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    三缸机因「不同步」而抖动·双缸发动机为什么不能替代呢?

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    天和Auto2020-08-27
    • 内容概述:点火间隔角概念,同步双缸与异步双缸,三缸发动机的特点。

    【L3型·直列三缸内燃式热机】的两度走热带来了这样的思考:奇数缸发动机是不是一定抖动,为什么不能用双缸替代。然而这种理解是错误的,决定发动机运行平稳程度的核心因素并不是缸数是奇数还是偶数,而是点火间隔角和同步与异步的关系。



    双缸机·特点

    1:双缸发动机主要应用于摩托车,曾经也有菲亚特126P的汽车使用。然而最终汽车还是淘汰了这种机器,充其量会有些柴油双缸机作为增程器(发电机)使用;原因为双缸机的振动是非常难以控制的,即使是异步双缸也达不到理想的效果。

    异步双缸机的曲轴错开180度,点火间隔角则有360度。每一组气缸单独做功时都会产生惯性作用力,等待间隔后的另一组气缸做功的中间时间为惯性作用的时间;机体通过机脚与车架固定则等于有较大程度的冲击,作用力的交替出现会产生明显的振动。


    2:同步双缸发动机的振动要更加明显一些,因为两组气缸的“进压爆排”四冲程动作是同步的,区别只是一组气缸进气时另一组气缸做功(冲程相差两步骤)。然而曲轴带动活塞上下往复运转的动作是相同,那么两组气缸产生的惯性作用力自然也是相同的;结果只能是两个方向的作用力都很强,机体颤动的幅度更大所以振动更明显,这是双缸发动机的缺点。



    三缸机·特点

    知识点1:点火间隔角指各组气缸点火做功的曲轴运转间隔角度,三缸发动机的间隔角为240度。也就是说一组气缸点火后,要等待曲轴旋转240度后再次点火;曲轴的旋转肯定是需要时间的,间隔角越大以相同转速旋转的度数越大则时间越长。

    但是三缸机的240度要比双缸机小一些,做功后留给惯性力作用的时间也会短一些;所以双缸摩托车其实比三缸摩托车更抖动,这就可以否定偶数缸发动机更平顺的说法了。


    知识点2:四缸发动机的点火间隔角低至180度,毫无疑问这种机器要比三缸机更加平稳,不过这还不是唯一的优势。

    四缸发动机的特点为「1·4/2·3气缸」分别同步动作,但成组后的“1/4”与“2/3”确却是异步运行。这种结构的优势是非常非常突出的,首先单组气缸做功时会有另一组对称位置的气缸做出相同的动作,这能够均衡两端的作用力以达到接近平稳的状态;另外两组气缸异步动作可以“上下抵消”做功两缸的作用力,气缸的振动幅度会被拉低到相当理想的标准,参考下图。



    重点:直列四缸发动机平顺的原因在于“同步+异步”,然而这是三缸发动机做不到的。因其三组气缸是交替点火做功,四冲程的动作完全不一致;结果必然是交替出现作用力,发动机就像跷跷板一样左右摇摆。通过机脚胶固定后则作用力成为冲击车架的动能,从而引起车身共振以及噪音。


    说明:并不是所有奇数缸发动机都会抖动,比如直列五缸机就会相当平顺。虽然这种机器也是交替做功,但是点火间隔角只有144度;也就是说一组气缸做功后另一组会快速衔接,没有留给机体摇摆的时间空间则会足够平顺。

    所以并不能以武断的说奇数缸抖动偶数缸不抖,只能说在汽车领域三缸机确实是很差的选项,因为每一台三缸动力汽车的同级竞品都有四缸版本可选,懂了吧。



    编辑:天和Auto-汽车科学岛

    责编:天和MCN

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