五缸祖师爷:全球首款直列五缸机MercedesOM617

德系車迷誌 2025-02-20 10:03:28

车迷们日常接触较多的汽车发动机都以复数气缸为主,例如四缸、六缸、八缸等等。有没有单数气缸的汽车发动机呢?当然有,最为国人所知的就是“恶名昭彰”的三缸机,消费者因为可能存在的、甚至臆想出来的抖动问题早已给这种发动机形式判了死刑。再往上数,就该轮到五缸发动机了,但它的待遇在国内却跟三缸机截然相反,例如被车迷们奉为神物的奥迪五缸机系列。但其实,在五缸机的应用上,奥迪充其量只是一个后来者,全球首款量产直列五缸发动机还得数老大哥Mercedes-Benz!

图:这就是全球首款量产直列五缸发动机Mercedes OM617,采用坚固的铸铁中缸和缸盖,3.0L排量,使用链条驱动的10气门SOHC配气机构,搭载歧管喷射的喷油系统。

其实在Mercedes之前,早已经有车企尝试制造五缸机器了。1938年意大利车企Lancia就将一台6.9L直列五缸柴油机搭载到重型卡车3Ro上,但这是一台二战军车,并不能划入量产车之列。三十年代末、四十年代初,美国车企福特的创始人Henry Ford(亨利·福特,1863年7月30日-1947年4月7日)也有研发五缸机的项目,打算把这种机体长度较为克制的发动机搭载到小型车上,但考虑到美国人对小型车的需求甚微不得不放弃量产。

要知道,当年在乘用车领域里,V8、V12、V16等被划归如异类,直六、直八才是王道,但在流行的FMR布局里最多就是导致发动机舱长一点,但随着单体式车身结构的加入,机舱容量被大幅缩小,发动机小型化势在必行,这也是为什么首款V6引擎的量产车会在二战后的1950年出现的客观主因了。为什么二十年后Mercedes会忽然心血来潮研发出一台直列五缸机器并投入量产呢?这就要从一台E- Segment轿车说起,它就是诞生于1968年的W115。

图:W115与W114被合称为“Strich-Acht”,也就是“/8”的意思,属于同一个车系,二者最大的不同在于W114使用直列六缸发动机,W115则使用直列四缸发动机,泾渭分明。

W115并不是一诞生就有直列五缸发动机的配置,Mercedes之所以要在后期为它开发一台五缸发动机实属众多因素驱使下的机缘巧合。70年代随着石油危机的爆发,使用成本更低的柴油乘用车开始在欧洲兴起。Mercedes想把柴油版的W115也拿到北美卖一卖,但老美的口味是出了名的重,直列四缸的小排量机器根本入不了他们法眼。要是把柴油机做成六缸,W115的机舱可能难以容纳。毕竟当时的E级车并没有如今的体型巨大,拿W115为例,其轴距只有2750mm,车长4680mm、宽1772mm,仅与现在尺寸较大的C级车型相当。Mercedes已经有六缸的W114汽油车了,他们并不想为了柴油版本特意从头开发一台六缸机器,手头上现有的柴油机要是改造成六缸根本无法放入发动机舱,五缸成为了唯一选项。

图:这就是搭载了OM617直列五缸发动机的W155,可见发动机已经把机舱的纵向空间占满,Mercedes不可能在这个基础上再为其增加多一个气缸。

放在往日,Mercedes可能压根不会考虑开发一台五缸机器,因为化油器难以应付这种奇数多气缸的供油一致性问题。但正巧是W115这代车型,Mercedes首次引入了博世的D-Jetronic全电子燃油喷射系统,发动机的供油问题迎刃而解。同时期保时捷创始人Ferdinand Porsche(费迪南德·保时捷,1875年9月3日-1951年1月30日)的外孙Ferdinand Piëch(费迪南德·皮耶希)因为家族内部禁令退出了保时捷公司的工作岗位,在斯图加特自立门户设立工作室,开业后就接了Mercedes这张发动机开发单子。正是那么多的“恰巧”,OM617最终在1974年得以面世,搭载在W115 300D上。

图:为了节省研发成本,同时也是为了降低新发动机的不稳定因素,Mercedes拿出了成熟的OM616直列四缸柴油发动机设计,让Ferdinand Piëch在此基础上开发五缸机器。得益于模块化的发动机组件系统,OM617使用了与OM616完全相同的活塞与连杆,缸径和行程都是相同的91x92.4mm。因此,OM617的排量也随着缸数增加按比例增加,为3005cc,压缩比21:1,峰值扭矩172N·m/2400转、最大马力80匹/4000转。

