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为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机? |

2014-08-31  pgl147258

【知乎用户的回答(41票)】:

本答案完全搬运自汽车之家 车友 tigercubic 在5系论坛的科普贴,很多宝马车主对530的直6自然吸气发动机与L4涡轮增压发动机的对比都很纠结,我觉得此贴非常负责任又深入浅出的讲明白了这个问题,还请大家参考。地址如下:

【图】标题可以改吗?主题方向改变,就叫”楼主更新很慢的科普贴“

以下为Tigercubic车友答案:

……让我们来了解一下,为什么不同缸数的发动机,能给出不同的行驶质感。这也就是我一直在强调的,5系是一部行政级轿车(还称不上是豪华轿车),个人认为使用4缸N20不符合它的市场定位,N52天然的内部平衡是确保行车品质的重要因素。不要喷,你爱好啥就买啥,这个只是我的个人观点,但科学就是科学,必须要尊重物理规则;同时,我们也听了够多的‘宝马直六发动机是经典’,从发动机运行平顺角度出发,为什么直六发动机在历史上一再的出现(宝马不是第一个使用直六的生产商,当宝马出现的时候,直六早已出现了)?当V6发动机在体积上能做得更小的大环境下,直六还一直有自己的一片簇拥。

如果有时间,我会多说点其他发动机构造的平顺性的特点。然后让我们看看为什么V12发动机是最平顺的发动机,这也能解释,为什么S600,760, 劳斯莱斯,或者在一定程度上包括A8 W12,都是选择12缸作为这些顶级旗舰豪华车的首选,为什么不是V14,V16,V18?

V8是个很有意思的缸数,不同的点火顺序,不同的曲轴平面,不同的飞轮负载,出现完全不同的发动机特性。不要以为OHV发动机响应比法拉利,奥迪的慢,只是因为进气系统是OHV不是OHC?答案可不是这个。为啥有些V8的机器有着特殊的V8的声音,特别是老美的肌肉车上的V8,都和这个排列还有曲轴有关,但追根溯源,还是震动抑制为目的的机制不同。

楼主首先要再次声明一下,楼主既不是学机械的,也从来没有从事工程专业的任何工作,这篇帖子也只是以以往和我们车队的工程师讨论所得知的一些知识通过回忆写下来的,不是拿来当大学教材;十多年前学到的东西难免记忆会有偏差,如有补充请真正的专业人士用理论补充。我尽量说得简单明了,但这部分难免会有点枯燥,请斟酌后再阅读。

开始这部分内容之前,如果对4冲程内燃机4个冲程和各个部件名称还不太明白的坛友,请移步百度,不然理解起来可能有些无头绪。

4冲程内燃机每四个冲程作为一个完整工作周期,在这个周期内,活塞完成两次从上止点通过下止点再回到上止点的运动,链接连杆的曲轴在这个周期内转了两转,1转是360度,2转就是720度。而四个冲程中,排气,吸气,压缩这三个辅助冲程并不产生任何动力,如果没有做功这个冲程,发动机不会产生任何动力;事实上,这三个辅助冲程不仅仅没有干什么活,还吃掉不少能量,特别是泵吸损失。先来看一张我在网上找到的图,懒得自己画了,说实在的自己也未必画得对,还能免得被人碰。

简单来讲,这张图把一个周期放大来看,横轴是曲轴的转动角度,一个周期720度都覆盖了;纵轴是活塞在这一个周期内受到扭力的变化,或者更准确的来说是连杆的扭力。大家可以暂时先无视两条虚线(特别是气体曲线,等到之后我讲到容积效率的时候再回来讲这条曲线吧,在这里先做个伏笔),看那条用实线表示的结果曲线就可以了。这里就能看出来,一个做功周期内,汽缸动力输出是不平均的

下面这张图能更加直观一点。

为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机?

