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    为啥汽车不把三缸车气缸加大做成两缸,而是做成了不平衡的三缸?

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    聪姐的汽车观2020-06-02

    双缸汽车很早就有了,上世纪七、八十年代的日本有很多双缸k版皮卡,即便是咱们国内,早在上世纪九十年代时就有过双缸的斯巴鲁云雀(如下图),可以说双缸发动机、三缸发动机用于汽车根本就不是什么新鲜事,而是早就玩过的把戏,只是那个时代和今时今日的玩法不同、目的也不同;上世纪的夏利貌似就是三缸,所以这类发动机离我们从来就没远过;即便是现在,日本国内的双缸增压K-car也非常容易见到。。。

    所以题主您这个问题本身就有些不严谨,双缸汽车用发动机一直存在,而且也不用做大,加上涡轮,配个较轻的车身问题不大,所以不是不做双缸、只是时候未到;随着油耗、排放规则变得更加严苛的时候,双缸普及是必然的一个解决方案;车企当然理解消费者的不满,但车企更要看规则的眼色,通过不了规则连车都生产不了,所以这个时代的车企已经很难像过去那般去聆听消费者的心声了,如果规则让车企认为有必要生产双缸,那么双缸汽车用发动机就会出现、会快速的铺开;即便是现如今的三缸发动机也是如此,消费者厌恶、主机厂头疼,但无奈规则给束缚的没办法,所以双缸发动机早晚会出现。。。

    小排量双缸汽车发动机早已存在,但大排量的双缸会受到一系列的制约。。。

    大部分民用主流车型的排量分布为1.0T-2.5L左右,当然更大排量的发动机也有,但并不符合买菜车发动机的定位;而平均气缸容积则分布在0.33L-0.63L的范围(其实更大单缸容积的发动机也有,但不常见,换句话说就是不太划算);在保证输出相同功率的情况下,单缸容积越大、燃油效率越高,只不过是当单缸容积大于0.5L后,燃烧效率优势变得不再明显,所以最近主流车企都将0.5L的单缸容积定义为最优容积;实际上采取长行程、小缸径的方式可以让发动机的缸体长度缩减许多,可高度增加的却不明显,所以这样一来更容易实现发动机的小型化、轻量化,轻量化同样是也是省油的利器(其实道奇蝰蛇(图片)的8.4LV10发动机,单缸容积已经达到0.84L,只不过这已经脱离了民用的范围)。。。

    如上面这个公式,就是发动机气缸表面积与气缸容积的比值,分子为气缸(可以看作是一个圆柱体)的表面积,由上下表面积侧面积所组成(初中数学讲过);分母为气缸的实际容积;气缸表面积与容积的比值越大,就等于热损失更大;而要想将气缸做小可以,但必须得有个限度,只要想降低气缸容积就必然让活塞的行程降低、或者缸径降低、或两者同时进行降低,但如上公式最终结果所示,无论行程或缸径降低,都必然导致面容比增加,等同于燃烧室的换热面积增加,热损耗增加,所以缩小气缸容积是有限度的,而0.33L就已经接近了极限;

    单缸容积过小不行,而单缸容积过大同样也不行(不是不行、而是不容积控制);发动机的燃烧本质在于火花塞跳火后,利用火焰的传播来点燃汽油,这叫正常燃烧;而燃烧室中存在着数不清的过热点,这些点有导致汽油自燃的能力,而被过热点所引燃就属于爆震了,所以发动机是正常燃烧、爆震,所拼的就是自燃与火焰传播的速度谁更快;火花塞跳火产生的火焰传播在过热点自燃前,传播到位引燃所有汽油就是正常燃烧,而火焰还没传播过来,过热点率先自燃就是爆震;所以单缸容积如果做的太大,无论缸径或冲程都会提高(或者只提高一个),这样一来就等同于增加了火焰传播的路程,火焰传播时间延长、火焰及时传播到位的时间就被延后,而过热点利用火焰延期到来的空闲,就容易先一步引燃汽油,从而导致爆震,所以单缸容积没法做得太大!

    除了考虑爆震问题,更多需要考虑的是气缸先天的布局形式。。。

    最优0.5L单缸容积不假,但并不是单缸容积不能超过这个数值;鄙人在上文提到的道奇蝰蛇的V10发动机、排量已达8.4L,单缸容积已经达到了0.84L远超所谓的0.5L最优;原因就是人家是V10的机器,先天结构优势可以平衡掉大单缸容积产生的更大震动!比如V8、V12可以实现一、二阶惯性的平衡(不必人为去给发动机做动平衡);V6、V10类似,都存在曲柄受力不均的问题,但通过增加平衡轴、平衡块很容易解决;直列6发动机就不用说了,先天完美的结构,所以上述这些发动机由于自身优秀的先天结构可以承受更大的单缸容积运转所产生的震动,所以这类V型多缸机器可以适应更大的单缸容积。。。

    可四缸、三缸、二缸、单缸机器可不行;首先是四缸机,其实与三缸一样,都是先天不完美的结构;四缸是一阶不平衡、三缸是二阶不平衡,而四缸之所以普及是因为被人工做了动平衡—添加平衡轴、平衡块;

    写到这鄙人有些不解既然四缸也是先天不平衡、而后天得到的改良,可以被接受;那么为什么同样是先天不平衡的三缸发动机被改良就被各种喷呢?很多朋友是不是还认为四缸机很平顺?其实四缸、三缸都差不多,都需要人为进行平衡,早在当年的V6时代,四缸也被喷各种抖,然后现在又拿四缸当宝了?

    这就像当年满清入关,国人宁死不留辫子;满清垮了,又都宁死不剪辫子,挺有意思的!所以三、四缸发动机本身就有不平顺的特性,在搞出个超大的单缸容积,那平衡起来就困难了!同理一、二缸发动机的先天结构更完蛋,单缸发动机不用多说,一、二阶都有缺陷,要平衡它至少用四根平衡轴;双缸发动机无论是同步双缸、异步双缸都一定会抖的要命、而且比三缸更抖,当然这是指排量一致的情况下,比如1.5L三缸一定比1.5L双缸要抖得多,因为双缸发动机的点火扭震远比三缸要严重,所以双缸发动机的单缸容积不可能做的太大,0.33L还抖个不停呢,弄个0.75L的单缸容积没准开开车把发动机甩丢了。。。

    总而言之单缸容积越大,每循环产生的震动就越大(容积大、烧的油多、爆炸强度大),所以需要先天的结构优势去抵消,这就是那些V型多缸发动机敢把单缸容积做到0.84L,但四缸、三缸、双缸、单缸则不敢,因为0.33L的单缸容积都难以抑制住抖,如果给双缸弄个大如0.84L的单缸容积,那种震动是没办法去忍受的,所以为了做到可以忍受的平顺,目前双缸只做到0.33-0.5L之间,但发动机的动平衡技术在不断发展,未来没准会出现1.0T双缸发动机的车型,而目前0.66L的双缸即便加上涡轮增压,动力也太勉强,用于K-Car足以,但用于标准车就太困难了;菲亚特倒是有款0.9L的双缸发动机,但也仅仅是用于下图这样的袖珍车,而且优点只有省油,而抖的极为严重,所以同排量做两缸比三缸更抖,两缸的先天结构还不如三缸呢。。。

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