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  • 1 # 惠聰淘車

    如果聽到V6、L6時你的心裡會有漣漪,那你一定是對汽車有著足夠好奇心的同學。事實上,關於六缸機的傳說,這麼多年來一直不曾斷絕。

    「六缸機是高檔汽車的象徵,又安靜又舒服!」

    「三缸機開起來抖得像地震一樣!四缸機也不如六缸!」

    這些傳說實際上都有著深刻的理論基礎,接下來……逆著知友們的習慣……我們先看看為什麼,再問是不是。

    發動機對於汽車而言,是一種輸出動力的機械,用「心臟」作為比喻再形象不過了。但大多數人可能並不熟悉它的另外一種定義:一種將往復運動轉換為旋轉運動的機械。汽油的燃燒是意義上的「爆炸」,氣體的能量釋放伴隨著體積的迅速膨脹,本是非常無序的。我們不太能指望將一個沒有方向性的「爆炸」過程,轉換成有方向的旋轉運動。

    工程師說,我就偏要有!於是就有了這個。

    我們常說的「四衝程」,指的是發動機做功的整個迴圈。每次做功前,首先讓活塞下行,開啟進氣門引入新鮮空氣和汽油;此後讓活塞上行,關閉氣門形成一個密閉空間,將混合的油氣壓縮到極限;完成前兩步準備以後,點燃汽油讓膨脹的氣體推動活塞下行;最後開啟排氣門,讓上行的活塞將廢氣排出氣缸。

    不論是活塞的往復還是曲軸的旋轉,都是種簡單的運動,然而有了搖擺的連桿,這兩種運動就得以建立起復雜而確定的關係。

    這種關係,正是我們想要從汽油當中索取的能力。

    你肯定已經注意到了,整個迴圈只有第三衝程才是汽油釋放能量的視窗,而其他三個衝程都由曲軸帶動活塞消耗殘存的能量。那麼問題就來了,第三衝程活塞給曲軸造成的衝擊力,豈不是要比其他三個衝程大很多?確實如此。

    工程師說,四個衝程三個不做功,明顯是一缺三!再找三個氣缸就可以湊一桌麻將了!於是,就有了四缸機。

    為了方便描述活塞和曲軸的運動,平時我們用曲軸轉角對相位進行定義。一個工作迴圈活塞往復兩次,曲軸旋轉兩圈,一共轉過720°,每個衝程就是180°。由於四個氣缸均勻點火,每個氣缸的相位偏差也剛好是180°。

    曲軸的受力每180°出現一個壓力波峰,但氣體能量的釋放卻有自己的過程——即便是電壓的跳動都難以是階躍的變化,更何況是可壓縮的氣體。這意味著在整個做功迴圈裡,曲軸從受到1次衝擊變成了4次,但衝擊依舊是衝擊,並不是平穩的受力。只不過當發動機的轉速從1000r/min提升到6000r/min時,曲軸轉過180°的時間從0.03s降低到了0.005s,衝擊更加密集,點火燃燒的壓力波峰都快能連成一條線了,我們也就能感受到越來越平順的結果。

    轉速太低的話……還記得停車怠速為什麼抖動得特別厲害嗎?這就是原因之一了。

    當然了,氣缸的數目越多,相同的發動機轉速下點火頻率更高,無限數目的氣缸,理論上可以讓曲軸在每時每刻都受到恆定的力,簡直不要太穩。僅從點火頻率來考慮平順性的話,六缸機顯然要比四缸機好上很多。

    具體的變數意義就不解釋啦,反正大家也不喜歡看。但這公式很清晰的描述了活塞的往復運動,實際上是一種簡諧運動。

    簡單說來,活塞在氣缸內的上、下極限位置速度是零,但加速度最大。在從上往下或從下往上運動時,加速度慢慢減小,而速度是增加的。在某個臨界點時速度達到最大,加速度變成零,過了臨界點以後開始受到反向加速度,速度又再一次下降至零。活塞的加速度與自身質量的乘積,就是其往復慣性力;同理,曲軸在旋轉的過程,運動和連桿有直接聯絡,其自身的質量也會形成旋轉慣性力。

    問題出在哪裡呢?

    前面我們提到了氣缸數目和點火做功的關係,多個氣缸對外輸出的總轉矩,就是所有氣缸轉矩的疊加。為了讓輸出平穩,點火間隔都是均勻的,序列內每間隔兩個氣缸相位就相差360°。以四缸機為例,點火順序為1-3-4-2,如此,第1、4氣缸的活塞就成為一對,相位相差360°;第2、3氣缸的活塞則成為另一對,相位也相差360°。這意味著,每對氣缸中的活塞,永遠都處在相同的位置,即使他們在處在不同的衝程。當第一氣缸中的活塞下行時,第四氣缸也相應下行,而第二、三缸都同時上行,完全對稱,並不會因為活塞的上行或下行,導致整個發動機隨之跳動的情況。而以曲軸中心為支點,前後兩端受力剛好是均勻的,也達到了活塞內部的和諧。

    這個效果,就可以理解為是一階慣性力和一階慣性力矩的物理作用,只是他們已經平衡。如果只有三個氣缸呢?兩邊的活塞一對,中間的活塞單幹,看起來是平衡的……

    三缺一平衡個啥?一對二的難道不是鬥地主麼!氣缸軸線上的合成慣性力是平衡的,但是慣性力矩卻無法抵消,這是三缸機特別抖的主要原因。

    四缸機和六缸機看起來都成雙成對,一階慣性力和一階慣性力矩都能完美抵消,但遺憾的是,還有二階慣性力。

    任何相關的教科書,在種種看圖寫作以後,都會把活塞的運動速度說成這樣:

