其實這(zhè)個(gè)問題的(de)答(dá)案大(dà)家都很清楚,排量小,意味著(zhe)動力弱,而且缸數減少導緻發動機抖動、動力輸出不夠平順等問題。而排量大(dà),意味著(zhe)要比同等技術水(shuǐ)平下(xià)的(de)小排量發動機動力大(dà),抖動也(yě)會更小,動力輸出會更平順。
怎麽樣,這(zhè)一段話(huà)是不是很玄乎,相信上述所闡述的(de)事實是每個(gè)開過車的(de)人(rén)都會知道的(de),那麽背後的(de)原因呢(ne)?首先,先解決第一個(gè)問題,爲什(shén)麽少缸發動機抖動會這(zhè)麽明(míng)顯。
爲了(le)解決這(zhè)個(gè)問題,先要知道發動機的(de)運動原理(lǐ)。一百多(duō)前發明(míng)的(de)内燃機到現在基本沒有太大(dà)改進,都是以氣缸内混合氣體燃燒所産生的(de)的(de)氣體膨脹從而推動活塞做(zuò)往複運動,而往複運動的(de)由上至下(xià)的(de)力會通(tōng)過活塞連杆與發動機曲軸的(de)特殊構造驅動曲軸的(de)旋轉。
gif中,在上下(xià)運動的(de)就是活塞,下(xià)面在旋轉的(de)就是曲軸,而連接活塞跟曲軸的(de)就是連杆,而連杆跟曲軸連接的(de)地方就是連杆大(dà)頭。(不認識的(de)朋友要記住了(le))
爲了(le)使内燃機裝在汽車上能夠讓汽車不像馬車這(zhè)麽抖,于是工程師就開始尋找發動機抖動的(de)原因。他(tā)們首先發現,曲軸是固定而且旋轉的(de),那麽旋轉帶來(lái)的(de)離心作用(yòng)會導緻出現離心慣性力的(de)出現,也(yě)就是有力把曲軸扯出去,最後導緻振動。
這(zhè)個(gè)振動比較好解決,大(dà)家都有玩過陀螺對(duì)吧,是不是圓乎乎的(de),所以在旋轉的(de)過程中,它的(de)振動比較小也(yě)很安靜,因爲它每一個(gè)方向的(de)力都有相反方向的(de)力來(lái)相互平衡。所以這(zhè)個(gè)解決的(de)方法就是在活塞連杆大(dà)頭跟曲軸連接的(de)對(duì)面方向放置一個(gè)重塊來(lái)平衡這(zhè)個(gè)力,這(zhè)個(gè)東西就是曲軸上的(de)平衡重(平衡塊)。
不同的(de)發動機有不同的(de)解決方案,有的(de)放連杆大(dà)頭的(de)對(duì)面,有的(de)在曲軸兩端放兩塊,有的(de)折中,隻在第一個(gè)氣缸跟最後一個(gè)氣缸的(de)活塞連杆大(dà)頭上放,這(zhè)裏各種方法的(de)利弊就不再贅述了(le)。
好了(le),旋轉慣性力解決了(le),工程師正準備松一口氣的(de)時(shí)候,發現诶呀,這(zhè)破發動機怎麽還(hái)在抖!于是工程師發現活塞上下(xià)往複運動也(yě)會造成抖動。
這(zhè)個(gè)抖動的(de)原因就是活塞在上下(xià)運動會有一個(gè)力作用(yòng)在發動機上,這(zhè)個(gè)力學名叫往複慣性力。
如果看不懂(dǒng)上面這(zhè)段話(huà),那麽簡單粗暴一點理(lǐ)解就是活塞上下(xià)運動會導緻振動就對(duì)了(le)。
爲了(le)解決這(zhè)個(gè)問題,工程師發現加裝一條跟曲軸同樣轉速,但相反方向的(de)軸能夠很大(dà)程度上來(lái)平衡慣性力,于是就出現了(le)平衡軸這(zhè)種東西。
也(yě)就是說,通(tōng)過給發動機曲軸加平衡重跟平衡軸就能解決抖動問題。(理(lǐ)論上)