所以,当一台发动机运作的时候,产生震动的主要杀手就是因为这个不平均的内部扭力。当然如果我们可以把发动机做得很重,而发动机的动力很小,就不会有震动的问题了,就好比你用拳头垂你家的柱子。显然这不符合设计,发动机不可能无限重而马力输出又是宣传利器。

事实上,问题还远比这个更复杂。上面两张图描述的活塞受理还是上下方向的,但发动机内部除了活塞,属于震动制造大户的还有连杆,曲轴,凸轮这几个大家伙,小家伙就更多了,比如:若干个气门,若干个气门顶杆,正时皮带,气门弹簧,除了活塞的扭力,发动机内部这些大家伙(我们可以暂时忽略小家伙)的运动方向有些是横向的,有些还是围绕轴心做周期运动,所以我们要考虑的震动抑制不仅仅是活塞的上下方向,还需要考虑横向的震动。

有问题我们不怕,物理老师不是教过我们如果有震动波,我们施加一个相同频率相反振幅的震动波去抵消不就可以了抵消震动了嘛,用知识来武装自己的时候感觉真好~ 简单,让我们在边上再拼一个,问题解决,收工!

慢着,问题到这里可是才刚刚开始哩!如果在边上再拼上一个缸,直列二缸(暂时先不考虑V型或者水平2缸),我们的噩梦来了。两个缸的连杆链接曲轴,这就是说这台双缸机就是曲轴每360度点火一次。不明白?就是720度除以2,因为缸有两个,而链接曲轴只有一根,一个缸做完功等曲轴转360度再让另外一个缸做功,这样点火才能平均。但是拆开双缸机你会发现,活塞其实是同上同下的。为什么,仔细想想就不难发现,第一个缸和第二个缸之间在4个冲程中间相差360度,但360度就是一圈啊,就是说为了考虑平均点火,两个活塞不能相向运动而只能是同向运动,就是说同上同下(童鞋们,幻想着你的女神从你前面跑过,蹭~。。蹭~。。。蹭~。。。。应该可以理解两个有质量的物体同上同下不是什么好事了吧。。。咔咔,别想歪了,我说的是’辫子‘!)。同上同下的结果是,震动没有被抵消,反而因为活塞同向运动,反而变得更加糟糕。而且我们这个时候还没有考虑那些横向运动的连杆,考虑进去之后情况会更加糟糕。

这个例子只是告诉我们,事情不是我们想象中的那么简单。直列二缸规模化的应用现在也就是那些对震动不太在乎的摩托车上,菲亚特的TwinAir震动也不小,但好在排量小,内部的铝制零件重量轻。

那我们现在来看看我们日常最常接触到的直列4缸(L4)这个布局,看看情况怎么样。

在将L4机器之前,先解释两个名词,不难懂但必须明白,才能看下去下文。

一级震动:震动源的震动频率和发动机的输出转速一致

二级震动:震动源的震动频率是发动机输出转速的两倍

这里让楼主问一个问题,看看是不是有好好的学习上面的内容。问:如果是L4发动机,点火角度是曲轴旋转多少度?

答案是:180度。

那就是说,每个活塞和其他活塞的相对位置可以是曲轴旋转180度。180度正好是半圈曲轴,也就是说,四个活塞,可以同时两个出现在上止点,两个出现在下止点。 这就给工程师一个首先解决活塞相互平衡,抵消震动的机会。如果我们从侧面看,从左往右分别是1,2,3,4号缸,1和4同时出现在下止点,2和3同时出现在上止点,这样至少在上下方向上两两相抵消,最大的问题貌似解决了。真的解决了吗?没有!

楼主累了,明天继续吧。

是不是太枯燥了,大家给个意见。

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第二季 EP2

楼主在这里给大家拜年了,吃吃喝喝但并没有忘记大家。楼主现在是坐在床上抱着电脑继续给大家宣传科普知识。

4缸发动机继续。。。。

上回说了一半4缸发动机。在结尾部分楼主太困,潦草结尾,没有好好解释为什么1,4和2,3缸是成对的出现在同一个上、下止点,读起来有些‘就是这样,没解释’的感觉。楼主很多年前还是小白的时候,就是遇到过很多资料也是这样写作态度写的,光写结果,没有‘为什么可以出现这样的结果’的解释,深感这个过程的痛苦,所以楼主这里废话多,不是我本人废话多,目的还是希望哪怕用多一点的废话,也要把问题解释清楚给大家。既然楼主在这里开了这个科普的头,我就要对大家的科普效果负起这个责任!

