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教授之前写过一篇文章讲过发动机的入门理论，常见的直列四缸发动机，发动机抖动的原因等等，今天我们来看一下V6、H4、V8、V10、V12、W16发动机的特点。
V型引擎，顾名思义，气缸排列成V字形，基本都是6缸起步。V6引擎最大的优势就是比L6短，可以很方便的排列，甚至可以用在前置引擎、前轮驱动的车型上，比如日产曾经有一段时间就很喜欢用V6的前轮驱动车，比如A33。
在V6发动机中，我们通常把离我们最近那一侧的气缸称为1号气缸，然后定义交替顺序。V6发动机的点火顺序也很好记，也是左点火右点火、左点火右点火、右点火左点火。我们在之前的文章中也讲过如何计算点火间隔。4x180/6=120，也就是120度，也就是V型气缸的角度，也就是两组气缸之间的夹角是120度。但现实中，V6最常用的角度是60度。
V6发动机的曲轴，1、2号活塞，3、4号活塞，5、6号活塞共用一个曲轴曲柄，有的V型发动机的曲轴夹角是180度，由于两个活塞共用一个曲柄，所以仍然叫V型发动机，而不是水平对置发动机。
1、2号活塞和3、4号活塞之间相差120度，也就是说1、2号活塞和5、6号活塞之间相差240度。如果从曲轴轴向看，上面是1、2号活塞的曲柄，左下方是3、4号活塞的曲柄，右下方是5、6号活塞的曲柄，它们之间相差120度，大致构成一个等边三角形。
不同于L6发动机可以实现完美的自平衡，V6发动机需要曲轴配重来平衡一阶振动。V型气缸的夹角为120度，左侧活塞处于下止点，对应的曲轴配重当然也刚好指向这个活塞，所以两者的作用力相互抵消；与此同时，同一曲柄上的另一个活塞处于下行阶段，随着曲轴的转动，当右侧活塞到达下止点时，配重刚好转向指向它，所以两者的作用力相互抵消。
当活塞到达上止点时，情况刚好与到达下止点时相反，这样两者的作用力也能达到平衡，使发动机达到平衡状态。
但现实中车厂更多时候是使用60度V6，而不是120度V6，这样发动机体积更小。为了达到这个目的，可以调整点火间隔，或者使用开口销曲轴。开口销曲轴就是让两边活塞的位置错开一定的角度，2号活塞和1号活塞的连接位置要向左偏转60度再连接曲轴。这样做的结果是1号缸会比2号缸早点火120度，这样点火间隔也可以是120度。
V6发动机最大的优势就是比较紧凑，紧凑的发动机可以让布局更加简单，可以用于前驱、后驱、四驱布局；V6发动机可以拥有比L4更大的排量，由于二阶振动问题，L4发动机的排量不可能很大，所以对于自然吸气发动机来说，V6可以拥有更大的排量；发动机强度也是V6的一个特点，L6发动机由于纵向长度过长，容易发生扭转，而V6发动机则不存在这个问题。
V6发动机的缺点是机械结构相对复杂，需要两套缸盖，零件越多意味着摩擦和惯性越大；制造成本也会更高，因为两个缸盖需要两套气门传动机构和一个特殊形状的中缸；另外V6发动机还存在二阶振动问题，相比L6，V6发动机更像是两台三缸发动机的合体。
水平对置发动机不同于传统的直列、V型发动机，它的气缸呈水平排列船舶电子与信息设备保养，活塞平行运转，由于活塞作水平方向的来回运动，形似拳击手出拳，所以又称为水平对置发动机。
从平面图上看，像V6发动机一样，1号气缸位于左下方，2号气缸位于右下方，以此类推。点火顺序是1324，可以平衡所有不平衡的力。从曲轴上看，1号和2号活塞同时向外或向内运动，可以平衡所有力。3号和4号活塞也以与1号和2号活塞相同的方式运动，因此也可以平衡。
比如说当3、4号活塞到下止点的时候，一阶力是向内的，由于3、4号活塞是反向的，所以可以互相抵消，而二阶力是向外的，但是两个活塞同时都有向外的力，所以二阶力也是平衡的。对于水平对置发动机来说，一阶力和二阶力都是平衡的。
如果你仔细观察就会发现，两个相对的活塞其实是错开的，所以活塞对曲轴施加的力也是错开的，这些力就会使发动机在自己的平面上左右摆动（具体来说，当你俯视发动机时，会有顺时针或逆时针的振动）。
为什么不把活塞做成完全对称的呢？当然这是可以的，但是会导致气缸之间的间隙变大，发动机也会变长。最好的办法就是让它们错开，再用现代先进的发动机悬挂隔振技术来处理，它产生的晃动就不会特别大。
显然，水平对置发动机的成本更高。它有两个气缸、两个气缸盖、两套气门装置，增加了发动机的复杂性。同时，水平对置发动机的宽度很大，需要更宽阔的空间来安装，维修工作也会更加困难，尤其是气缸盖上的工作。比如换火花塞可能只要打开普通发动机的发动机盖就可以，但水平对置发动机的车辆可能需要拆下发动机才能换。
