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拨开表象看本质 四缸比六缸到底缺少什么

  【汽车大世界 汽车知识】 今年7月,全新沃尔沃XC90正式上市,夺人眼球的不仅是XC90自2002年至今才更新换代,还有就是全新XC90全系搭载直列4缸双增压发动机,并且开创了在中大型SUV车型搭载4缸发动机的先河。紧随其后是宝马在9月发布4缸涡轮增压X5、X6,奥迪在12月发布全新4缸涡轮增压奥迪Q7,有越来越多的厂商在中大型SUV级别上使用了四缸2.0T发动机,今天我们就来聊聊这个现象。


    当年这些中大型豪华SUV进入中国都以8缸发动机标榜自己的身份地位,如今被国内汽车市场蹂躏的依靠4缸发动机降低售价。其实经常关注汽车行业的网友都知道,不同气缸数的发动机本身的制造成本并不会对汽车的最终售价造成大的影响,因为所占比例很小,影响最大的是汽车消费税。不夸张的说,中国的汽车消费税已经在影响全球汽车行业的发展走势。


    回到正题,这些豪华品牌汽车发动机从8缸换成6缸,心态尚能接受,但如今已经快要迈入全民4缸行列,实在是不能容忍。这些厂商在宣传新车时,基本都是用新发动机的功率、扭矩和竞争对手的6缸发动机持平、甚至超越,动力充沛,0至100km/h加速时间是XX秒。。。来掩盖发动机仓里是4缸发动机的事实。这次小编不讨论国家政策、不讨论4缸发动机的动力和6缸对比,我们要深入的说一说因两者构造的差异而产生的实质性差别,而且这些差别所产生的劣势是无法用其它技术弥补的。


    目前广泛使用的是四冲程活塞式汽油内燃发动机,四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程,完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程,曲轴旋转了两周——720°。由此可见,四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中,只有一个行程是作功的,其余三个行程是作功辅助行程。因此,在单缸发动机,曲轴每旋转两周内只有半周是用于气体膨胀的作用使曲轴旋转,其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然,在作功行程时,曲轴的转速比其它三个行程内的转速要高,所以曲轴转速是不均匀的,因而发动机运转就不平稳。采用多缸发动机可以弥补上述缺点,现代汽车采用最多的是4缸、6缸、8缸发动机。


    曲轴的形状和各曲拐的相对位置,取决于气缸数、气缸排列方式(直列或V形等)和点火次序。对直列四缸四冲程发动机而言,点火间隔角为720°/4,即曲轴每旋转180°时,就有一个气缸作功,其余三个气缸活塞都是辅助行程,也就是在消耗飞轮的动能。不仅如此,曲轴在作旋转运动,活塞、连杆是在上下往复运动,活塞在上、下止点时要改变其运动方向,而且是4个活塞、连杆同时在往相反方向运动。虽然曲轴每旋转180°,都有一个气缸作功,但需要明确指出,是在一个气缸作功完全完毕后,下一个气缸才开始作功。如果把这个过程放大,会发现曲轴在180°、360°、540°、720°(0°)这几个位置时,没有任何气缸作功,完全靠飞轮惯性使发动继续运转,没有扭矩输出,动力中断!由此引入一个概念,线性的发动机扭矩输出。


    为了让文章浅显易懂一些,在这里例举直列6缸4冲程发动机和4缸发动机对比,更常见的V形6缸发动机原理与直列6缸发动机类似但会复杂一些。直列6缸4冲程发动机点火间隔角为720°/6,即曲轴每旋转120°时,就有一个气缸作功。每个气缸完成一个完整的作功行程,曲轴旋转180°,但发动机点火间隔角为120°,所以很容易得出一个气缸在作功行程的2/3处(曲轴旋转了120°),另一个气缸开始作功,有60°的作功重叠区间。由此可见,直列6缸发动机在任何时刻都能做到连续扭矩输出,没有中断,比四缸发动机具有更线性的扭矩输出。


    说到这里,直列4缸发动机的硬伤已经凸显出来,没有任何补救办法,本文未提及的V形8缸发动机,气缸作功间隔角更小,气缸作功重叠角更大,扭矩输出比6缸发动机还要平顺。在技术条件相同的情况下,发动机的震动与气缸是奇数还有偶数关系并不大,而是主要受气缸做功间的点火间隙影响。举例来说:相同技术条件下,5缸发动机(点火间隔144°)的震动一定比4缸发动机(点火间隔180°)小,但要比6缸发动机(点火间隔120°)稍大。这也可能是某几个比较任性的车企还在生产直列5缸发动机的原因之一吧。还有就是日产的VQ20DE发动机,2.0L的排量却采用V形6缸布局,也是其为了提高发动机运行时的平顺性。


    最后,对本文观点感兴趣的网友可以尝试思考一下60°、90°夹角的V形6缸发动机的作功间隔角和90°V形8缸发动机的作功间隔角,还有就是大众15°夹角的VR6发动机的作功间隔角,会很有意思。
今年7月,全新沃尔沃XC90正式上市,夺人眼球的不仅是XC90自2002年至今才更新换代,还有就是全新XC90全系搭载直列4缸双增压发动机,并且开创了在中大型SUV车型搭载4缸发动机的先河...
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