话说每个活塞和其他3个活塞的相对位置是180度或是180度的倍数,而180度正好是半圈曲轴旋转角度。

“*******************

楼主啰嗦小提示:这里再做一个解释 --- “曲轴旋转角度”。这个定义很要紧,在以后关于发动机的很多地方都会用到这个概念,比如进排气正时,点火正时,反正楼主再啰嗦一句,明白的童鞋可以忽略。

发动机几乎所有部件,活塞,连杆,气门和顶杆,喷油系统,点火系统。。。等等都是属于辅助部件,所有的这些部件都是为了曲轴旋转输出动力而服务的。所有的部件都是和曲轴的运转的速度或频率成关联,因此在工程设计上,各个部件的相对位置,都以曲轴的旋转角度来描述。我们有时会听到,进气气门提前5度开启,点火提前角15度,活塞过上止点14度。。。都会用到这个相对曲轴旋转角度,或者相对曲轴位角度。

*******************”

工程师现在有了4颗活塞,而且可以两两相配对。这时候,1和2,3和4正好可以以相反方向做运动。放大1和2活塞,当1向上时,2向下;这样就解决了我们之前看到双活塞发动机的‘同上同下’的问题,这回总算是可以用一个上行的活塞去抑制一个下行的活塞,在垂直的方向上,这个震动消除了。这个是1、2缸,那3、4缸里面到底是3还是4号缸和1号缸同向运动呢?

答案大家已经知道了,那么为什么不是1、3而是1、4同时出现在同一个水平面呢?这个也不难理解啦。楼主刚刚上面说道1、2缸现在算是在垂直方向上面消停了,这个是假设1、2缸是作用在同一个点上面,但情况却是:1和2号缸的连杆作用在曲轴上并不是一个点,而是在曲轴的两个点。大家可以看下面这张图。

当两根连杆作用不同的点,那就会对曲轴的1和2链接施加两个相反的力,但这两个力是以两个链接点中间的轴承为旋转支点,就是在工程学上说的“端到端震动”或是“端到端扭力”。这个东西可不是什么好东西,解决的办法就是另外两个汽缸做出一个相反的端到端扭力来抵消1、2缸制造出来的端到端扭力。换句话说,就是1、2缸要把曲轴顺时针转,那3、4缸就要弄出个力让曲轴逆时针转。要3、4缸制造这样的力,就注定了4号缸和1号缸必须在同一个高度而不是3号,同理,2,3要同水平高度,因为1和4,2和3号活塞相互相差180度或是180度的倍数。

呼,总算是大功告成了,垂直方向的力也平衡了,曲轴端到端震动也解决了,貌似所有的看上去都是那么美了。N20簇拥们看到这里该欢呼雀跃了,这样平衡了,不是很好吗?凭什么说我们直列4缸机不如直列6缸啊?凭什么?6缸的不就牛逼了2个汽缸吗?少2个缸的动力,我们用涡轮来补足!我们没震动!

静一静,静一静!大家听楼主说~~~。。。。上面说到的这些,还只不过是一个开始,直列4缸发动机的震动楼主还没罗列完呢~~

翻翻楼主上面的文字,请翻到“一级震动”和“二级震动”。楼主打了这个伏笔,就是在这儿用的!讲到现在为之,4缸发动机消除的垂直方向和端到端震动,还只是一级震动!因为他们出现的频率和曲轴的频率一样。万事都有个但是呢!

如果大家仔细观看上面4缸发动机的透视图,我们沿着曲轴方向侧面看发动机(这时候看曲轴就是一个圈了,也只能看到一号汽缸的侧面)。活塞是通过连杆与曲轴链接的,连杆的两头具体是怎么链接连杆的请参考上图。让我们来放大一下这根曲轴,分析一下随着活塞的不同冲程,它是怎么产生震动的。

假设活塞1在上止点前90度,继续上行做压缩的冲程,在上止点的时候火花塞点火燃烧混合气体,然后把活塞往下推,很快的瞬间,曲轴转了90度,这时候连杆对曲轴的力矩最大(曲轴的侧视平面与水平面平行,而连杆几乎和这个曲轴侧面垂直);同时,我们看看相配对的2号活塞在这个过程中是什么状况:它刚好从下止点上来,曲轴也是旋转了90度。尽管曲轴都是旋转了90度,但1号活塞从上止点到90度位置过程中垂直方向上运动的距离,多余2号活塞,因为1号活塞连杆曲轴链接点扫过的是12点到3点的这90度,2号活塞连杆链接曲轴点扫过的是6点到9点!

