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4缸、5缸、6缸、8缸、12缸,到底哪种发动机最平顺?

之前的内容介绍过发动机平衡技术,也阐述了三缸发动机为什么会抖,高品质的发动机平衡,可以让发动机在高转速下的旋转更加自由,进而提高红线转速,提升动力性能。

今天我们就来聊聊到底哪种发动机运行最平顺。

发动机振动来源

发动机的振动说到底还是力的不平衡导致的,尤其是活塞和连杆的往复上下运动,每旋转2周才能完成一次做功循环,其中只有在做功冲程才会产生正功率,其他冲程反而会消耗能量,这种活塞往复做功的形式会让发动机受到来自不同方向的力。

其中最主要的就是由于点火存在间隔,活塞受力不均而产生的一阶振动,还有因为曲轴和连杆的运行轨迹不等,二者会产生速度差而导致的二阶振动。

如何化解这些振动就成了研究发动机平衡技术的关键。

发动机平衡技术

最开始的单缸发动机,通过在曲轴端增加一个重型飞轮,利用飞轮的惯性来平衡一阶振动。

双缸发动机采用“异步双缸”,通过损失扭矩平衡来减缓活塞的往复惯性力。

三缸发动机由于无法通过自身来平衡一阶振动,所以只能增加一个平衡轴。

而四缸发动机虽然可以通过“同上同下”的方式平衡一阶振动,但是对于二阶振动却无能为力,所以通常会采用2根反向转动的平衡轴来实现更加平稳的运行。

直列5缸发动机虽然不会像4缸发动机派生出二阶振动。

但是却和三缸发动机一样,需要1根两端带质量的平衡轴来维持平衡。

直列6缸最完美

而直列6缸发动机可以理解为将2个三缸发动机对称连接在一起,这样原本三缸发动机“端到端”的振动就可以相互抵消,三对活塞的加速度完全一致,一阶振动相互抵消,并且不会派生出二阶振动。

另外发动机各气缸做功间隔120度,每个气缸在做功后期动力即将减弱时,另一个气缸恰好做功,整个运转过程中动力不但没有中断,而且衔接的十分完美,所以曲轴旋转十分平稳,没有忽快忽慢的波动。

这也让直列6缸发动机在不需要平衡轴的情况下也可以实现近乎完美的平衡状态。

至于很多人说的水平对置发动机,虽然也能实现完全的自平衡,但是宽度是普通机型的2倍。

而且由于气缸不在一条直线上,不管是气缸盖、凸轮轴、配气机构都需要2套,本质上算是V型发动机的变种(2组气缸夹角180°),相比之下直列6缸发动机更加高效紧凑。

V型发动机

直列布局的发动机增加到6缸已经算是极限了,毕竟乘用车已经没有更大的空间去容纳更长的发动机,为了获得更大的马力,才出现了V型发动机。

由于两组气缸不在同一平面,需要将活塞的垂直运动分解到同一平面上之后才能相互抵消,这时候就需要在气缸夹角上下功夫,比较经典的有60度夹角和90度夹角,但是不管怎么调整,V型发动机本质并没有变。

V6发动机是两台三缸发动机组成,V8是两台四缸发动机组成,原本发动机的振动问题依然存在,很多时候依然需要通过平衡轴的布置,才能获得稳定的运行。

最大的优点当然就是利用更加紧凑的结构,获得了更强的动力表现,毕竟直列6缸就算再稳定,也比不上很多人对动力的强烈渴望。

小结

随着排放政策的限制,很多大排量机型越来越少,直列6缸又开始受到一些车企的青睐,之前只有宝马一直在坚持直列6缸机型。

如今奔驰、马自达、路虎也开始陆续重返直列6缸的阵营。

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