Author / 酷樂(lè)汽車(chē)

去年，科尼賽克宣布旗下Gemera車(chē)型放棄生產(chǎn)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)版，因?yàn)樘嗫蛻?hù)選擇V8，而這臺(tái)V8版Gemera就搭載的所謂“Hot Vee”引擎。

“Hot Vee”是指一種將渦輪增壓器置于V型發(fā)動(dòng)機(jī)兩排氣缸之間的構(gòu)型。

在傳統(tǒng)雙渦輪增壓V6或V8發(fā)動(dòng)機(jī)布局中，進(jìn)氣歧管位于缸體上方，在兩個(gè)氣缸組之間，排氣歧管則位于氣缸組外側(cè)。

而在“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸組的布局被翻轉(zhuǎn)，排氣口位于氣缸組之間的“V”型谷內(nèi)，渦輪增壓器也隨之安置在靠近其供氣口的位置，進(jìn)氣歧管則被分為兩部分，安置在各氣缸組相對(duì)兩側(cè)。

那么這樣布局有什么優(yōu)勢(shì)？

首先，使發(fā)動(dòng)機(jī)的封裝更為緊湊，渦輪增壓器置于V型結(jié)構(gòu)內(nèi)，釋放了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體外部的空間，縮短的排氣歧管也節(jié)省了空間，有利于在現(xiàn)代汽車(chē)日益復(fù)雜、發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間緊張的情況下進(jìn)行合理布局。

其次，能減少部件和管道數(shù)量，有助于降低整體重量和成本，并且更利于重量分配，改善車(chē)輛的操控特性。另外可使渦輪增壓器更快升溫，更早發(fā)揮最佳性能，而三元催化也能更快發(fā)揮作用，還能實(shí)現(xiàn)更精確的增壓控制，提高效率和性能，改善油門(mén)響應(yīng)。

傳統(tǒng)上一臺(tái)雙渦輪增壓V6或V8發(fā)動(dòng)機(jī)的布局與自然吸氣V8發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎相同，即進(jìn)氣歧管會(huì)位于氣缸體上方，且處于兩排氣缸組之間的V型夾角內(nèi)，比如瑪莎拉蒂MC20（參數(shù)丨圖片） Nettuno V6發(fā)動(dòng)機(jī)就是這種情況，而排氣歧管則會(huì)位于氣缸組的外側(cè)。

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，這似乎是最佳的解決方案，但就像許多其他技術(shù)一樣，賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的嚴(yán)酷考驗(yàn)永遠(yuǎn)改變了我們看待渦輪增壓V8發(fā)動(dòng)機(jī)的方式。

“熱端渦輪”由此誕生。

20世紀(jì)80年代初，法拉利推出其首款渦輪增壓F1賽車(chē) —— 1981年款的法拉利126C，這標(biāo)志著法拉利在該領(lǐng)域的首次嘗試，這款車(chē)搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)被稱(chēng)為T(mén)ipo 021/1，取代已經(jīng)過(guò)時(shí)的水平對(duì)置12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

起初，這款車(chē)計(jì)劃采用Comprex壓力波（或稱(chēng)波動(dòng)轉(zhuǎn)子）增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制進(jìn)氣，但該增壓器存在優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，如發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)內(nèi)的高度及廢氣與進(jìn)氣的混合問(wèn)題等暫未解決，因此法拉利放棄了上述裝置。

波動(dòng)轉(zhuǎn)子增壓器：是一種利用壓力波傳遞能量的高效流體機(jī)械裝置，常見(jiàn)于動(dòng)力系統(tǒng)或能量回收領(lǐng)域。波動(dòng)轉(zhuǎn)子通過(guò)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子引導(dǎo)高壓和低壓流體（如氣體）的壓力波，實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換。其工作過(guò)程類(lèi)似于 “壓力波渦輪增壓”，但通過(guò)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更直接地利用壓力波傳遞能量，減少傳統(tǒng)渦輪增壓器的滯后問(wèn)題。

于是法拉利轉(zhuǎn)而嘗試在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝一對(duì)KKK渦輪增壓，由此打造出了世界上首款“Hot Vee”雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

事實(shí)證明，這款發(fā)動(dòng)機(jī)在頂級(jí)賽車(chē)運(yùn)動(dòng)中具備競(jìng)爭(zhēng)力，盡管這一概念還需要進(jìn)一步完善 —— 它僅為兩個(gè)渦輪增壓器配備一個(gè)廢氣旁通閥，但法拉利率先提出這一理念。

上文提到，傳統(tǒng)渦輪增壓V8發(fā)動(dòng)機(jī)將渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外部，因?yàn)榕c自然吸氣V8發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其布局無(wú)需太多改變。

但在“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)中，要將氣缸組翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，使排氣口位于V型夾角的內(nèi)側(cè)而非外側(cè)。這意味著渦輪增壓器就位于為其提供廢氣的排氣口旁邊，因此氣缸組之間的空間就所剩無(wú)幾了。