尽管我们前面看到,1和2号活塞可以做到垂直方向平衡,但是我们发现,其实并不能!!!这个速度的不同导致的扭力的不同最终体现在了没从一个上止点到下止点,都会出现一次这样的情况。180度正好是一圈的一半,曲轴转一圈这个情况会出现两次,就是发动机的2倍转速,就是我们亲切的“二级震动”!不要小看这个震动,尽管比一级震动已经小一些了,但当N20这类更取向低转扭力的发动机,势必会用更长行程的汽缸,涡轮的使用不可避免的增加连杆和活塞的强度,进而增加重量,随着转速的提升,几何级提升的二级震动会导致这个二级震动更加的明显。除了点火间隔之外,这个二级震动是导致N20和N52内部震动源上的区别,而且是呈几何级递增。这里先说一下,N52是完全内部平衡的发动机,理论上为零二级震动!震动的区别就在这儿!这也为啥世界时至今有3升的6缸,但却很少有超过2.5升的4缸。排量越大,震动越厉害。

工程师的智慧是无限的,也不是说对这个二级震动完全没有办法,工程师想出了一个办法,最大程度抑制这个二级震动。大家注意,这个仅仅是抑制而不是完全消除!所以N20的震动是无法和N52相提并论的,这也就是我所说的“5系这样的行政级房车,就该用6缸才搭配他应有的气质,而不是装上那颗振振滴4缸”。抑制直列4缸二级震动的办法楼主下集再简单说一下。

楼主今天暂停在这儿。睡觉去了,明天还要继续出去玩呢!

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第二季 EP3 写于2月11日夜

楼主再不上来更新就该打屁股了,这么久都没上来更新这个帖子,实在说不过去。

被删帖子给闹得,突然没了动力了,出去玩了几天,昨天回来也该收收心继续福利大家。闲话少说,下面继续诲人不倦

上回讲到直列四缸发动机的二级震动。楼主在网上偷了几张图片,希望借助图片能更好得帮助大家理解。其实非常好理解,但是没有图实在太抽象。我们来对上一集来做个温故。

1. 这个是双缸的曲轴

为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机?

2. 这个是四缸的曲轴图

为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机?

让我们从曲轴的侧面来看,顺着曲轴的轴心从一段看另外一段,我们看到的是这样的一个形状。

如果结合在EP2中那张图,大家就能明白四个活塞的相对出现高度的位置,1和4缸永远重合,2和3缸永远重合。活塞成双成对的上下 (2和3,1和4而且都是沿着曲轴一半处对称)所以端到端的一级震动就抵消了。

好了,现在让我们来看难理解的二级震动的产生原因。这个也是大家在和楼主抱怨难懂的地方。

为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机?

