TC的編輯視角│V4才是真理?引擎形式的巔峰矛盾之爭!

TC的編輯視角│V4才是真理?引擎形式的巔峰矛盾之爭!
TC 2022/11/25

今年無論是MotoGP或是WorldSBK的賽季中,你應該可以發現DUCATI完整的演繹何謂「宰制賽場」的表現,以及MotoGP中,APRILIA的快速崛起也蔚為話題。這兩項成就都有共同的特點──他們都是V4賽車。問題來了,使用V4型式的引擎為什麼會這麼快?正確一點的來說,為什麼就現在局勢看起來,V4引擎就是比並列四缸(Inline 4)要更快呢?

在引擎型式與引擎魅力之所在,可以參考過去我曾寫過的專欄文章做延伸閱讀。

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迷人的動力心臟│V4的美豔與火辣

娘子,快出來見上帝!2023年全新DUCATI Panigale V4 R用240匹馬力帶你飛!

在過去一個賽季中,同一個畫面不停地在不同賽道,不同分站被重複上映:MotoGP的比賽裡,DUCATI的Desmosedici GP在直線底刷過YAMAHA的YZR-M1或是SUZUKI的GSX-RR,在WorldSBK賽事中,DUCATI同樣在直線上像是某種飛彈或是火箭一般無視其他對手的超車畫面歷歷在目,其中原因有很多,但最主要的關鍵在於V4的曲軸設計是決定這種型式的引擎比Inline 4賽車要更快的關鍵點。

本篇我們會談及:

◇什麼是V4引擎?

◇在MotoGP使用V4引擎的賽車

◇為什麼DUCATI可以這麼快?

◇為什麼V4直線比Inline 4更快?

◇V4引擎的缺點

◇Inline 4引擎的優缺點

◇輪胎的陰謀?

◇為什麼市售V4車款就是比較貴?


什麼是V4引擎?

V型四缸

V4引擎是一種四缸引擎的型式,其中汽缸共享同一組曲軸,所以外觀方面汽缸會呈現V型排列方式。V型配置不僅僅使用在四汽缸引擎中,雙缸也有所謂V2的形式存在,而且V型汽缸也不僅限於摩托車,汽車上也相當泛用。過去也有相當多「名機」經典車款是使用V6、V8或是V12等。


在MotoGP使用V4引擎的賽車

不僅僅是DUCATI,MotoGP級別的賽事中存在為數眾多的車廠製造商使用V4引擎的配置來做為賽車動力心臟,當然其中DUCATI以自家Desmosedici GP工廠賽車為基礎所衍伸而來的Panigale V4市售車而聞名。而另外一家以V4引擎成名的則是V4車款老字號的APRILIA,他們在工廠賽車RS-GP以及市售車RSV4都是以V4為主要動力。

同時,HONDA的RC213V與KTM的RC16也都是使用V4引擎。

V4並不總是最快,但絕對是更強大的選擇。

V4賽車可以做到更大的馬力輸出,主要原因在於V4引擎的曲軸更短,因為長度縮短,所以也更堅固。V4引擎相較起Inline 4引擎要有更少的摩擦與震動,因為V4引擎內部運行只需要三組軸承,而Inline 4引擎則多達五組,所以V4引擎上在動力損失的部分也會比較少,以上加總的成因也就是目前我們可以看到一台操控性優秀的Inline 4賽車被一群操控性較差但速度更快的V4賽車擊垮的原因。

換言之,在市售車方面並非所有V4都快得嚇人,當然DUCATI Panigale V4本身就是為了刷單圈而存在的猛獸,但APRILIA的RSV4在最高極速官方數據上並沒有比起HONDA旗艦Inline 4跑車CBR1000RR-R要快上多少。說不定HONDA的車還要更快上一些,但RSV4能提供的扭力要更多一些,所以RSV4在出彎加速上可以取得更好的優勢。

但這是市售車的狀況,MotoGP賽事中使用的V4就不能拿上述的例子來相比擬。

MotoGP使用Inline 4引擎的賽車上,你必須要處理曲軸彎曲、曲軸箱彎曲與更多的摩擦、更大的震動與動力輸送損失,這一切「先天上的物理劣勢」也註定了Inline 4引擎沒有辦法創造更大的馬力。


為什麼DUCATI可以這麼快?

DESMODROMIC MAGIC!

