1.6L排量的發動機為何不做成6缸8缸12缸?

她叫楊小颯

很多人都迷戀V6、V8、V12缸發動機,認為這是豪車或者好車的象徵,但他們不知道,其實汽車的歷史就是在縮減發動機氣缸的過程中進步的。

老車都是V8發動機

倒退80年,幾乎每臺汽車都是V8發動機,不是為了炫富,而是因為發動機的動力性能太弱,一臺V8發動機的功率輸出,很可能也就50匹馬力。那個時候,多一個缸就是多一份力量。

為何氣缸越來越少

氣缸越來越少,一方面是發動機的“技術發展”,讓單缸輸出的功率大幅度提升,廠商就有理由減少成本,降低氣缸數量了。要知道,每多一個氣缸,就要多一個缸套、一個活塞,進氣排氣系統、點火系統。這些都是成本。廠商降級成本是最大原動力。

1.6L發動機為何不做多缸處理

首先要說,1.6L發動機在F1賽車是就是V6發動機,過去F1賽車上使用2.4L V8發動機。這是因為,F1賽車要求高轉速發動機,發動機巡航轉要在18000轉左右,峰值轉速甚至超過20000轉,這種高轉速發動機就要求氣缸“小步快跑”,不能把壓力都給一個氣缸,必須多缸分擔。

日常汽車為啥不用多缸發動機

要知道F1賽車是不計後果的使用發動機的,多一個氣缸,就要多一套噴油系統,油耗也高得嚇人。我們日常使用的汽車,轉速最高不會過6000轉,日常巡航也才2000轉左右,這樣的轉速,兩三個氣缸就能輕鬆負擔,多缸只能降低單缸效率。又由於多缸多成本多重量,單缸功率損耗也會更大,所以不適用多缸發動機。


白希文

現在的汽車越來越趨向小排量,汽車廠商也研製了很多1.2T甚至是1.0T的發動機,這些發動機都是三缸或四缸的,平順性是比較差的。大家知道,排量越小越省油,缸數越多運轉越平穩,那麼汽車廠家為什麼不製造小排量多缸發動機呢?比如6缸的1.6L。今天我們就來探討這個有趣的話題。

首先我們來說說什麼是發動機的排量。

排量就是活塞從上止點移動到下止點所通過的工作容積稱為氣缸排量;它取決於缸徑和活塞行程。如果發動機有若干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。一般用升(L)來表示。對於同種類型的發動機來說,一般都是排量越大,發動機的功率和扭矩也越大,當然,油耗也更高。在中國和歐盟,還有一個高額的排量稅,所以,在這些區域銷售的汽車,排量越小越有優勢。這也是發動機排量越來越小的政策因素。

氣缸個數就是指單臺發動機有幾個氣缸的意思,汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。氣缸的排列方式一般有直列、V型和W型,水平對置發動機只在斯巴魯和保時捷上使用,轉子發動機一直沒有推廣。一般四缸以下的發動機採用直列方式,六缸以上的發動機採用V型排列方式,十二缸以上採用W型排列方式。在這些排列方式中,直列六缸發動機的平順性是最好的,振動也最小。只是受發動機長度的限制,在很多車上無法安裝。最經典的就是寶馬的直列六缸發動機。

那麼,問題來了。既然小排量發動機省油又便宜,多缸發動機運轉平穩,那麼汽車廠家為什麼不在民用車上製造和使用小排量的多缸發動機呢?比如說寶馬X1,使用了1.5T三缸發動機,很多比它排量小的發動機都使用四缸的,為什麼它堅持使用這種飽受詬病的三缸機呢?還有標緻的PSA1.2T直列3缸發動機、福特的Ecoboost 1.0T直列3缸發動機,它們為什麼不做成平順性更好的四缸或六缸發動機呢?而在F1賽車上,有使用2.4 V8的,有使用3.0 V10,甚至有使用1.5 V6的。這些發動機為什麼不能應用在民用車上呢?下面老侯就來分析一下這個問題。