由于這種布局以及該區(qū)域溫度較高，進(jìn)氣歧管分成兩部分，分別移到了各氣缸組的相對(duì)外側(cè)，也就是渦輪增壓器原本所在的位置。這樣進(jìn)氣歧管就不會(huì)受到過(guò)多熱量的影響，而且每側(cè)的進(jìn)氣歧管可以做得更小，同時(shí)還能為燃燒室提供更多空氣。

一般來(lái)說(shuō)，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)雙空/水中冷進(jìn)行冷卻，因?yàn)榫统叽缍裕鼈儽葐蝹€(gè)大型空/空中冷效率更高。從根本上說(shuō)，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)目的是為了節(jié)省空間，而它也確實(shí)做到了這一點(diǎn)，并且還有其他優(yōu)點(diǎn)。

布局

隨著現(xiàn)代汽車(chē)越來(lái)越多配備龐大的技術(shù)設(shè)備，比如需要額外的傳感器和線(xiàn)束，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)留給發(fā)動(dòng)機(jī)本體的空間就不斷減少。

將渦輪增壓器置于V型夾角內(nèi)，釋放了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體外部的一些空間，這些空間來(lái)自渦輪增壓器和廢氣旁通閥本身，以及從發(fā)動(dòng)機(jī)直接通向渦輪增壓器排氣口、再通過(guò)排氣管進(jìn)入排氣系統(tǒng)的較短的排氣歧管。

在傳統(tǒng)V8發(fā)動(dòng)機(jī)中，廢氣必須繞過(guò)轉(zhuǎn)向柱和其他主要部件，而在“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)中，這些都不需要，甚至連接進(jìn)氣歧管的管道通常也可以縮短，而且兩個(gè)較小的中冷相比一個(gè)頂部或前部安裝的大型中冷，也為發(fā)動(dòng)機(jī)艙騰出了空間。

重量

另外，部件與管道的減少也有助于降低整體重量和成本，但更大的好處在于可以?xún)?yōu)化重量分布。

在AMG GT車(chē)型中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體剛好位于前軸后方，使其成為前中置發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)型，如果沒(méi)有“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)布局，排氣歧管會(huì)過(guò)于龐大。有了這種布局，在無(wú)需對(duì)懸架、輪胎或底盤(pán)本身進(jìn)行額外改進(jìn)的情況下，汽車(chē)就具備了更好的操控性能。

但在這里必須指出，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)通常比傳統(tǒng)V型發(fā)動(dòng)機(jī)高度更高，這會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)本身的重心情況變差。然而這種緊湊布局具備寬度優(yōu)勢(shì)，加上較短的進(jìn)排氣管道，也為發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新布局創(chuàng)造了更多方案，從整體上改善了橫向和縱向的重量平衡。

而且，更換或升級(jí)渦輪增壓器通常也更加方便。

性能

渦輪增壓器，尤其是相鄰安裝的渦輪增壓器，會(huì)產(chǎn)生大量熱量。

這對(duì)渦輪增壓器來(lái)說(shuō)是件好事，但對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)而言則相反。渦輪增壓器升溫越快，就能越快達(dá)到最佳性能狀態(tài)。這是因?yàn)?strong>熱空氣是渦輪增壓器的動(dòng)力源泉 —— 隨著空氣溫度升高，空氣壓力下降，從而使其更易于達(dá)到峰值流速。

性能良好的渦輪溫度都不低，當(dāng)然，如果隨意設(shè)置增壓和點(diǎn)火正時(shí)參數(shù)，渦輪增壓器確實(shí)可能出現(xiàn)過(guò)熱或超速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，但這是調(diào)校的問(wèn)題，而非發(fā)動(dòng)機(jī)布局的問(wèn)題。

渦輪增壓器產(chǎn)生的熱量也會(huì)傳遞到三元催化上，而三元催化恰好位于渦輪排氣口的后方，有助于吸收部分熱能。三元催化升溫越快，就能越快發(fā)揮作用。

“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)還將進(jìn)氣歧管置于發(fā)動(dòng)機(jī)下方，這樣上升的熱量就無(wú)法影響到進(jìn)氣歧管，而且獨(dú)立的進(jìn)氣口可以保證進(jìn)入的空氣更涼爽，也更容易排查潛在的增壓泄漏問(wèn)題。

此外，V型發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序可能會(huì)使渦輪增壓器的控制變得困難，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，渦輪葉輪的轉(zhuǎn)速在不斷變化。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要大量額外的管道來(lái)穩(wěn)定泵入渦輪增壓器的空氣壓力，使其更具可預(yù)測(cè)性，從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)點(diǎn)火。

“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)由于渦輪增壓器靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，就消除了這種需求，在這種布局下可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的增壓控制，同時(shí)提高效率和性能，而且爆震早燃的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

而另一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)則是油門(mén)響應(yīng)速度，因?yàn)闇u輪增壓器離燃燒室更近，這意味著當(dāng)你踩下油門(mén)時(shí)，渦輪增壓器能夠更快地啟動(dòng)并達(dá)到工作轉(zhuǎn)速。

