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为什么三缸发动机会这么抖?

发布时间:2017-09-21人气:

其实这个问题的答案大家都很清楚,排量小,意味着动力弱,而且缸数减少导致发动机抖动、动力输出不够平顺等问题。而排量大,意味着要比同等技术水平下的小排量发动机动力大,抖动也会更小,动力输出会更平顺。

怎么样,这一段话是不是很玄乎,相信上述所阐述的事实是每个开过车的人都会知道的,那么背后的原因呢?首先,先解决第一个问题,为什么少缸发动机抖动会这么明显。

为了解决这个问题,先要知道发动机的运动原理。一百多前发明的内燃机到现在基本没有太大改进,都是以气缸内混合气体燃烧所产生的的气体膨胀从而推动活塞做往复运动,而往复运动的由上至下的力会通过活塞连杆与发动机曲轴的特殊构造驱动曲轴的旋转。

gif中,在上下运动的就是活塞,下面在旋转的就是曲轴,而连接活塞跟曲轴的就是连杆,而连杆跟曲轴连接的地方就是连杆大头。(不认识的朋友要记住了)

为了使内燃机装在汽车上能够让汽车不像马车这么抖,于是工程师就开始寻找发动机抖动的原因。他们首先发现,曲轴是固定而且旋转的,那么旋转带来的离心作用会导致出现离心惯性力的出现,也就是有力把曲轴扯出去,最后导致振动。

这个振动比较好解决,大家都有玩过陀螺对吧,是不是圆乎乎的,所以在旋转的过程中,它的振动比较小也很安静,因为它每一个方向的力都有相反方向的力来相互平衡。所以这个解决的方法就是在活塞连杆大头跟曲轴连接的对面方向放置一个重块来平衡这个力,这个东西就是曲轴上的平衡重(平衡块)。

不同的发动机有不同的解决方案,有的放连杆大头的对面,有的在曲轴两端放两块,有的折中,只在第一个气缸跟最后一个气缸的活塞连杆大头上放,这里各种方法的利弊就不再赘述了。

好了,旋转惯性力解决了,工程师正准备松一口气的时候,发现诶呀,这破发动机怎么还在抖!于是工程师发现活塞上下往复运动也会造成抖动。

这个抖动的原因就是活塞在上下运动会有一个力作用在发动机上,这个力学名叫往复惯性力。

如果看不懂上面这段话,那么简单粗暴一点理解就是活塞上下运动会导致振动就对了。

为了解决这个问题,工程师发现加装一条跟曲轴同样转速,但相反方向的轴能够很大程度上来平衡惯性力,于是就出现了平衡轴这种东西。

也就是说,通过给发动机曲轴加平衡重跟平衡轴就能解决抖动问题。(理论上)

好了,知道这个重点后我们来进入第一个问题,为什么少缸发动机抖动会这么明显。

由于天然特性,三缸机无法用自身消除作用气缸上下运动的力(往复惯性力看),所以需要加装平衡轴设计,从理论上讲,只要你愿意加平衡轴,振动可以完全消除。

可是由于发动机结构、大小以及成本限制,大部分厂商在解决振动源头时只会放一根或一组平衡轴,比如宝马的三缸跟标致的三缸。(福特的三缸是没有平衡轴,但通过其他方法改进抖动问题,这里不展开了)

虽然平衡轴能够平衡大部分振动,但一根平衡轴是没办法达到多缸发动机的平顺效果的,而加多几根成本又太高,发动机结构、大小又不允许。

所以,厂商愿意将更多的成本放在车厢内振动传递、静音等问题上,比如增加隔音材料等等,这也就是为什么打开三缸车的发动机盖会发现里面真的特别抖,而在车内就没那么明显了。

解决完抖动问题,我们再来说平顺性问题,其实这个问题是完全可以包含在抖动上的,因为只要车一抖,无论你是多少缸的都不会觉得车是平顺的,但是我想单独拎出来说一下。

懂点车的人都会说,八缸机的平顺性是很好的,能够感受到源源不断的推背感。那么这种感觉是如何来的呢。首先要知道发动机的每个缸不是同时对曲轴做功的,而是轮流的。

而四缸刚好就是发动机的分水岭,因为发动机曲轴一个周期会旋转720度,在四缸发动机上,也就是会在180度会有一个缸点火做功一次,所以也就是说曲轴的输入动力几乎是没有任何间隙的。

不理解?用一个简单粗暴的例子来解释:假设你用一个斧头砍树,由于每砍一下都会停顿一下,所以树断开的地方肯定很不规整。而如果用电锯锯开,由于你的电锯每一刻都在接触着树,所以树断开的地方是很平整的。

所以,在四缸往上的缸数会出现动力叠加(Power Overlap),缸数越多,叠加的程度越大,所以动力会有一种源源不断的感觉。

那么,作为奇葩的三缸呢?三缸发动机由于一个缸输出完动力,另一个缸跟不上,有动力输出的空缺,所以动力输出会有不平稳的感觉,也就是相当于你用斧头砍树。

好了,说了这么多,没看懂的话,可以直接看结论:由于发动机做功的特性,缸数少的天然就带有不平顺的特性。

 

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