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五年后六缸发动机还会存在吗？

气缸,活塞,曲轴五年后六缸发动机还会存在吗？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

五年后六缸发动机还会存在吗？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

六缸发动机会长期存在，只是越来越稀有。

保护环境、节能减排已成为人类的共识，作为废物排放大户的汽车必须做出改变：八缸变六缸、六缸变四缸、四缸变三缸，甚至更进一步，换装电动机彻底革了内燃机的命。于是奔驰和宝马推出了四缸的S级、7系，保时捷鼓捣出了纯电的Taycan，曾经视V8为尊严的凯迪拉克，全系（国产）搭载2.0T四缸机还得在高速状态下悄咪咪地停掉两个缸。

大排量多缸发动机在逐渐减少是不争的事实，但你要说它会在短期内绝迹，这是绝对不可能的。

人类开发和使用内燃机的时间超过了一个世纪，从稳定性和燃料获取来源看，内燃机在相当一段时间内仍是最佳的动力来源。普通车用四冲程内燃机以活塞、曲轴和连杆为主要结构，这种设定下的内燃机有一个特性：气缸越多，出力越均匀、平顺性越好（或者说更容易把平顺性做好）。因此高性能汽车品牌均搭载多缸发动机，如：布加迪的W16、法拉利和劳斯莱斯的V12。

六缸发动机也有许多厂商在用，甚至成为某些品牌的图腾发动机，如宝马和保时捷。假如宝马宣布3系（M3）将抛弃直列六缸发动机，保时捷911不再搭载水平对置六缸发动机，你看粉丝答不答应。

别说5年，即使在更遥远的将来，六缸发动机仍将存在，就像电子表出现，传统的机械表仍然没有被淘汰。只不过，它可能会变得如劳力士一样只有少数人能拥有。

回答于 2019-09-11 08:43:50

如果听到V6、L6时你的心里会有涟漪，那你一定是对汽车有着足够好奇心的同学。事实上，关于六缸机的传说，这么多年来一直不曾断绝。

「六缸机是高档汽车的象征，又安静又舒服！」

「三缸机开起来抖得像地震一样！四缸机也不如六缸！」

这些传说实际上都有着深刻的理论基础，接下来……逆着知友们的习惯……我们先看看为什么，再问是不是。

发动机对于汽车而言，是一种输出动力的机械，用「心脏」作为比喻再形象不过了。但大多数人可能并不熟悉它的另外一种定义：一种将往复运动转换为旋转运动的机械。汽油的燃烧是意义上的「爆炸」，气体的能量释放伴随着体积的迅速膨胀，本是非常无序的。我们不太能指望将一个没有方向性的「爆炸」过程，转换成有方向的旋转运动。

工程师说，我就偏要有！于是就有了这个。

我们常说的「四冲程」，指的是发动机做功的整个循环。每次做功前，首先让活塞下行，打开进气门引入新鲜空气和汽油；此后让活塞上行，关闭气门形成一个密闭空间，将混合的油气压缩到极限；完成前两步准备以后，点燃汽油让膨胀的气体推动活塞下行；最后打开排气门，让上行的活塞将废气排出气缸。

不论是活塞的往复还是曲轴的旋转，都是种简单的运动，然而有了摇摆的连杆，这两种运动就得以建立起复杂而确定的关系。

这种关系，正是我们想要从汽油当中索取的能力。

你肯定已经注意到了，整个循环只有第三冲程才是汽油释放能量的窗口，而其他三个冲程都由曲轴带动活塞消耗残存的能量。那么问题就来了，第三冲程活塞给曲轴造成的冲击力，岂不是要比其他三个冲程大很多？确实如此。

工程师说，四个冲程三个不做功，明显是一缺三！再找三个气缸就可以凑一桌麻将了！于是，就有了四缸机。

为了方便描述活塞和曲轴的运动，平时我们用曲轴转角对相位进行定义。一个工作循环活塞往复两次，曲轴旋转两圈，一共转过720°，每个冲程就是180°。由于四个气缸均匀点火，每个气缸的相位偏差也刚好是180°。

曲轴的受力每180°出现一个压力波峰，但气体能量的释放却有自己的过程——即便是电压的跳动都难以是阶跃的变化，更何况是可压缩的气体。这意味着在整个做功循环里，曲轴从受到1次冲击变成了4次，但冲击依旧是冲击，并不是平稳的受力。只不过当发动机的转速从1000r/min提升到6000r/min时，曲轴转过180°的时间从0.03s降低到了0.005s，冲击更加密集，点火燃烧的压力波峰都快能连成一条线了，我们也就能感受到越来越平顺的结果。

转速太低的话……还记得停车怠速为什么抖动得特别厉害吗？这就是原因之一了。

当然了，气缸的数目越多，相同的发动机转速下点火频率更高，无限数目的气缸，理论上可以让曲轴在每时每刻都受到恒定的力，简直不要太稳。仅从点火频率来考虑平顺性的话，六缸机显然要比四缸机好上很多。

具体的变量意义就不解释啦，反正大家也不喜欢看。但这公式很清晰的描述了活塞的往复运动，实际上是一种简谐运动。

简单说来，活塞在气缸内的上、下极限位置速度是零，但加速度最大。在从上往下或从下往上运动时，加速度慢慢减小，而速度是增加的。在某个临界点时速度达到最大，加速度变成零，过了临界点以后开始受到反向加速度，速度又再一次下降至零。活塞的加速度与自身质量的乘积，就是其往复惯性力；同理，曲轴在旋转的过程，运动和连杆有直接联系，其自身的质量也会形成旋转惯性力。

问题出在哪里呢？

前面我们提到了气缸数目和点火做功的关系，多个气缸对外输出的总转矩，就是所有气缸转矩的叠加。为了让输出平稳，点火间隔都是均匀的，序列内每间隔两个气缸相位就相差360°。以四缸机为例，点火顺序为1-3-4-2，如此，第1、4气缸的活塞就成为一对，相位相差360°；第2、3气缸的活塞则成为另一对，相位也相差360°。这意味着，每对气缸中的活塞，永远都处在相同的位置，即使他们在处在不同的冲程。当第一气缸中的活塞下行时，第四气缸也相应下行，而第二、三缸都同时上行，完全对称，并不会因为活塞的上行或下行，导致整个发动机随之跳动的情况。而以曲轴中心为支点，前后两端受力刚好是均匀的，也达到了活塞内部的和谐。

这个效果，就可以理解为是一阶惯性力和一阶惯性力矩的物理作用，只是他们已经平衡。如果只有三个气缸呢？两边的活塞一对，中间的活塞单干，看起来是平衡的……

三缺一平衡个啥？一对二的难道不是斗地主么！气缸轴线上的合成惯性力是平衡的，但是惯性力矩却无法抵消，这是三缸机特别抖的主要原因。

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