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单缸、双缸、三缸、四缸,发动机气缸数真的是越多越好吗?
时间:2022-03-17浏览:2022-03-17

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所谓气缸数量,是指单个发动机拥有气缸的个数。我们常见的汽车发动机,气缸数量有单缸、双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十缸、十二缸等,最多的是十六缸。单缸、双缸发动机一般应用在摩托车上,五缸、十缸发动机在汽车上比较少见,沃尔沃曾经长期使用五缸发动机,而奥迪现在还有一部分车型使用五缸、十缸发动机。历史上还曾经出现过七缸和九缸、十一缸发动机,不过它们是星型布置的,一般应用在早期的飞机上,应用于汽车的很少。

纵观汽车发展历史,发动机气缸数量经历了--的一个发展历程。早年卡尔本茨发明第一辆汽车的时候,使用的是一个单缸汽油发动机;之后随着汽车技术的高速发展,汽车对发动机动力的更高需求,发动机气缸数量也越来越多,从单缸发展到双缸、四缸、六缸,甚至发起了一个气缸数量的军备竞赛,在上世纪六七十年代,六缸、八缸、十二缸发动机随处可见;不过随着发动机技术的发展,升功率逐渐提升,小排量发动机也可以发出大动力,再加上上世纪七十年代的石油危机,让人们对汽车降低油耗有了刚性需求,所以发动机气缸数量与排量也降低了,直到现在稳定在以四缸为主、三缸、六缸为辅的一个局面。


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在这里老侯首先给大家普及一点发动机气缸直径与行程的知识。发动机排量就是气缸直径与π与行程的乘积,所以气缸的直径与行程越大,发动机排量也越大。对于柴油机来说,柴油在气缸中燃烧时是多点同时燃烧,并且是一个边喷边燃的等压燃烧过程,所以柴油机的气缸直径可以做得很大,有些船用柴油机的气缸直径甚至可以超过一米。

但是对于汽油发动机来说,它的缸径与行程是不能无限增大的。汽油在发动机燃烧室中是用火花塞点燃的,火焰是从中间向四周传播的。如果气缸直径太大,末端的可燃混合气在火焰前锋没有达到前就自行发火燃烧了,形成了爆燃,对发动机是有害的。所以汽油机的气缸直径不会做得很大。在早期发动机压缩比不是很高的时期,气缸直径最大可以做到110mm,比如解放6102发动机,气缸直径102mm;东风EQ6100发动机,气缸直径100mm。而现在的汽油发动机,气缸直径基本不会超过100mm。比如普拉多27气缸直径是95mm,在现在的汽油发动机中是相当大的。这样就限制了汽油机单个气缸排量不会很大,现在很多汽油发动机都把单个气缸的排量稳定在0.5L左右,这是一个比较平衡的选择,可以兼顾效率与动力。

 

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气缸直径与活塞行程的比值,称为缸径行程比,它是衡量发动机动力取向的一个参数。如果缸径大于行程,发动机效率低下,但转速极限较高,可以在高转速下发出较强的动力,一般用于赛车;普通的家用车发动机都是缸径小于行程,这样的发动机热效率较高,转速极限较低,更趋向于效率;缸径行程相等的发动机很少,说是动力与效率兼顾,但实际中更趋向于动力,比如丰田

现在我们再来说说为什么同样的排量,做成不同的气缸数量。比如同样的1.5L排量,有三缸、有四缸的,它们有什么区别呢?

在这里大家要明确一点,就是发动机数量越少,零部件越少,摩擦损耗越小,发动机的机械效率越高。此外,发动机气缸数量越少,气缸直径越大,燃烧室面容比越小,越容易提升热效率;并且气缸直径越大,发动机在较低的转速下可以发出更大的扭矩。所以同排量发动机,气缸数量是越少越好。比如同样2.0L的发动机,四缸机就比六缸机动力性更好,油耗更低。现在基本上看不到2.0L六缸、2.5L六缸的发动机了,他们都已经被四缸机取代了。

 

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而三缸发动机比四缸发动机少一个气缸,相应的凸轮轴、气门、活塞连杆等都少一套,所以三缸发动机在热效率、机械效率、动力性方面,都是强于四缸机的。这也是这些年三缸发动机应用越来越多的重要原因之一。客观来讲,同等排量下,三缸发动机确实比四缸发动机更优秀,是符合节能减排、降低油耗的大趋势的。

大家对三缸发动机最大的担心是抖动。其实这一点大家多虑了。以现在的发动机技术,可以很好地平衡发动机自身的振动,并且可以把发动机的振动与车身隔离开来,振动对驾驶的影响确实不大。现在已经有很多车型搭载三缸发动机了,比如宝马X1本田凌派、领克、沃尔沃XC40等,而丰田卡罗拉也在今年把1.2T四缸机换成了1.5L三缸机。未来在普通的家用车上,三缸机确实是一个趋势。新奇骏的悲剧,其实并不在技术本身,而是在媒体公关上,这方面就不再多说了。

 

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那么小排量发动机气缸数量是否可以做得更多呢?比如把1.5L发动机做成六缸,这样就不用担心发动机不平衡抖动的问题了。

这样做当然是可以的,比如F1赛车使用的1.6L发动机,就做成了V型六缸。不过这样的发动机,基本都是大缸径、短行程设计,发动机转速极高,效率低下,油耗巨高,并且磨损较大,发动机使用寿命较低,在家用车上是很不实用的。

 


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