不要把上面这张图理解为一个发动机的四个活塞,其实就是两个相邻的活塞在不同的曲轴角度的两种情况。

假设这是1,2号两颗活塞,位置高的是1号,位置低的是2号。往复运动的活塞运动规律告诉我们,当活塞到达最高处之后必定往下运动,反之亦然。左边的这个情况正好反映了这个瞬间。问楼主为什么知道1号活塞到达了最高点要开始往下运动?其实楼主也不知道,楼主是看到曲轴的侧视图,发现曲轴是和水平面垂直的,由此判断1号活塞到达上止点,2号到下止点。现在我们来看右边,假设曲轴转过。。。。看着曲轴逆时针转动,大家随便报个数字。。。45度吧。。。好,重点来了!我们看到了两对平行的白线了吗?大家有没有发现上面的两条比下面的两条宽?有木有?!宽了399,有木有(咔咔,玩笑)? 问题就出现在了这里!如果我们真的能完全平衡,这两对白线应该是一样宽的。是不是楼主有诈?故意找个有误导的图来骗骗大家?这个你们自己回去用数学推导一下就知道了,连杆和曲轴的链接点的运动轨迹是正圆,在上止点的时候这个时候切线的斜率是0(水平),有木有?不是理科生也能理解吧?随着转过一定角度,比如15度,那么切线卸率就是tan15 (初中三角函数)。。。以此类推,而活塞总是上下运动而曲轴总是圆周运动,1、2以及3、4两个汽缸之间就不可能取得完全的上下平衡,之间的轨迹矛盾就不可调和,而曲轴可不管这些该上上该下下;这个震动的频率是曲轴的两倍(一个360度曲轴旋转有两次这样矛盾的情况出现),直列四缸发动机的二级震动就出来了。而且,随着转速的增加,排量的增大进而带动活塞质量的上升,二级震动会越来越明显。这也就是为什么,我们很少见到超过3L的直列四缸的发动机。保时捷944上面那台估计是楼主见过最大的4缸民用机了。而且如果冲程长的机器,这个震动愈发明显。为啥?冲程长就是曲轴连杆栓的圆周运动的周长比较长,只有周长大了,活塞的上下运动行程才能变大(另外一种方便的增加排量的办法就是换大号曲轴,不一定要扩缸的直径),周长越大,这个矛盾就越激烈,二级震动越大。这样讲大家能明白了吗?要是再不明白或者不清楚或者认为楼主的解释有错误,欢迎指出!

矛盾是出来了,工程师就得解决啊,工程师想出了一个办法。我们这儿不是有两对小冤家麽,各自闹矛盾,那就弄两根平衡轴,解决各自产生的这个二级震动。每根平衡轴上面有个砝码,其实平衡轴单独运行是用来制造震动的,但是这个震动就是用来抵消存在的二级震动,因此不能做到一根上面,不然就自我抵消了,必须两根。既然是两根,最省空间的就是上下排列。两根相反方向旋转,速度是和二级震动频率一样的速率。这也就是超过2L的直列4缸发动机几乎都配备了双平衡轴,用来制造震动而消除震动。这平衡轴的概念其实和钟表业的陀飞轮有相似的思考,都是用来制造误差(震动)来抵消误差(震动)。既然设计出来是为了产生震动,那么这两条轴的加工精度就要求非常高。再精密的加工也不可能完全抵消,如果我们考虑汽缸运行的扭力的不平顺性,不是正弦曲线,就能完全抵消,楼主这样说还不考虑重加速或减速时候的活塞扭力情况呢。不同汽缸数发动机扭力平顺性请见下图:

为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机?

绿色的是单缸机,紫色是四缸,黑色的是偶数点火的8缸。看看就知道了,8缸比4缸在扭力输出上更线性,就是我们常说,缸数越多,底气越足的说法是哪里来的! 8缸有很多可以讲,等楼主讲完直六和V6之后,慢慢道来。

希望上面温习的部分能把直列4缸(N20)的震动起因和抑制手段和大家交代清楚了。

好了,现在终于可以讲直列6缸(N52)了!在讲直列6缸之前,其实楼主应该讲一下直列三缸,从二缸到四缸,就是跳过3缸,留到现在讲的。

楼主这里加快一点步子讲3缸。让我们来看一下三缸的曲轴图。

1号活塞在上止点,假设这个曲轴是顺时针旋转,现在一号活塞正好点火做功向下运动,这个时候就对曲轴输出一个向下的力。和4缸不同,2号和3号活塞此时并不是在下止点而是离下止点或过下止点60度。那么2号活塞也和1号一样向下,3号过了下止点,准备向上。看下图。

由于1号和3号活塞是最两端的活塞,他们的震动将影响端到端的震动。但是不幸,1和3永远施加给曲轴两端的力是相反的,从而产生端到端的震动;而2号是曲轴的重心所以对端到端震动没有影响。这个端到端的震动不能忽略不计,因此需要平衡轴。既然是端到端的震动,那就在两段各产生一个相反的震动来抑制。工程师设计了单条平衡轴的方案,两头各一个大砝码制造震动,比如1号活塞对左边曲轴施加一个向下的力,平衡轴上左边的砝码就制造一个相反向上的力来对冲;右边的反之一样。