首先，一阶振动与二阶振动是平衡的，这是水平对置发动机的主要优点，因此发动机运转会更平稳，振动更小，甚至不需要曲轴配重来平衡活塞运动自重产生的力量。当然不可能完全没有配重，需要一些配重来平衡其他力量。不过，水平对置发动机可以使用更轻的曲轴。更轻的曲轴意味着更小的转动惯量，因此发动机转速会提升得更快，响应也会更好。
另一个巨大的优势就是重心低。由于结构原因，直列发动机的重心不可能降得很低，但水平对置发动机则不同。扁平的结构让重心更贴近地面。由于发动机是占汽车重量比重比较大的部件，降低发动机的重心也会降低车辆的重心，这对操控性有积极的影响。
V8发动机和V6发动机类似，但是V8发动机的1号气缸位于右侧，然后和V6一样，左右两排气缸是错开的，这样左右活塞就可以安装在同一根曲轴上。按照之前的理论，V8发动机的点火间隔是90度，也就是曲轴每旋转90度就会有一个气缸点火，这也是V8发动机的最佳角度。V8发动机采用90度气缸角，刚好与点火间隔相匹配。这里以十字曲轴的V8为例，下面会分别讨论十字曲轴和平直曲轴。
交叉曲轴V8的点火顺序是，V8发动机通过在曲轴上加一个平衡重来平衡发动机各部件的受力。和很多发动机一样发动机曲轴 材料，平衡重的运转方向与活塞相反，这样就能平衡某个活塞的受力；当曲轴旋转90度时，平衡重又能平衡相邻活塞的受力。V8发动机的重点在于两侧活塞共用同一个曲轴曲轴，只是位置略有错开。
V8发动机的优势在于体积，对于L6发动机来说，它很长，所以刚性会弱一些。V8发动机将8个活塞全部连接到一根较短的曲轴上，所以发动机本身会更紧凑，所以更容易安装在紧凑的舱室里。如果是十字曲轴V8，那么它的平衡性会非常好。同时，由于气缸数较多，发动机排量可以做得更大，而不像L4发动机那样，由于二阶振动，无法做大。
平直曲轴的V8除了有V型发动机常见的结构复杂、摩擦损失大等问题外，平衡性也不太好，主要集中在二阶振动的问题上，这个后面会讲到。而十字曲轴的V8需要在曲轴上加配重来平衡一阶振动，所以曲轴重量会比较重。
之所以叫十字曲轴和平底曲轴，主要是因为它们的直观形象，十字曲轴纵向看曲轴，往往呈“十字”字形，12活塞的曲柄在上，78活塞的曲柄在下，56活塞的曲柄在左边，34活塞的曲柄在右边。
顾名思义，平曲轴所有曲柄都在同一平面上，12、78活塞的曲柄在上方，34、56活塞的曲柄在下方，当曲轴转动时，它们就会不断交换位置。
如果十字曲轴前活塞当前处于上止点，后活塞处于下止点，中间的两者位于同一平面，但曲柄交错。此时，垂直方向的一级力虽然平衡，但由于力的作用点不重合，曲轴就会出现俯仰问题。此时就需要增加曲轴配重，不仅用于平衡活塞的一级力，还可以消除曲轴的俯仰。
交叉曲轴V8还有一个好处就是，在二阶振动方面，中间两个活塞的二阶力是向下的，两边的活塞是向上的，所以二阶力也是平衡的，这也是很多V8都采用交叉曲轴的原因。
平曲轴V8基本相当于两台90度合并的L4，所以头尾两个活塞会同步上下运动，中间两个活塞也会同步运动。由于L4发动机的二阶振动不平衡，所以平曲轴V8的二阶振动同样不平衡。
十字曲轴的优点：一阶、二阶都达到平衡，振动很小，这也是它被广泛应用的主要原因。
缺点：由于需要增加曲轴配重，重量会比较大，转动惯量也会增大，发动机响应会变差；另外由于需要曲轴配重，所以需要更大的曲轴箱，而更大的曲轴箱意味着发动机高度会增加，发动机重心也会变高；另外由于点火顺序的原因，交叉曲轴V8会有排气干扰问题，简单来说就是交叉曲轴V8的排气脉冲不像平面曲轴V8那样左右交替排放，从而带来问题。
平直曲轴的优点：由于没有曲轴配重，转动惯量更小，发动机响应更快，转速上升更快，曲轴消耗的能量更少，因此输出给车轮的能量更多；排气不会像十字曲轴那样存在排气干扰问题，排气更顺畅。
缺点：二阶振动问题，但平面曲轴V8可以通过更轻的材质、更短的行程来减少振动，这个就看车型的定位和资金的投入了。
V10发动机和V8一样，只是两侧同时增加了一个气缸，点火间隔为72度。正是因为V10拥有较大的重叠角，所以V10的动力输出才会非常平顺。比如LFA，它的V10角度就是72度，和它的点火间隔是一致的。当然也可以采用不同的角度，比如道奇蝰蛇的角度就是90度。使用其他角度时，可以改变点火顺序，或者采用交错曲轴来弥补这个不足。
我们以宝马的V10为例，它的点火顺序为1-6-5-10-2-7-3-8-4-9，1至5号活塞位于气缸左侧，6至10号活塞位于气缸右侧。它的平衡和L5发动机类似，垂直方向的一阶和二阶力是平衡的，但是会有俯仰的问题。同样的，V10也采用平衡轴来解决俯仰问题，比如90度夹角的V10可以配两根平衡轴，平衡发动机的俯仰问题。