要将一台四缸机改造成一台五缸机并不是简单地加一个气缸那么简单。为了让五个气缸协同完成内燃机四个冲程的工作,发动机的曲轴要重新设计,配重要重新调整以抵消奇数气缸的振动。喷油点火的次序要重新调整,因为五缸机器不可能按照“1-2-3-4-5”顺序的方式做功,一般要按照“1-2-4-5-3”或“1-5-2-3-4”的次序来达成较小的初级振动。诸如此类的改造工作渗透到开发过程中的细枝末节,这也是众多厂商不敢轻易触碰五缸技术的原因之一。

图:上面关于点火顺序的描述是不是看得有点懵圈?没关系,我举一个不太恰当但又大致相当的例子,方便大家理解。这就有点像玩跷跷板,“1-2-3-4-5”的顺序就犹如让小朋友从跷跷板的一端走向另一端,重量的转移定会让跷跷板此起彼伏、不够稳定。但要是让两个小朋友分别从跷跷板的两端走向中央,即便他们的步伐不一定完全一致,但起码也能做到天平两端大致的重量均衡,跷跷板就会稳定很多。将点火顺序调整为“先点燃两端的气缸再点燃中间的气缸”的工作方式(“1-2-4-5-3”或“1-5-2-3-4”)就有点类似这种情况。

OM617不但性能更加出众,还继承了先辈皮实耐用的特性。它被认为是有史以来最可靠的发动机之一,寿命通常可达100万公里。正是这样稳定的表现,让Mercedes的柴油车在北美风靡一时。OM617的成功,也让Mercedes有了继续升级五缸发动机的信心。为了规避3000cc高一级的排量税,他们将缸径象征性缩小了0.1mm,从而将排量限制在2998cc。他们还通过将压缩比提高至21.5:1、更换更高角度的凸轮轴和优化缸盖设计,使OM617的最大马力提升至88匹/6400转。在此基础上,Mercedes又开始掂量着推出一个涡轮增压版本的OM617。增加涡轮的OM617在命名上多了个尾缀,叫做OM617A,峰值扭矩250N·m/2400转、最大马力115匹/4000转。

图:1976年,Mercedes将OM617A的最大马力调至约190匹,并将它塞进了一台C111/2测试车上,在意大利Pista di Nardò测试赛道上跑出了250km/h的平均速度,创下世界纪录。

图:1978年,Mercedes将OM617A的最大马力调至231匹,放入风阻系数仅为0.18的C111/3测试车中,以320km/h的平均速度维持着世界纪录。

经过两次速度挑战,消费者已经被Mercedes的五缸技术所深深折服。正常功率的OM617A随即搭载到级别更高的W116上,也就是第一台被Mercedes官方命名为S-Class的F级豪华轿车。1982年,OM617A在量产车上的最大马力被调整至125匹/4350转,跟上消费者日益剧增的动力性能需求。

图:那些尾标为300 SD Turbo的W116就是搭载了OM617A发动机的车型。

当然,在当时的科技水平下,性能强大的涡轮增压柴油机并不是毫无弱点的。以OM617A为例,它在长时间高速驾驶后不能立马熄车,否则涡轮增压器有可能因为瞬间失去散热而损坏。OM617系列发动机虽然皮实耐用,但正时链条需要在每20万公里更换一次,否则有可能会出现故障。除此之外,它的曲轴后油封和涡轮很容易老化渗油,需要车主重点照顾。但这些问题对于一台公里数颇高的老车来说,都属于正常现象,所以热衷于搭载OM617发动机车型的玩家不在少数。可以发现,出现这类小问题大多跟机械本身的设计无关,而是受制于当时零部件的材料科技较今天落后导致,相信换上一些现代材料打造下的老款零件,相关的问题会大幅减少。以下列举一些搭载过OM617发动机的车型吧:

图:W123是继承W114衣钵的E级豪华轿车,其中尾标300D的车型就搭载OM617五缸柴油发动机。

图:柴油机肯定不能错过商用车啦,Mercedes的货Van T1(Br.611)也曾搭载过OM617,尾标209D/309D/409D的车型都搭载这款五缸机器。

图:J级越野车也不能缺席,尾标300GD的W460/W461 G-Class同样是搭载OM617的车型。

图:继承于W116的W126 S-Class同样有搭载OM617,尾标为300SD。

正因OM617的有口皆碑,Mercedes更加坚定了日后的直列五缸机器开发进程。在此之后,Mercedes又开发出OM602、OM605、OM612、OM647四个直列五缸柴油发动机系列,壮大了这一特殊的发动机家族。又回到文章开头所提及到的奥迪,他们家远近闻名的五缸发动机同样是由后来回归大众集团的Ferdinand Piëch搞出来的。大家不妨猜想一下,他在设计这一系列发动机时,又参考了多少曾经的经验呢?相信多少会有一些吧!再者,在五缸技术上同样有所建树的Volvo,早期用的就是奥迪的五缸机器,后来才开始自研之路。追根溯源,他们不会都出自同一个祖师爷吧!

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