当我们看上面3缸曲轴侧面图的时候,我们看到因为三颗活塞相互相距120度,无论他们转动什么角度,重心都是在同一个点,就是中心点。所以如果不是曲轴是一条线而不是一个点,3缸发动机将不会产生一级和二级震动。那么一级震动(端到端震动)我们研究了,那么二级震动呢?如果我们只看活塞,先撇开连杆和曲轴,三颗活塞相隔120度,他们的重心其实永远在同一条水平线上,而侧向的震动(现在看的是连杆重心)也保持在一条直线上,所以二级震动是相互抵消的。

要研究直列6缸发动机就得先看直列3缸的震动分析。为什么?直列6缸其实就是两个直列三缸对称的排列而已!看图:

研究万直列3缸的震动特性,我们来看直列6缸。

3缸会产生端到端震动,算一级震动而没有明显的二级震动;如果像上面那么排列,我们就会发现,如果不加入平衡轴,其实两个3缸发动机的端到端震动也能相互抵消! 也就是说:直列6缸发动机能内部抵消端到端的震动,而同时没有侧向的一级、二级震动!!!这就是为什么,直列6缸是完全的震动内部平衡,直列6缸特别的平顺,而且从多缸汽车被发明以来,一直在被使用的排列解构。大家翻翻汽车史,几乎直列6缸都是伴随这本历史一直到今天的。这是通过精确的物理和数学计算得出来的,是完全的自我平衡,无需不可靠的平衡轴,不是大家想当然的觉得N52是4缸的N20多两个汽缸这么简单的事情。高级货(L6)首先是建立在理论的高度上,并通过长期实践经验得到验证的。所以,那些买了N52的坛友,不要为宝马出了N20而开始唾弃自己的N52. N52天生的贵气(无震动可抑制和比N20更小扭力发力间隔带来的底气)不是N20可以比拟的,所以在中级行政房车上用N52比N20更能体现出5系该有的平顺的质感和高档感。你们买5系不就是冲着它的定位去的嘛,干嘛再挑一颗自贬身价的动力系统呢?N52的镁铝合金技术的先进性也不是N20可以比拟的,这个留到以后再讲。

再多说一句,N52(530Li)和N20(525)之间的对比的不应该是涡轮好和自吸好的对比,而是4缸和6缸对5系带来行驶质感上变化的对比,进气方式完全没有讨论的必要。530Li领先和525Li豪华,相差3万的差价,换来的是质感的整体数量级的提升,我个人认为是非常值得的。

如果今天你对楼主所说的将信将疑,你可以去车行拿两台车来对比一下。一定要先开530,再开525,注意右脚脚掌下油门踏板的震动区别,反复多换几遍,千万别急加速,就静止起步或低速行进中中度加速,你就能很明显的体会到楼主上面所讲的震动区别了。现在抑制震动的办法还有用吸震能力更好的副车架和链接套间,能过滤掉一部分震动传到车架上,也算是功不可没了。

楼主讲到这,算是把开篇N52/N20之争的目的解释清楚了,也可以自我安慰算是功德圆满了,当然大家选车还是自己做选择,我只是从另外一个角度给各位准备购车的车友一个思考的方式。

【Sean的回答(38票)】:

谢邀。

理论上 @王海 说的,我赞同。不过我不想摆一堆公式,感觉好难懂。试着换个通俗的说法。

不同的发动机,在其他方面水平接近的情况下,影响平顺性的因素,主要是缸数。

说说原因:

发动机的几个气缸,是按先后顺序做功的,目的是保证动力输出的连续性(当然也为了避免发动机原地跳高 - - )。

由于发动机的活塞做的是往复运动,而且速度不断变化,所以活塞、连杆和曲轴上都存在很大的惯性力,这些力会给发动机和车身带来振动。曲轴只有一根,所以惯性力的作用效果最终取决于合力。在多缸发动机上,多缸之间的间隔可以抵消这种惯性力。如下图,不同气缸的活塞,由于有做功角度的间隔,在同一时刻,对曲轴的力的作用方向不同,因此几个力会有一定的抵消作用,从而在整体上抑制了这种振动。也就是我们说的转子(曲轴)动平衡。如下图:

为何六缸,八缸发动机的平顺性优于四缸发动机?

