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轉:發動機的平順性與安靜性,VOLVO S40采用直列5缸機的緣由

已有 841 次閱讀2012-4-11 22:22 | 平順

孤陋寡聞的發現居然還有奇數缸的發動機。。。慚愧啊
VOLVO在相當長時間內堅持走5缸路線,我覺得總還是會有些道理的。  我覺得首先需要澄清一個概念:經常會有人把發動機動力輸出的平順性和發動機的安靜性不加區分。其實,這兩者的含義是有很大差別的。  什么是平順的動力輸出?  我認為是指發動機輸出的動力依時間變化的動態范圍相對較小,用個專業術語就叫“線性”。這與發動機的缸數是單數還是奇數關系不大,更主要受制于相鄰兩缸做功的時間差。我們知道,發動機四個沖程中只有一個沖程在做功,所以在旋轉一周的時間內輸出動力并不是均勻的,在這一周的時間內參與做功的缸數越多,動力輸出越平順,也就是越線性。說到這兒,就容易明白為什么同是6缸機,BMW要堅持走直列6缸路線而不是V6路線了。在直列6缸的布局中,一個旋轉周期內是6個缸依次工作;而在V6布局中,氣缸是兩兩同時工作,一個旋轉周期內實際上只相當于3個缸在依次工作。前者的動力輸出當然更線性、平順。對于BMW這個執著追求操控的公司來說,動力輸出更平順意味著油門響應更直接,也就意味著更具操控性,選擇直列6缸就不難理解了。  從這個意義上講,VOLVO的直列5缸機要比典型的直列4缸機動力輸出更平順。  什么是發動機的安靜性呢?  發動機的動力是從旋轉軸輸出的,是支撐車子運轉所必需的有效能源。但發動機還存在著無效輸出,從發動機機體傳出的震動就是這類無效輸出的代表。它不僅無效,而且帶來車身的抖動,使乘員產生不舒適感。這類震動越小,發動機的安靜性也就越好。  從研究結果看,雙數缸比奇數缸更安靜,這是由于雙數缸發動機工作時,總有兩個氣缸中的活塞向相反方向運動,產生的震動有相互抵消的趨勢。  此外V6布局的震動也小于直6布局的震動,這個道理更抽象一些,在這里就不做更深入的分析了--學過福里葉展開的同學會了解:任何一個振動譜都可以用福里葉展開轉換成一階、二階、三階......模的疊加,二的倍數缸可以減小二階模的量,三的倍數缸在恰當的布局下(如某個角度的V6)可以更有效地減小三階模的量。  從安靜性的角度看,VOLVO的直列5缸發動機存在天然缺陷,這也是我提車前最擔心的問題。提車后,我的擔心消失了,至少S40這個問題并不突出,這恐怕得益于VOLVO多年在開發5缸機方面的不斷磨礪吧:)  那么5缸機的好處是什么?  我認為,除了上面所說的比4缸機輸出更平順外,還有一個安全性考慮。  VOLVO堅持發動機橫置布局是為了節省縱向空間(對前驅車,橫置布局是自然的事,但即使是四輪驅動車,VOLVO也堅持橫置布局),讓發動機和駕駛艙之間能夠預留足夠的緩沖距離,以提高被動安全性。但發動機橫置需要更寬的橫向空間,5缸機比6缸機占用的橫向空間小一些,為貫徹VOLVO的安全理念創造了條件。我想這就是VOLVO在其車寬不富余的中小型車中堅持采用5缸機的緣由吧?

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