DUCATI Desmosedici GP 採用了90度夾角V4引擎,並且用上了特殊的Desmodromic Valves閥門設計,Desmodromic Valves閥門設計可以追溯至1950年代開始Mercedes車隊用於F1賽事的科技結晶,歷史證明了這組閥門設計是成功的,Desmo閥門最大限度的擴大進氣門與排氣門的面積,所以DUCATI的賽車並不會受到凸輪輪廓的限制,並且可以更快的打開或關閉閥門,以獲得更好的進排氣來榨取更多的動力輸出。


為什麼V4直線比Inline 4更快?

V4賽車在直線上的速度要更快一點,當然這並不是V4與Inline 4之間主要的差異,但就賽事內容來說,這可能會是決勝關鍵點之一──

在直線超車比在彎道超車容易。

V4引擎也為車手提供了更多的戰術選擇,因為V4賽車並不會總是處於一個往前追趕的狀態,在直道上增加尾速的優勢就在於車手不需要整場比賽都去拚晚煞車、去冒著前輪抓地力的風險只為了追求進彎前能夠向前拉近一些距離,降低風險又能保住優勢。

V4這麼好,幹嘛還用Inline 4?

既然提到V4引擎有這麼大的優勢,那為什麼YAMAHA與SUZUKI(2022年賽季結束前)依然選擇使用Inline 4引擎來做為引擎佈局?因為Inline 4的引擎曲軸相較V4而言較長,所以在彎中的動力饋給與操控感受都較為線性,當然你要說人性化也可以,因為Inline 4可以承受更高的彎速,但前提是你必須要有足夠的彎中空間與良好的跑線讓你去做出Inline 4引擎可以給你的更快的彎道速度。

就是這樣,在一場比賽裡,不同引擎形式的賽車距離非常接近時,如同在WorldSBK或是MotoGP這種獅ˋ界最高水準的比賽中,基本上彎中不會有人會空出多餘的空間給其他人進攻。所有的車手都走在最完美的路線上,不要說彎中,這群車手整場比賽很可能連出現一次的失誤都沒有。

你可以發現YAMAHA或SUZUKI也許在排位賽中可以刷出不錯的圈速,在空曠且沒有其進距離前車阻擋的條件下,Inline 4可以有發揮的空間,但正賽中他們很容易會被V4賽車包圍,這時候Inline 4引擎形式的賽車就會遇到麻煩。

與其優雅緩的畫出弧線,不如直接暴力過彎!

因為當Inline 4引擎的賽車在通過彎道時,V4的過彎指向性不如Inline 4,這時候會出現讓Inline 4引擎更好發揮的路線,但當彎速正準備發揮時,V4可以靠著更好的出彎加速表現直接硬是把彎道路線吃滿關門,並且用著更快的出彎速度高歌離席。


V4引擎的缺點

90度V4引擎的最大致命傷就是長度,V4引擎太長了,所以在車架與底盤設計上會讓製造商吃足苦頭,在工廠賽車的使用條件之下,沒有人會喜歡長軸距的車子,工程師通常會盡可能的縮短軸距,用以增加賽車轉向的靈活性。

V4引擎的另一個缺點是汽缸體積會大量的佔據車體空間,並且在關鍵區塊產生大量熱能。工程師必須要在車架、進排氣與油箱佈局中找到最好的平衡點,讓V4靠近車手身體側的後兩缸有效地進行散熱。

要解決引擎長度問題,目前主流的方式是將引擎本體在安裝時透過升高前汽缸並且稍稍向後旋轉,利用擺放位置的改變來減少一點點的軸距劣勢(真的只有一點點),並且讓曲軸稍稍靠前,連帶可以增加前輪方向的重量,取得更好的轉向靈活度。

Inline 4引擎:彎中勝負!