发动机缸数多的情况下,这种动平衡容易达到更好的效果。也就是常说的,6缸、8缸的平顺性要好于4缸。这是振动力学的分析得出的,不是我瞎说。发动机缸数多的情况下,这种动平衡容易达到更好的效果。也就是常说的,6缸、8缸的平顺性要好于4缸。这是振动力学的分析得出的,不是我瞎说。

我估计有人要在评论里说我没有完整的论述为什么6缸和8缸好于4缸。写这个需要摆很多公式,我不确定在知乎上是否有写这些公式的必要。先这么多吧。

PS:平顺性最差的车是什么?单缸拖拉机。

【王海的回答(16票)】:

内燃机动力学中提到过,单缸曲柄连杆的往复惯性力可以分解为一阶二阶高阶等成分,分解方法即是傅里叶级数分解。而高阶往往因为太小可以忽略,而一阶二阶无法忽略,二阶往复惯性力缸数大才能相互抵消。还有,听说最好的是直列六缸,完全可以抵消二阶往复惯性力。

以上只是课程的内容,不是工程具体情况,请酌情

【陈安的回答(2票)】:

一般6缸8缸都是V型排列,有一定的夹角,并列的缸体能互相抵消震动,发动机就平顺很多,而4缸发动机的结构一般是直列垂直排序,活塞做功震动就直接传递出来。

【Classicriver的回答(1票)】:

单缸发动机曲轴转两圈做一次功,两缸是曲轴转一圈做一次功,四缸机是曲轴转一圈做两次功。也就是曲轴做一个圆周运动的过程中做功次数越多,发动机越平稳,不知道我说明白了没有。

ps:所谓缸数多仅指偶数

pps:以上说的是四行程发动机

【王一的回答(1票)】:

作为懂一点的非专家,怕说深了露怯。举个简单例子,你觉得四缸汽车和单缸的三轮突突哪个更平稳?

【李吵吵的回答(0票)】:

我咋觉得问题中奥迪的四缸发动机这么设计的目的是为了实现不同冲程长度的压缩和做功冲程,实现阿特金森循环,而不是减小发动机震动捏?

【知乎用户的回答(0票)】:

对应到电机控制里面,是方波输出与矢量输出的关系,

多缸对应矢量,更平滑。

【phoenix的回答(0票)】:

其实我想说,现在BMW ford 的三缸发动机的平顺水平已经足够好了,我觉得平顺本身问题已经不如过去那么巨大,相信大量的低缸数会代替V型,未来电动机当然更佳平顺了

【DukeSean的回答(0票)】:

楼上都是专业的专家呀,我不是,连爱好者都算不上,只是恰巧小时候也问过老爸类似的问题,老爸只是一个普通司机,不过他的朴素简洁但简单易懂的解说至今深深刻在脑海,如今他老人家已经患了老年痴呆,再也无法解答我的十万个为什么了,所以贡献出来,不算解答问题,只是记录。

他说:发动机是一个内燃机,汽油进去点燃,空气膨胀,把活塞推出来,就产生动力,通过齿轮带动轮子,车就动了,如果发动机只有一个缸,一个活塞在进进出出,还得提供足够的动力,你想这动静得多大?就像手扶拖拉机,嘭嘭嘭嘭的。如果有两个缸,两个活塞按顺序工作,当然就平顺多啦,四个缸就更好,以此类推。

所以我很小的时候就知道发动机缸越多越平顺。

为父亲感到骄傲。

【zongye08的回答(0票)】:

应该这么说,就汽车而言缸数越多平稳性越好(在一定范围内),汽车动力依靠气缸内的活塞往复运动,每一次活塞的运动都是一次动力的提供,当四个活塞的时候每90度有一个,六个活塞就是60度,八个活塞就是45度,在活塞轴转动速度,或者说发动机转动速度相同时,每一个活塞之间的间隔会小的很。提供动力更均衡,也就更平稳。希望有用

补充一点,这是最通俗易懂的了。

【谭超的回答(0票)】:

打开引擎盖 启动 分别在4缸和6缸发动机上各放一杯水 没为什么 这是物理定律

【张益民的回答(0票)】:

请听拖拉机:啪? 啪?啪?

小轿车:啪啪啪?

跑车:啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪 绝尘而去

原文地址:知乎

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