1、發動機排量小,缸數又多,那麼發動機的缸徑與行程必然很小,發動機的扭矩就比較小,或者只有在很高的轉速才能出現較大的扭矩,這不符合民用車的使用要求。

比如F1賽車上使用的1.5 V6發動機,它的最大扭矩要在一萬多轉才會出現,最大功率出現的轉速更高。而普通的民用車是不可能把發動機轉速拉到這麼高的。據我所知,在民用車上使用小排量多缸發動機的車型是紅旗世紀星,它使用的是日產的VG20六缸V型、2.0L發動機,最大扭矩只有167N.m,是在發動機轉速4400轉/分時得到的,在這個轉速之下,發動機的扭矩很小,汽車加速無力,動力性很差。而現在的日產MR20直列四缸2.0L發動機,在4400轉/分時可以得到200N.m的扭矩,並且扭矩平臺相對平緩,汽車的動力性要好得多。

寶馬X1使用了1.5T的直列三缸發動機,它的最大扭矩是220N.m,最大功率是100kw;與它相近的是奔馳A級1.6T直列四缸發動機,最大扭矩是200N.m,最大功率是90kw 。可以看到,寶馬的三缸機無論是扭矩還是功率,都超過了奔馳的四缸機。如果寶馬將1.5T做成四缸機,發動機的扭矩一定會下降,汽車的動力性也會隨之降低,與寶馬主打運動、操控的風格不符。所以,寶馬寧可捨棄一定的舒適性,也要保證汽車的動力性。做成三缸是有原因的。

打一個不太恰當的比喻。三缸機就好像三個成年人在推一個轉盤,四缸機就好像是四個中學生在推一個轉盤,六缸機就像六個小學生在推一個轉盤。雖然六個小學生把轉盤推的比較平穩,但是沒有三個成年人推的有力。

2、發動機缸數越多,發動機結構越複雜,需要增加相應的曲柄、連桿、活塞、配氣機構、火花塞等,發動機的可靠性就會降低,發動機的質量和體積也會增大,當然發動機的價格也必然上漲。這不符合汽車輕量化的趨勢,對汽車成本的降低也是一個挑戰。發動機過大,對於發動機艙的佈置也是一個難題。

3、一般小排量多缸發動機要想發出比較大的扭矩和功率,就需要把發動機轉速提的很高。大家知道,發動機轉速越高,機械摩擦越大,發動機效率就越低。

一般的民用發動機熱效率在35%左右,而F1賽車使用的小排量多缸發動機熱效率最高只有30%。同時發動機的磨損增大,發動機的壽命會降低。一些賽車發動機幾乎是一場比賽就更換一臺發動機,對民用車來說是不可能做到的。

4、高轉速的發動機通常要求使用高標號的燃油,比如F1賽車發動機需要使用98號以上的燃油,對於普通的民用車來說,這是一個難以企及的高度。

小排量多缸發動機最主要的特性就是低速扭矩差,只有在很高的轉速時才能發揮出較好的性能。這在追求極速的F1賽場上沒有問題,但是對於普通的民用車來說,這就是不可克服的缺陷。這是不能在民用車上使用小排量多缸發動機的主要因素。其它如結構複雜、熱效率低等,都限制了這種發動機在民用車上的使用。其實現在的三缸機平順性做的也很好,只要我們加強對發動機的保養,儘可能讓三個氣缸工作均衡,一般情況下足以滿足人們的使用要求。小排量多缸發動機還是讓它在賽場上大顯身手吧!


老侯解車

發動機是汽車的心臟,也是我們在購車時最關注的一個方面, 發動機的性能直接影響力汽車的性能,也成為判斷車輛級別的參數之一。按氣缸排列方式劃分,發動機可以分為L(直列)型、V型、H(水平對置)型、W型。一臺發動機由若干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量,一般用L(升)來表示。

排量是發動機最重要的結構參數之一,它比缸徑和缸數更能代表發動機的大小,發動機的許多指標都同排氣量密切相關。通常排量大,單位時間發動機所釋放的能量(即將燃料的化學能轉化為機械能)大,也就是“動力性”好,所以那些越野車、跑車通常排量都相對較大。

