为什么三缸发动机抖动厉害,不受欢迎,为什么不做偶数缸的两缸发动机?

概念:发动机NVH与缸体为奇数或偶数无必然联系

  • 缸数

  • 点火间隔

决定发动机运行中是否会抖动的核心因素为上述三点,单纯理解为“奇数”“偶数”决定机体运行平稳性,这是绝对错误的理解。比如某些技术爱好者认为偶数缸发动机都能平稳运行,然而装备双缸发动机的摩托车,这些车辆不见得一定比某些单缸动力摩托车NVH(噪音/振动/声振粗糙度)更理想,且基本比三缸动力摩托车差,一定比四缸重机车差,这是为什么呢?本篇会分为三节解析。

缸数-L4为分水岭
  • L-直列布局

  • 数字为缸数

L4的概念是直列四缸发动机,所谓直列的概念是指发动机的气缸就像“烤培根卷”,被串在一条直线上——为什么说四缸发动机是NVH体验的分水岭呢?在解释这一问题之前首先需要了解的是内燃式发动机的运行原理:进压爆排。简而言之为通过发动机运行时吸入空气并喷射燃油,利用压缩冲程为空气加温而蒸发燃油为气态,第三步为混合油气爆燃推动活塞往下运转(推动曲轴运转做功),最后一步为排气完成动作。(参考下图1/2/3/4的进压爆排顺序)

知识点:上述步骤中会影响NVH的是爆燃做功的步骤,也可叫做膨胀做功的步骤。其运行的本质是燃烧,而燃烧的本质是分子无规则的剧烈运动,可理解为分子运动撞击才能推动活塞下行。在这种状态中活塞开始运行必然会产生振动,而运行的方向被限定为垂直向下,于是振动成为一种类似于具备指向性的惯性作用力。这种作用力就像用垂直按照气缸垂直的位置,由上至下往下砸一样,结果自然是机体从这一位置往下沉,参考下图的跷跷板。

直列发动机的气缸在一条直线上,那么【L3】发动机的气缸就像是跷跷板的三个点。在运行时三缸发动机会以1-2-3或1-3-2的顺序交替点火做功,假设中间气缸为平衡支点的话,那么两侧的气缸的做功膨胀动作,本质就像上图两端的卡通角色不断往下砸跷跷板的概念相同——只是砸的是发动机的机体,机体必然会在这两道作用力的影响下左右摇摆,状态可参考下图。

那么三缸发动机会摇摆,四缸发动机为什么就会平顺的很多呢?原因在于“共计四组”与“协同合作”,三个和尚没水吃的故事应该都听过,其核心词为:各自为战。三缸发动机的抖动就是因为交替运行各自为战,而四缸发动机则14-23的协同合作:通俗的解释为1号气缸做功时,4号气缸即使不在膨胀做功冲程,但是也会做出相同的动作;这一动作可以抵消1号气缸做功时产生的作用力,此时4号感的作用就像是“配置平衡组”,这就是四缸发动机为什么比三缸平顺的第一个原因。

点火间隔角-偶数缸不见得都平顺
  • 双缸-特殊

  • 五缸-特殊

如果说偶数缸发动机都会平顺的话,为什么双缸会这么抖呢?这里涉及到一个绝对错误的理解,正确的应该是:偶数【组】气缸发动机平顺性理想,并不是偶数就会理想,L4仍旧为分水岭,但多缸奇数缸发动机同样可以很平顺,这是结论!如果存在质疑的话那就先看一看双缸发动机的运行状态吧。

多数双缸发动机也是各自为战,这是≤3三缸发动机的无奈,数量被严格限制等于结构缺陷。那么五缸发动机为什么在上世纪80年代风靡呢?这种机器虽然是奇数缸但却非常平顺,原因实际在于一般汽车爱好者很少接触的点火间隔角概念;所谓间隔角指每组气缸交替做功时,中间间隔的时间概念——间隔时间内曲轴旋转的角度。汽车装备的四冲程发动机一个工作循环曲轴旋转720度,那么有几组气缸就能算出点火间隔角的数值。

知识点:点火间隔角计算方式为(720÷缸数)

  • 双缸发动机360°

  • 三缸发动机240°

  • 四缸发动机180°

  • 五缸发动机144°

  • 六缸发动机120°

换个角度理解:720°两圈为一个工作循环,需要的时间为1秒(假设)。双缸发动机0.5秒做功一次,那么做功时垂直向下的惯性作用力就有0.5秒的实现带动机体运转。

而三缸发动机0.33秒做功一次,作用力发挥功能的时间缩短——机体往一个方向下沉的时间缩短,之后就会被对称的那组气缸做功时给“拉”回来,所以三缸发动机的摇摆幅度就会小一些。同理,五缸发动机每0.2秒就要点火做功一次,结果则是一组气缸做功并产生作用力的瞬间,另一组气缸马上就给“拉回来”——五组交替基本没有留下让气缸做功带动机体摇摆的时间,所以发动机就会平顺了,所以如果有7/9/11/13/15缸发动机的话也会同样平顺。

综上所述,对于≤L3的发动机,决定其必然抖动的核心因素可总结为运行结构缺点(无配合/配重),以及过于大的点火间隔角留出了“摇摆的时间”。而≥L4的发动机则不存在这一问题首先某气缸做功时总会有“协同从动”平衡对称气缸的存在与运动,其次点火间隔角越来越小也能缩短机体摇摆的时间以保证平顺。

按照这一理论分析:发动机缸数越多运行体验越好,不论奇数还是偶数。但是因制造成本的限制与NVH用户需要的最低标准权衡,目前直列四缸发动机是最合理(性价比最高)的选项。至于三缸发动机只是因为制造成本可以再低一些,所以一些低价车会使用三缸机,现阶段多为一些需要严格控制生产成本,那这一成本去换(购)“双积分”的技术层面的低端企业。重点——真的以为没有双缸发动机的汽车吗?参考菲亚特126P吧,这台车装备的是直列双缸风冷发动机,如果不是体验过于差至于成为过去式嘛。

编辑:天和Auto

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为什么三缸发动机抖动厉害,不受欢迎,为什么不做偶数缸的两缸发动机?

两缸更抖,四缸是保证稳定的基本缸数,四缸点火间隔180度,三缸需要240度,两缸更完蛋,点火间隔越小抖动越小

为什么三缸发动机抖动厉害,不受欢迎,为什么不做偶数缸的两缸发动机?

三棱出过双缸汽油发动机。当时国内有一款汽车叫飞虎,小货车,应该在上世纪八十年代。哪个厂出的记不得了。摩托车有双缸的。只是和汽车的传动方式不一样,设计理念有区别。原理,基本相同。汽油发动机,双缸的比三缸的,多的多。

为什么三缸发动机抖动厉害,不受欢迎,为什么不做偶数缸的两缸发动机?

两缸发动机太前卫了吧

为什么三缸发动机抖动厉害,不受欢迎,为什么不做偶数缸的两缸发动机?

先了解为什么汽车工程师青睐于偶数缸发动机?汽车4个冲程进气,压缩,做功,排气。做功阶段活塞收到一定作用力使得活塞在缸体内往复运动,加曲轴转角度数影响,活塞作用力会在缸体内相互抵消。而三缸发动机各缸作用力在缸体内则不会相互抵消。例某马1系。

为什么三缸发动机抖动厉害,不受欢迎,为什么不做偶数缸的两缸发动机?

双缸机最不堪,要么两汽缸同上同下,车就像过去捶地用的蛤蟆鉖,要么两气缸做功不圴匀,咚咚……咚咚……咚咚,自己分析吧,和三缸机仅是抖动不可相提并论。

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