尺寸

這是一把雙刃劍。

雖然發(fā)動(dòng)機(jī)部件的總體占用空間變小了，但渦輪增壓器的尺寸也必須相應(yīng)變小，這意味著渦輪遲滯現(xiàn)象減少了，但動(dòng)力也會(huì)減弱。

對(duì)于傳統(tǒng)V型發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，渦輪增壓器的尺寸由發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的空間決定，而對(duì)于“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，渦輪增壓器的尺寸則取決于V型夾角的寬窄以及由此所允許的空間大小。

這就是為什么科尼賽克Gemera的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法像在Jesko車(chē)型中那樣輸出那么大的功率，因?yàn)樵贘esko中有更多空間來(lái)安裝更大的渦輪增壓器，同時(shí)也能安裝更大的排氣管和進(jìn)氣口。

這兩款車(chē)在優(yōu)缺點(diǎn)方面的差異是由圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部件來(lái)衡量的，這其中也包括混動(dòng)系統(tǒng)，在這里就不展開(kāi)了，但重點(diǎn)是如果從改裝調(diào)校的角度來(lái)看，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)安裝更大渦輪增壓器的空間要小得多。

比如SSC Tuatara和Hoonicorn使用的是擦傳統(tǒng)V型布局，邁凱倫W1的發(fā)動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)工程杰作，它也沒(méi)有采用“Hot Vee”設(shè)計(jì)。

熱量

這是另一把雙刃劍。

溫度較高的渦輪增壓器會(huì)更快處于合適的工作狀態(tài)，但過(guò)熱則會(huì)引發(fā)災(zāi)難。因?yàn)樵凇癏ot Vee”布局中的渦輪增壓器尺寸較小，要獲取更大的動(dòng)力往往意味著更高的增壓壓力，這就導(dǎo)致它們以更高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)并產(chǎn)生更多的熱量。

而渦輪增壓器被安裝在一個(gè)有限的空間內(nèi)，在這個(gè)空間里燃燒將迅速產(chǎn)生熱量，這樣將加劇渦輪增壓器過(guò)熱隱患。

傳統(tǒng)V型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪布局中，渦輪增壓器的三個(gè)面都暴露在“冷”空氣中，而“Hot Vee”布局則恰恰相反，這就需要獨(dú)特的冷卻解決方案。

奔馳AMG GT采用一種定制的通氣管來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，在行駛時(shí)，通氣管將冷空氣輸送到渦輪增壓器上方，而在車(chē)輛靜止時(shí)，擋板會(huì)關(guān)閉，以防止熱空氣從渦輪增壓器被推回到進(jìn)氣區(qū)域。

調(diào)教

這雖然是一個(gè)小問(wèn)題，但由于所有部件都緊密排列且需要精細(xì)控制，在首次開(kāi)發(fā)“Hot Vee”布局時(shí)，讓系統(tǒng)正常工作就是一個(gè)挑戰(zhàn)。最大的問(wèn)題是，V型發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序有時(shí)會(huì)干擾葉輪的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@會(huì)不斷改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速。

讓燃油和空氣在合適的時(shí)間混合燃燒至關(guān)重要，而對(duì)于那些希望通過(guò)改裝調(diào)校套件從V8發(fā)動(dòng)機(jī)中獲取更多動(dòng)力的玩家來(lái)說(shuō)，這有時(shí)可能是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)大于回報(bào)的選擇。

但總體而言，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)大于缺點(diǎn)。

之前提過(guò)，法拉利制造并在F1比賽中首次應(yīng)用了“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)，但第一輛采用該概念的量產(chǎn)車(chē)是2008年的寶馬X6 xDrive50i，它搭載的是N63 V8發(fā)動(dòng)機(jī)。這款發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)版至今仍在使用，其高性能版本S68發(fā)動(dòng)機(jī)多年來(lái)也應(yīng)用于多款高性能轎車(chē)和SUV車(chē)型中，包括最新款的寶馬X5 M和X6 M。

而奔馳AMG GT則是首款搭載“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)的量產(chǎn)跑車(chē)，其4.0升雙渦輪增壓V8發(fā)動(dòng)機(jī)也應(yīng)用于新款阿斯頓·馬丁DB12上。

奧迪也生產(chǎn)“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)，比如在RS5 Competition等車(chē)型上搭載的2.9升雙渦輪增壓V6發(fā)動(dòng)機(jī)，以及在大眾集團(tuán)旗下多款車(chē)型 ——奧迪RS6、保時(shí)捷卡宴和蘭博基尼Urus等上廣泛使用的4.0升雙渦輪增壓V8發(fā)動(dòng)機(jī)。

2019款凱迪拉克CT6-V搭載的4.2L雙渦輪增壓V8也采用的“Hot Vee”設(shè)計(jì)，邁凱倫Artura則搭載了“Hot Vee”六缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

所以總結(jié)來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)V型發(fā)動(dòng)機(jī)相比，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)明顯，但缺點(diǎn)也很突出，而如果針對(duì)其缺點(diǎn)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的優(yōu)化與改裝，“Hot Vee”發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)是一款絕對(duì)的動(dòng)力機(jī)器。

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