衡,所以并不需要平衡轴就可以达到完美平衡,这也是我们看到奔驰重新回到直6的原因吧。

但是6缸机并不只有直6还有V6(像大众的VR6就不提了),而V6就不一样了,两个活塞和连杆共用一个曲柄,当为两列气缸夹角90度时,发动机的二阶惯性力相互抵消,而一阶往复惯性力加起来就变成了旋转惯性力,和曲柄的转速相同。所以V6会产生如L3一样的旋转惯性力矩和惯性力矩的一阶振动和二阶振动。需要通过四块到六块的平衡块进行平衡惯性力矩一阶振动。所以V6就需要平衡轴了。

而像描述的那样,采用闭缸技术的V12变成V6后,还得取消平衡轴,但是V6因为自身结构的影响,又需要平衡轴来降低震动,那么取消平衡轴的V6改如何实现一二阶平衡呢?目前好像也没有看到不需要平衡轴的V6出现,但是像L3因为采用三等分的曲轴设计,会有1和3左右跷跷板式的震动,产生的旋转力矩,需要平衡轴的抵消,也就是一阶震动,这也是为什么大部分L3要采用平衡轴的原因吧。如果能够解决L3的一阶震动也就等于解决了V6的一阶震动。

但是现实情况却是V12要想通过闭缸技术来达到省油及环保目的,并不能通过将V12变成V6的方式解决,只能是停掉单侧的气缸变成直6。由于V6必须需要平衡轴,而V12因为是两台直6的结合体,并不需要平衡轴,如果硬是要将V12变成V6,那V6的平衡轴并不适合V12。当然V6也可以采用闭缸技术,停掉的气缸却不是单侧的,因为那样V6的一二阶震动就算加上平衡轴和L3也差不多。

但是要想达到V6取消平衡轴还能达到平衡也是有办法的,既然V6是两台L3的结合,而L3就有取消平衡轴的发动机,像福特的三缸机就取消了平衡轴,取消平衡轴的办法就是采用过量平衡技术,就需要在飞轮,皮带轮上找办法了,比如福特的三缸机为了取消平衡轴就在飞轮和皮带轮上采用了不平衡技术,将飞轮设计成偏心轮,就可以通过飞轮的偏心力矩抵消旋转力矩的一二阶震动。



既然三缸机取消平衡轴的发动机已经出来了,那为什么没有取消平衡轴的V6出来呢?原因可能有一是小排量的趋势盛行,二是和V6相比直6无论是在结构还是成本上都要比V6更适合,也不需要平衡轴,所以也就能明白为什么没有取消平衡轴的V6出现了,至于V12采用闭缸技术来达到目的的方法,还是直6更适合,毕竟V12和直6的结构更相似。


魑魅涅磐


咱这里不说V12,咱们说说奔驰的M176或M177型号的V8发动机,咱们看看奔驰的V8发动机是怎么关闭这些气缸的。


从上图可知,奔驰是装了一个叫做CAMTRONIC的系统来关闭某些气缸的,是在部分负荷范围内
关闭气缸,启动还是八个缸工作的,具体负荷范围我也不知道,还没去仔细研究过,下面看看会关闭那几个缸了?请看下图。
从上图可知,

会关闭5、2、3、8这四个气缸,图中可以看出关闭后的气缸很协调,关闭后的发动机可以看做是V4发动机,直列4缸发动机本身就不那么抖动了,做成V4发动机那么肯定更加平稳啊!本来V6发动机就算有1缸失火也不会怎么抖动,更何况还是正常运行的V4发动机了,所以驾驶员是基本上感觉不出来的,而且还是部分负荷范围来关闭的,下面看看气缸关闭需要哪些条件才能激活。
下面看看气缸关闭在以下情况听停用的条件!

以上图片源于梅赛德斯奔驰


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