當車廠製造商選擇使用Inline 4引擎時˙,基本上底盤工程師就是笑著躺分了。因為底盤工程師不需要像V4那樣考慮這麼多空間上的限制因素,而Inline 4 最大的弊病在於橫向體積,所以這使得Inline 4賽車在選擇使用較大的節氣門閥體與管件上受到了相當程度的限制。

更大的閥體與管件代表更大的動力潛力,但這樣會讓Inline 4賽車的橫向寬幅太肥,反過來對於賽車空力套件上又是一大劣勢。

過去我們可以發現V4賽車在MotoGP賽事中都會比Inline 4賽車要窄,但現在已經不是這樣子了。散熱系統的尺寸會決定當代MotoGP賽車的整體寬度,所以現在的MotoGP基本上兩種形式的引擎佈局都是一樣寬的。

使用Inline 4引擎最大的優勢在於更容易進行底盤設計與集中重量,這兩項優勢也是YAMAHA與SUZUKI過去被稱為「彎道機器」的原因之一,Inline 4就是彎中決勝負的最佳利器。

當車手需要過彎時,Inline 4的額外曲軸陀螺儀會更讓車手在進彎時很難維持在預先設定的路線。但是,一旦車手可以習慣這種特性並且走在正確的線上,Inline 4引擎形式的賽車就可以穩定的維持高速在同一條線,這就是你可以看到為什麼場上配備Inline 4引擎的賽車可以用各種不可思議的速度丟進彎道的原因之一。


輪胎的陰謀?

MICHELIN的輪胎直接也間接地削弱了Inline 4賽車?

要說輪胎供應商沒有影響似乎也不是很公道,但這並不是說MICHELIN有任何針對性,而是直接,也算間接地在這幾年的潛移默化之後,得出來的輪胎膠料配方與設計的解答,就是讓Inline 4形式的賽車逐漸弱勢。

為什麼?

當車手過度使用輪胎邊緣時,MICHELIN後輪膠料就會產生過熱,剛剛我們提到V4賽車的特性還記得嗎?V4賽車就是在進彎快,出彎也快,但在彎中就沒有這麼快,所以V4賽車比較不會過度的依賴胎緣膠料,而相反的,Inline 4賽車強調的是彎中勝負,車子在傾倒的狀態下還會有高度的速度需求,所以在胎緣部分就會變得相當重要,即便兩者之間可能用肉眼看差距並不大,但這一點點的微小差異就足以左右MotoGP賽事的結果。


為什麼市售V4車款就是比較貴?

因為比較燒錢(^__^)

擁有一輛速度機器絕對是需要代價的。V4引擎是DUCATI Panigale V4與APRILIA RSV4會如此昂貴的原因之一,V4引擎本體在設計與組成上比起Inline 4更為複雜,因此造價自然也較高,車廠花了更多的人、時間、成本來打造更快的引擎,你自然就需要掏出更多的鈔票來買單。

雙凸輪軸與兩組獨立汽缸體,V4引擎本體在重量上也比較重,但與同類型的Inline 4引擎相比,V4引擎可以擁有高達40%的寬度窄縮,這也確保了車體寬幅不會過於笨重,當然,空力套件的設計與裝載自然也就相對輕鬆。

我們把兩種不同形式的引擎單獨拿出來探究,V4引擎在結構上會比Inline 4引擎要脆弱一些,Inline 4引擎的壽命也會更長一些。但這當中壽命問題我們也不排除多數Inline 4引擎是來自於日本品牌的關係,但有一件事是無庸置疑的:V4賽車具備了更鮮明的個性。

喔等等,我的意思並非日本車沒有個性,但V4的咆嘯已經可以稱得上是另一個世界的東西了,駕駛V4車款絕對會是相當震撼的體驗,如果說R6給你的是操控得宜的動力與輕鬆駕馭的樂趣,那RSV4大概就是讓你渾身起雞皮疙瘩冷汗直冒的那種體感刺激。

但在這背後,V4引擎也同時代表了更大量的維護細節,當然,你同樣需要定期的保養,維護成本當然會較高,所以在選擇之前,也許你也可以先審視自己的用車環境與金流狀況再下決定。


結論

身為一個前V4車主,賣車絕對是我做過最後悔的決定之一!

就物理特性而言,V4引擎會比Inline 4引擎快,當然這是在我上面講了一大堆之後,你也許可以多少理解。V4擁有更短、更硬且更堅固的曲軸加上更得能量傳遞損失,進而獲得更多的馬力輸出,最後才是增加速度。

不過,一體兩面的是這些技術與力量都是有其代價的,坊間有云:沒錢還敢賽車,而要得到一台有競爭力的V4賽車,你可能不只需要有錢,還需要很多錢。

一旦你有了足夠的錢騎上V4,法號海放對你來說大概也只能算是眾多尊稱裡的一種。

TC 資深編輯
去賽道練車還會忘記帶車的辣個男人。