缸數也是發動機的重要結構參數,通常來講,缸數越多,發動機平順性越好。當前,汽車發動機的缸數常見的有3、4、5、6、8、10、12、16缸。通常排量1升以下的發動機常用三缸,1~2.5升一般為四缸發動機,3升左右的發動機一般為6缸,4升左右為8缸,5.5升以上用12缸發動機。一般來說,在同等缸徑下,缸數越多,排量越大,功率越高;在同等排量下,缸數越多,缸徑越小,轉速可以提高,從而獲得較大的提升功率。

當下,1.6L發動機在國內屬於黃金排量,一般的家用車發動機都採用這個或更小排量。1.6L發動機基本都是4缸,那麼既然發動機缸數越多越平順,為什麼不把1.6L發動機做成6缸8缸12缸呢?這個在技術上是完全可以實現的,因為早在上世紀50年代,法拉利就曾把一臺排量為1.5L的發動機做成12缸,如今不這樣做,最主要的問題就是兩個字:成本。

從技術角度來講,我們知道,通常,發動機單缸容積在0.4L-0.5L,個別可以有0.6L的,如果單缸容積過大會發生爆震;而單缸容積過小,會使成本增加,結構件增多,一致性難度增大,相關機械問題噪聲問題等衍生問題以及排放等也會惡化。

因此,將1.6L排量的發動機做成6缸8缸12缸,意味著零件數成倍增加,而且零件加工精度要求更高,裝配時間更長,這些都是要計算在汽車成本上的。可以說,這樣做的成本比現在高了數倍甚至數十倍,而你如果想用平倍的價格買顯然不現實。另外,缸數多了發動機長度變長,超過引擎艙的寬度就沒法橫置,對於前驅車來講傳動效率下降。橫置變成縱置再加上發動機加長,引擎艙的長度會更長,車長不變的情況下車廂內空間就變小。另外缸數多了保養費用也會大幅增加。


汽車觀察家

發動機設計時不但要考慮功率輸出特性,也要考慮扭矩輸出特性,更得考慮燃油經濟性和製造成本。日常用車不是賽車,必須堅固高低轉速輸出特性,尤其是低扭的輸出,才能適合日常生活使用。

綜合上述的設計因素和各個汽車公司的設計經驗,總排氣量一升以上的乘用汽車發動機單缸排氣量在三百到五百排量之間的設計才是最佳的功率,扭矩燃油經濟性和製造成本四大指標的最佳結合點。

機械結構的複雜程度,同等排氣量時,氣缸數越多機械結構越複雜,發動機也就越重,體積也越大,自然製造成本也就越高。

大家可以查看一下自己汽車發動機的排氣量(總排氣量除以氣缸數就是單缸排氣量),都接近這個三百到五百毫升的排氣量。所以不管是怎樣的設計,如果超出這個理論點,單氣缸的燃燒室面容比(內部面積和容積的比值)就會失去平衡點,燃油經濟性就會變差。比如1.6機器是四缸,1.2機器就很多三缸。而3.0機器則大部分則是V6.所以排氣量和氣缸數


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簡而言之吧,發動機的缸數越多,發動機的成本就越高!

汽缸增加了以後缸體、活塞、氣門、油路等等一系列的配件都需要增加。

而1.6的發動機一般只應用於經濟適用型汽車上,如果用多於4缸的發動機,成本增加後汽車的銷售必然就沒有什麼競爭力了!

而F1賽車為了壓榨動力,就在1.6排量的基礎之上應用了8缸的發動機結構。

這一點在民用上肯定是不可能的事情了!

4缸發動機應該是一個黃金結構,既照顧到了成本又能夠實現該有的動力和舒適性。

而目前汽車廠商們為了提升競爭力,進一步壓榨成本,已經開始往3缸機佈局了,尤其以通用汽車最為激進,到最後究竟成效如何,我們還需拭目以待!


你需要更多的高能瓦斯

看你這問題,想起了一個早幾年就流傳在美國的笑話!電腦公司嘲笑汽車公司的人說:按我們電腦核心處理器的發展速度,你們汽車發動機的氣缸數早就應該16缸、24缸、32缸了……!汽車公司的人反嘲說到:誰想要一天沒什麼事都死機幾次的發動機啊!

所以,現在你明白了沒?你覺得你問這問題有意思嗎?


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