V10引擎优势：爬坡速度快，比如LFA之所以用V10，是因为它的爬坡速度比V8快，而且转动惯量比V12小，而且V10可以用更少的气缸获得很好的排量。如果要用排量更小的V10引擎，小活塞的转动惯量也小，转速变化更快，这也是提高引擎动力输出的一种方法。
缺点：与L5发动机一样，需要平衡轴。另外船舶安全管理体系软件，V10发动机的运转不如V12顺畅，复杂程度也高于V8，这意味着制造成本也会增加。
V12发动机是目前最平顺的发动机之一，多用在一些旗舰车型比如劳斯莱斯、奔驰S级的顶配车型，或者一些超级跑车上。V12的角度可以是任意角度，因为V12是由两个L6共用一个曲轴组成的，而L6是一个完美的自平衡发动机。V12的点火间隔是60度，曲轴每旋转60度就会有一个气缸点火，所以V12的输出非常平顺。和L6发动机相比，V12的点火间隔是L6的两倍，也就是说有两倍于L6的工作重叠度，这也是V12工作平顺的原因。
以法拉利V12发动机为例，从顶视图看，1至6缸在左边，7至12缸在右边，点火顺序为1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10，两边气缸交替点火，这样排气脉冲也是均匀的。
相比于L6，V12曲轴每旋转一圈做的功更多，因此动力输出更加平顺。另外，即便是同样的排量，小活塞比大活塞也有优势。如果有两款发动机，一款是6.0L直列六缸发动机，一款是12缸发动机，那么V12发动机的活塞尺寸会比L6的要小。假设两者的转速相同，对于L6发动机来说，每缸的排量是1L，而V12发动机每缸的排量是0.5L；如果气缸直径相同，那么V12发动机的行程会比L6发动机短，这是因为发动机的活塞平均转速是有限的，一台发动机不可能无止境地提高转速，这主要是受到火焰传播速度的限制。
平均活塞速度=2 x 行程 x 转速。对于L6发动机来说，平均活塞速度为21.68米/秒，而V12的平均活塞速度为17.2米/秒。显然V12的平均活塞速度更慢，更慢的平均活塞速度意味着发动机转速可以更高。如果将V12的转速提高到，此时的平均活塞速度为21.5米/秒，仍然低于L6发动机的平均活塞速度，因此平均活塞速度更慢的发动机可以提高发动机转速极限。
简单来说V12的优点：极其平顺，而且由于做工密度和做工重叠度更高，动力输出的平顺性会比L6更好；缺点：成本高、体积大、零件太多、重量重。
W16 引擎是量产引擎中最疯狂的一款，用于布加迪车型。W16 可以看作是两台 VR8 引擎共用一个曲轴。
这台发动机有四个涡轮增压器，我们可以分为左右两边，左边有8个缸体，右边也有8个缸体。空气经过进气管之后，进入水冷式中冷器。这两个水冷式中冷器的散热器位于车辆的另一个地方，用于冷却中冷器的冷却液，然后冷却经过中冷器的空气。空气经过中冷器之后，到达进气歧管。进气歧管分为8根管子，一边为发动机提供空气，另一边也是一样。
布加迪的W16发动机V型夹角为90度，与大众集团的W8、W12等72度夹角不同，这款W16的点火顺序为：1-14-9-4-7-12-15-6-13-8-5-16-11-2-5-10。
为什么要使用 4 个涡轮增压器？布加迪声称，与在两侧各使用一个大型涡轮增压器相比，这可以使发动机在低速时具有更好的油门响应。
优点：首先第一个优点就是结构紧凑，16个气缸的体积只有V12发动机可以比拟，正因为有16个气缸，所以发动机的排量可以做到很大，威龙上的W16可以达到8.0L，根据车型不同可以输出1000-1200马力，这款发动机的曲轴每45度点火一次就点燃一个气缸，也就是说发动机的动力输出非常顺畅。
缺点：成本太高。零件太多，整个项目非常复杂。同时它们还必须很好地工作，这使得这款发动机的价格飙升。另外，复杂度太高。这款16缸发动机有64个气门和4个涡轮。这款发动机的重量高达400kg。进一步扩大缸径有限制，主要是因为VR发动机的结构问题。只有扩大发动机缸体体积后才能增加缸径，但这会进一步增加发动机的重量，所以唯一能做的就是增加行程。
以上就是最具代表性的V6 V型发动机，以及重心极低的水平对置发动机和高输出的V10发动机的原理和优缺点。了解这些有助于你理解车辆为何选择这款发动机，比如为什么LFA采用V10而不是V12？另外，发动机内部构造是一门非常有趣的科学，工程师在有限的框架内用各种手段突破发动机本身的上限发动机曲轴 材料，也是非常有意义的。
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