好了(le),知道這(zhè)個(gè)重點後我們來(lái)進入第一個(gè)問題,爲什(shén)麽少缸發動機抖動會這(zhè)麽明(míng)顯。
由于天然特性,三缸機無法用(yòng)自身消除作用(yòng)氣缸上下(xià)運動的(de)力(往複慣性力看),所以需要加裝平衡軸設計,從理(lǐ)論上講,隻要你願意加平衡軸,振動可(kě)以完全消除。
可(kě)是由于發動機結構、大(dà)小以及成本限制,大(dà)部分(fēn)廠商在解決振動源頭時(shí)隻會放一根或一組平衡軸,比如寶馬的(de)三缸跟标緻的(de)三缸。(福特的(de)三缸是沒有平衡軸,但通(tōng)過其他(tā)方法改進抖動問題,這(zhè)裏不展開了(le))
雖然平衡軸能夠平衡大(dà)部分(fēn)振動,但一根平衡軸是沒辦法達到多(duō)缸發動機的(de)平順效果的(de),而加多(duō)幾根成本又太高(gāo),發動機結構、大(dà)小又不允許。
所以,廠商願意将更多(duō)的(de)成本放在車廂内振動傳遞、靜音(yīn)等問題上,比如增加隔音(yīn)材料等等,這(zhè)也(yě)就是爲什(shén)麽打開三缸車的(de)發動機蓋會發現裏面真的(de)特别抖,而在車内就沒那麽明(míng)顯了(le)。
解決完抖動問題,我們再來(lái)說平順性問題,其實這(zhè)個(gè)問題是完全可(kě)以包含在抖動上的(de),因爲隻要車一抖,無論你是多(duō)少缸的(de)都不會覺得(de)車是平順的(de),但是我想單獨拎出來(lái)說一下(xià)。
懂(dǒng)點車的(de)人(rén)都會說,八缸機的(de)平順性是很好的(de),能夠感受到源源不斷的(de)推背感。那麽這(zhè)種感覺是如何來(lái)的(de)呢(ne)。首先要知道發動機的(de)每個(gè)缸不是同時(shí)對(duì)曲軸做(zuò)功的(de),而是輪流的(de)。
而四缸剛好就是發動機的(de)分(fēn)水(shuǐ)嶺,因爲發動機曲軸一個(gè)周期會旋轉720度,在四缸發動機上,也(yě)就是會在180度會有一個(gè)缸點火做(zuò)功一次,所以也(yě)就是說曲軸的(de)輸入動力幾乎是沒有任何間隙的(de)。
不理(lǐ)解?用(yòng)一個(gè)簡單粗暴的(de)例子來(lái)解釋:假設你用(yòng)一個(gè)斧頭砍樹,由于每砍一下(xià)都會停頓一下(xià),所以樹斷開的(de)地方肯定很不規整。而如果用(yòng)電鋸鋸開,由于你的(de)電鋸每一刻都在接觸著(zhe)樹,所以樹斷開的(de)地方是很平整的(de)。
所以,在四缸往上的(de)缸數會出現動力疊加(Power Overlap),缸數越多(duō),疊加的(de)程度越大(dà),所以動力會有一種源源不斷的(de)感覺。
那麽,作爲奇葩的(de)三缸呢(ne)?三缸發動機由于一個(gè)缸輸出完動力,另一個(gè)缸跟不上,有動力輸出的(de)空缺,所以動力輸出會有不平穩的(de)感覺,也(yě)就是相當于你用(yòng)斧頭砍樹。
好了(le),說了(le)這(zhè)麽多(duō),沒看懂(dǒng)的(de)話(huà),可(kě)以直接看結論:由于發動機做(zuò)功的(de)特性,缸數少的(de)天然就帶有不平順的(de)特性。
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