    其中α指的是連桿和曲軸中心線的夾角,λ則是指曲柄連桿比,對於特定的機型它是一個常量,通常小於1。初中的數學知識告訴我們,這個公式也可以寫成這樣:

    發現了嗎?以排氣衝程為例,活塞從下止點往上運動到上止點時,前半段α是個鈍角,那麼,sinα為正,cosα為負;而後半段α是個銳角,sinα和cosα都為正;也就是說,後半段的值肯定大於前半段,活塞在氣缸上半部分的運動速度,平均起來要大於氣缸的下半部分。

    換句話說,活塞隊上半場夢遊,到了下半場突然開始了跑轟戰術!過分!

    於是當第1、4氣缸開始下行,走到1/2位置時,第2、3氣缸上行還未達到1/2位置。兩對活塞的位置、速度、加速度,在豎直方向上實際上並不對稱。這種因為向上、向下運動差異造成的振動,也就是二階慣性力的效果了。

    功率較小的四缸機,二階慣性力的效果並不明顯,而高功率的機型,或者是近些年為了降低油耗而存在的Downsizing,透過增壓造就了許多升功率奇高無比的機型,就需要平衡軸來抵消這個二階慣性力的作用。

    那麼直列六缸機是什麼情況呢?它可以看成是兩臺組合在一起的三缸機,往復慣性力完全平衡,而兩臺三缸機的往復慣性力矩則剛好相互抵消,全方位無死角。可是,當氣缸數再往上增加到八缸、十缸的時候,如果採用直列方案的話,常見的整車是沒有足夠的空間的,因而會使用V8、V10的方案,這種形式並無法得到「天然抵消」的效果。

    所以,即便說氣缸數目是某種意義上的豪華與奢侈的象徵,但六缸機才是完美的選擇。

    看起來,六缸機比起四缸機,實在是非常穩了?

    並不全是。如今它的地位,正在受到挑戰。

  • 2 # 大嘴猴大嘴猴

    下面由我來為你回答這個問題

    說五年後6缸發動機還會不會存在,我覺得會,因為五年時間不是很長,不會直接淘汰掉,別管直列6缸還是V型6缸,都不會被淘汰,而水平對置6缸,那可是保時捷911的核心啊,保時捷911沒了水平對置6缸,那還怎麼玩兒操控了。

    現在V10發動機各大廠商基本不用了,要麼V8要麼V12,再過去幾年,大排量發動機還會有的,因為發動機就是一輛車的靈魂,如果勞斯萊斯不用V12 ,換上一臺更小排量的發動機,那它就不是勞斯萊斯了,還有各大超跑廠商,V8都是最小排量的了,超跑哪裡會讓你興奮?聲浪啊對吧,聲浪為啥那麼好聽,因為排量大缸數多啊,排量小缸數少,那聲浪怎麼調教都是白費,永遠都調教不出大排量聲浪的那種感覺。

    所以說五年後V12不會消失,那6缸機更不會消失了,因為每個廠商都會有一款車型裝配大排量發動機,上面說到的保時捷水平對置是核心發動機,而直列6缸是寶馬的核心發動機,放心吧,大排量發動機會一直有的,如果沒有大排量發動機,那還造啥汽車了。

  • 3 # 開著大奔賣白菜

    肯定會存在…只是中國會越來越少 …我們國家有個很神奇的東西叫做排量稅…v6發動機基本都是在3.0 稅要高不少 在美國這種汽車文化比較發達的國家 小排量渦輪增壓發動機永遠替代不了大排量v6發動機…所以不用擔心v6會消失…只是我們中國可能會越來越少了

  • 4 # 玩車教授

    六缸發動機會長期存在,只是越來越稀有。

    保護環境、節能減排已成為人類的共識,作為廢物排放大戶的汽車必須做出改變:八缸變六缸、六缸變四缸、四缸變三缸,甚至更進一步,換裝電動機徹底革了內燃機的命。於是賓士和寶馬推出了四缸的S級、7系,保時捷鼓搗出了純電的Taycan,曾經視V8為尊嚴的凱迪拉克,全系(中國產)搭載2.0T四缸機還得在高速狀態下悄咪咪地停掉兩個缸。

    大排量多缸發動機在逐漸減少是不爭的事實,但你要說它會在短期內絕跡,這是絕對不可能的。

    人類開發和使用內燃機的時間超過了一個世紀,從穩定性和燃料獲取來源看,內燃機在相當一段時間內仍是最佳的動力來源。普通車用四衝程內燃機以活塞、曲軸和連桿為主要結構,這種設定下的內燃機有一個特性:氣缸越多,出力越均勻、平順性越好(或者說更容易把平順性做好)。因此高效能汽車品牌均搭載多缸發動機,如:布加迪的W16、法拉利和勞斯萊斯的V12。

    六缸發動機也有許多廠商在用,甚至成為某些品牌的圖騰發動機,如寶馬和保時捷。假如寶馬宣佈3系(M3)將拋棄直列六缸發動機,保時捷911不再搭載水平對置六缸發動機,你看粉絲答不答應。

    別說5年,即使在更遙遠的將來,六缸發動機仍將存在,就像電子錶出現,傳統的機械錶仍然沒有被淘汰。只不過,它可能會變得如勞力士一樣只有少數人能擁有。

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