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为啥说直列六缸发动机运转是最平顺的?不该是缸数越多越平顺吗?

今天大家在一起闲聊,说几缸的发动机运转最平顺。我告诉他们,在所有的往复活塞式汽车发动机中,直列六缸发动机运转平顺性是最好的,但是他们都不太相信,我想问问你会相信吗?

我想你也不会相信,不都说发动机气缸越多越平顺吗,难道六缸发动机比八缸、十缸、十二缸的发动机还要平顺?还有,V型发动机不也是比直列发动机更平顺吗?特别是水平对置发动机,更是平顺的不得了。你怎么说直列六缸发动机是最平顺的呢?老侯你在唬人吧?

我告诉你,这就是一个事实。直列六缸发动机不仅仅比气缸数少于它的三缸、四缸、五缸发动机运转平顺,也比气缸数多于它的V型六缸、V型八缸、V型十缸、V型十二缸更平顺。最经典的例子,上世纪九十年代的皇冠,直列六缸发动机,发动机启动后,你几乎听不到它的运转声音,把一瓶水放在发动机盖上,水面只是在微微颤动。还有宝马的经典N52直列六缸发动机、奔驰的直列六缸发动机,运转起来都是非常的安静、平稳,与现在绝大多数车型搭载的四缸发动机截然不同。

那么为什么直列六缸发动机运转的这么平顺呢?一方面是因为这种发动机的曲轴曲拐空间布置,六个曲拐分别布置在互成120°的三个平面内,恰好使活塞上下运动时产生的一阶振动和二阶振动互相抵消;另一方面是发动机各气缸做功间隔120°,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,所以曲轴运转的十分平稳,没有忽快忽慢的波动,这是直列六缸发动机运转平顺性好的另一个原因。

那么为什么三缸、四缸发动机运转就不那么平顺呢?三缸发动机运行过程中其实是有动力中断的,曲轴是忽快忽慢的转动,所以先天性的振动较大;而四缸发动机活塞的往复惯性力不能平衡,引发的振动也比较大,发动机动力衔接也不是非常的完美。这两种发动机都需要额外安装平衡轴来抵消这种振动。

那么为什么V型六缸和V型八缸发动机也没有直列六缸发动机运行的平顺呢?其实,V型六缸发动机就是两个三缸发动机以一定的角度焊接在一起的,V型八缸发动机就是两个四缸发动机以一定的角度焊接在一起的,所以,三缸和四缸应有的缺点,它们也同样有。所以这两种发动机运转也是不平顺的,也需要额外安装平衡轴。大众的W12发动机与此差不多,相当于是四个三缸发动机焊接在一起的,所以也要有平衡轴来平衡振动。

那么V10、V12发动机呢?它是两个直列五缸或六缸发动机以一定角度焊接在一起的,应该比单个的直列六缸发动机更平顺吧?其实也不是,一方面是V10、V12发动机气缸数太多了,很难做到各气缸完全的均衡;另一方面V10、V12 发动机尺寸也太大了,发动机安装、悬置等都可能引发振动。还有一点是:V10、V12发动机的各气缸做功间隔角不是均匀分布的,导致曲轴的旋转也不是匀速的,也会引发振动。

还有大家津津乐道的水平对置发动机,很多人以为它是最平顺的。其实水平对置发动机只是重心低,运转的并不平顺。它也被人称作“拳击发动机”,有四缸和六缸两种,它的运转过程与V型四缸和V型六缸类似,曲轴也是忽快忽慢的转动,并不是匀速转动的。现在只有斯巴鲁和保时捷还在坚持使用它。

所以说,在汽车发动机中,直列六缸发动机是运转最稳定、平顺的。不过这些年由于排量税和节能减排的需求,发动机的排量越来越小,六缸发动机也应用的越来越少。还有就是直列六缸发动机太长了,无法与横置前驱的车型相匹配,这是这种发动机不能大规模使用的又一个原因。不过在卡车所使用的柴油机上,基本还是直列六缸的布局。

也许有人会说,既然直列六缸发动机运转最平顺,为什么不把那些小排量的发动机都做成直列六缸呢?这主要是因为,如果这样做的话,发动机只有在非常高的转速下才能发出较大的功率和扭矩,不符合民用车的使用需求,另外尾气污染也更严重。而把更多缸数的发动机做成直列,比如八缸、十缸、十二缸,发动机纵向尺寸上太长了,一方面很难安装,另一方面缸体和曲轴的强度难以保证。所以直列发动机气缸数最多是六个,而发动机排量最小是2.5L。

THE END
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