既然三缸机因为不平衡会抖动,那为什么车企不直接研发两缸机?

发布时间:2020年10月03日 阅读:216 次

壹车热评,100%原创,谢绝搬运!在回答这个问题之前,我们需要先了解一下发动机为什么会产生抖动,那么我们就先从发动机气缸的运转方式及点火顺序来进行讲解。先来说四缸发动机现在的汽车发动机基本都是直列L发动机,常见的四缸发动机就是它的四个气缸呈一条直线排列,且每个气缸在工作时都会经历

壹车热评,100%原创,谢绝搬运!

在回答这个问题之前,我们需要先了解一下发动机为什么会产生抖动,那么我们就先从发动机气缸的运转方式及点火顺序来进行讲解。

先来说四缸发动机

现在的汽车发动机基本都是直列L发动机,常见的四缸发动机就是它的四个气缸呈一条直线排列,且每个气缸在工作时都会经历:进气冲程-压缩冲程-做功(点火)冲程-排气冲程,这四个阶段,也就是我们所谓的“四冲程发动机”

既然有4个气缸,这就存在着一定的点火顺序,如果汽车只是纯粹的追求发动机的输出马力,那么你可以采用4缸同时点火的方式,但这就存在几个问题。首先是发动机的动力的输出范围会很小,动力的提升所受的局限性会很大;其次由于四冲程发动机有四个不同的运转阶段,4个气缸如果同时点火,相邻气缸间的荷载会增加,无法保证发动机的平稳运转,容易出现动力的不连续性。

所以为了保证发动机每个气缸在运转一个周期后,始终会有至少1个气缸的运转状态能够无缝衔接上,并减小相邻气缸间所带来的影响,我们就会让四缸发动机采用单缸顺序点火或者双缸点火的方式。

单缸点火:为了让发动机有一个平稳的运行状态,保证动力的输出性,以及降低相邻气缸间的相互影响,4缸发动机的点火顺序一般都是:1-2-4-3或者1-3-4-2。

双缸同时点火:指的是两个气缸共用一个点火线圈,且只能用于气缸数为偶数的发动机。当两个气缸的活塞同时接近气缸的上止点时(其中一个气缸进行压缩冲程,另一个气缸则进行排气冲程),两个火花塞共用同一个点火线圈会同时点火。

这时进行压缩冲程的气缸由于处于高压低温的混合可燃混合气中,该气缸会产生有效点火,而另外一个处于排气冲程的气缸,由于下一个冲程是进气冲程,它此时的点火则是无效点火。由于两者的火花塞电极间的电阻完全不一样,所产生的能量也不一样,因此有效点火的所产生更多的点火能量。

汽车的抖动主要来自于活塞上下做功的整个过程以及旋转扭矩变化,这被称为“一阶震动”,但四缸发动机由于是偶数,它从结构上可以平衡掉大部分的“一阶震动”。不过四缸发动机在运转时,除了会产生“一阶震动”以外,还会产生“二阶震动”“二阶震动”主要是由曲轴带动活塞运转过程中的不同行程所带来的,虽然“二阶震动”发生的比例不高,但它却很难被气缸间的相互运动所平衡,这也是发动机运转抖动的主要来源。

三缸发动机由于是奇数,且其他气缸可能还未做完一个完整的冲程,就会发生一次点火,因此多个气缸间很难做到用同向冲程去抑制抖动,再加上依旧存在无法完全被抑制的“二阶震动”,因此我们常说三缸发动机的抖动是娘胎里就带来的,没法改变。但三缸发动机的抖动我们还是可以通过外部手段来加以改善,比如添加平衡杆去抑制三缸机头的抖动幅度。至于加平衡杆抑制抖动的原理,不是本文介绍的内容,这里就不累述了。

那么两缸发动机是偶数,它在运转时的震动会相互抑制吗?

壹车热评可以负责的告诉你,两缸发动机只会让你觉得更抖。

双缸发动机虽然是偶数,它看似可以通过相对应位置上的气缸通过同向冲程的方式来抵消相互间的震动,但曲轴在完成一个完成四冲程做功是需要旋转720°,但两缸发动机的两个气缸之间,它们的点火间隔只有360°,也就是说当一个气缸处于点火冲程时,另外一个气缸则处于吸气冲程。

在这种情况下,虽然两缸活塞都处于同向冲程的位置,也就是运行方向相同,但由于一个会产生点火能量释放,另外一个没有,就算其他震动可以通过同向冲程完全抵消,但这个能量释放所产生的震动确是无法抵消的。而缸数越多,未产生能量释放的气缸会通过自己的冲程做功去抵消产生能量释放气缸所带来的抖动,所以从发动机的结构和运转原理上来说,两缸发动机的抖动只会比三缸更加厉害。

那么说到这里可能会有人说现在已经有车企在生产,带有两缸发动机的汽车了,比如菲亚特500所搭载的TwinAir发动机,而且有的车型还可以发动机处于低功率输出的状态下主动关闭一定数量的气缸,只留两个气缸保持运转。但这些车型在处于两缸运转时都有一个共同特点,那就是低功率输出。

也就是在两缸运转时尽量将发动机的运转功率降到最低限度,比如菲亚特500的这款两缸发动机,它的马力输出只有区区的84匹,这个动力也就仅够两个人出门随便转转罢了,说白了也就相当于买了个家里玩耍的“宝贝”而已。所以今后车企如果为了获得更低的排放,以及更好的燃油经济性,开始研发和生产两缸发动机,那么这类发动机的排量注定不会太大,否则那真的会让车主被抖得怀疑人生。

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Tag:气缸 发动机 冲程 做功 偶数
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