如果車迷們還有印象,應該會對三十年前,雷克薩斯首次於北美市場推出首款高級豪華車型LS400時,其引擎蓋上的香檳杯塔留有深刻的記憶吧。在1989年進入美國市場時,雷克薩斯LS400的前引擎蓋上摞起了15個裝滿水的高腳杯,車輛在馬力機上的時速超過了200km/h,高腳杯摞起的香檳塔紋絲不動,這樣的平順性讓人驚嘆。
近日,豐田汽車CEO豐田章男將三十年前的LS400香檳塔這一經典廣告重現,只不過車型從當年的LS400變為了時下的新車LS500,V8變為了V6,可結局卻沒有不同。極為寧靜的車艙與引擎室,向來就是雷克薩斯的招牌,那麼雷克薩斯是如何成功給的呢?
缸數越多越平順?
眾所周知,發動機在運行時往往伴隨着震動,其主要原因便在於發動機做功時,吸氣、壓縮、做功、排氣四個衝程有不同的震動,只有做功衝程是油氣混合氣燃燒膨脹做功,其產生的力量和力的方向,都要不同於另外三個衝程。
在發動機做功時,運動最多的便是活塞以及與活塞相連的曲柄結構。活塞可以簡單看作是上下往複運動,而曲柄則是360°運動。其中,前者產生的力和力矩被稱為一階慣性力和一階慣性力矩,後者則是二階慣性力和二階慣性力矩。力很簡單可以就能平衡,但力矩的平衡可不太容易。這也就是造成發動機運行時抖動的原因。
如果發動機只有一個氣缸時,這種問題就會非常明顯。而想要解決發動機震動的問題,最簡單的方法就是加缸,比如兩個氣缸就可以進行間隔點火,抵消便能抵消一部分一階慣性力和一階慣性力矩,發動機工作時的震動也就減小了。
當發動機缸數越多,點火的間隔就能越小,活塞往複所產生的力便能被彼此抵消。所以4缸、6缸、8缸、12缸發動機不僅是為了追求動力,更是為了追求平順性。
可惜,一階慣性力矩好抵消,但二階慣性力矩不好抵消。當活塞到達上止點的時候,點火爆炸,活塞會被向下猛推。活塞的運動會帶動下方的曲柄連桿機構,以及更下方的曲軸部分。這會對曲柄連桿以及曲軸一個軸線方向的力,這也就是二階慣性力。
而解決二階慣性力和二階慣性力矩的方式,其一是採用平衡軸,在曲軸下方安置帶有配重塊的平衡軸,產生反向振動力來抵消部分震動;其二則是採用多缸,盡量在一根曲軸上放置更多的、偶數個的氣缸結構。
理論上來說,一條直線的氣缸越多,其振動就會相互抵消的更多,這要比添加平衡軸更合適,所以寶馬一直推出直六發動機,就是因為直六發動機至直列排布發動機中,最平順的,要強於直列四缸發動機不少。
可問題就是,車輛的發動機艙放不下太長的發動機。因此V型氣缸排布的發動機誕生了,目前主流V型發動機有V6、V8和V12。V6可以看成兩個L3的結合;V8相當於兩個L4接起來;至於V12就更不用說了,相當於兩個本就平順的L6拼接。
回到雷克薩斯LS500,其搭載V6發動機,平順性自不必多說,更不用說這款車為了平順性和舒適性,採用了很多新的技術。
發動機懸置技術
想要減少振動,不僅可以從振動源,也就是發動機本身出發,也可以從振動傳播路徑出發。而像雷克薩斯LS500這樣的豪華車型,都會採用先進的發動機懸置技術。發動機懸置技術也就是指鏈接發動機與車架之間支撐塊。
通常來說,發動機懸置的作用主要有支撐發動機、限制發動機位移以及重要的隔振作用。畢竟,如果發動機和車身採用螺栓這種剛性的連接點,在車輛不斷加速減速與發動機本身振動的影響下,很容易將連接點撕裂,讓車輛失去動力。
硬的不行來軟的,既然振動大,那就加點橡膠吧。於是,適用到今日的橡膠發動機懸置就誕生了。橡膠發動機懸置能夠有效的吸收掉發動機產生的振動,並轉變為熱量消耗。如此一來,不僅發動機與車身的連接變得更加可靠,發動機的振動也影響不到車身了。
可惜,橡膠由於其本身易老化的性質,減振的能力並不是一成不變的,所以更先進的液壓發動機懸置誕生了。液壓懸置要比橡膠懸置優點更多,通過利用液壓阻尼來增加低頻的剛度和阻尼,來改善發動機的抖動。
而液壓懸置只能夠被動改善發動機振動情況,於是就有了半主動懸置和主動懸置。雷克薩斯的部分車型就是採用主動發動機懸置的,能夠主動通過傳感器、執行器來產生力,主動抵消發動機的振動。
很明顯,主動發動機懸置要來的更高級一些,也更能夠應對不同路況帶來的複雜振動,所以只有一些高檔車型才會採用這一配置。
雖然雷克薩斯LS500是前置後驅,相較之下沒有參與「行駛」的前引擎艙顯得更加穩定,但這不妨礙雷克薩斯LS500香檳塔的挑戰體現了該車在NVH上的優秀表現,同時也彰顯了這款車在動力輸出方面的連續性與平順性。總而言之,想要完成香檳塔挑戰,要從發動機和懸置等多方面來考慮。當然,最重要的還是得是找個手穩的人來擺香檳塔。