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如何评判发动机好坏 都是基因决定的

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发布:liuxianglong 作者: autocarweekly来源: autocarweekly
PostTime:6-9-2017 21:08
衡量一款发动机有很多种方法,比如排量。大排量发动机天生胃口大、喝油多、加速快、跑得快、声音燥;小排量发动机则省油、质量轻、安静、环保。

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衡量一款发动机有很多种方法,比如排量。大排量发动机天生胃口大、喝油多、加速快、跑得快、声音燥;小排量发动机则省油、质量轻、安静、环保。

基于人对速度的天生热爱,大排量更能满足人类天性,但受政策和高昂油价影响,大排量发动机逐渐落寞,眼看2.0T豪华车满街跑,但大家却早已见怪不怪。

比不了排量,自然要重新找项目分高低,还好在各种新兴技术(比如马自达SPCCI)加持下,即使排量相同动力表现也会有很大差别。因此,在排量没有太大可比性下,我们开始对比最大输出功率、最大扭矩,因为这能体现一款车的加速性能和极限速度水平。

但就多数用户而言,且不说这些数据有多重要,大家能不能记得住都是问题。因此,Sway叔希望能帮助大家抽丝剥茧,从众多发动机中找到一些共性结论,便于大家对发动机有初步理解。

发动机因其设计特点,确实有固有特性,这就像男女性别一样,虽然受后天环境影响很大,但整体来说男性会偏阳刚、女性会偏柔美。在基因学上,生男生女由XY染色体决定,XX染色体就是女孩,XY染色体就是男孩。对应发动机,就像缸径和行程的关系。

发动机动力表现受后天影响也很大,即使采用同一款发动机,也会因不同车型要求,通过行车电脑调教出不同特性

先简单介绍下什么是缸径和行程,顾名思义,缸径就是气缸的直径,而行程就是活塞压头在气缸内能运行的长度

缸径和行程决定了单个气缸的排量(排量=面积×冲程×缸数),再将各气缸加和起来,就是总排量了。比如一辆四缸发动机,缸径100mm/行程100mm,按此算法就是3.14L排量。所以,缸径和行程决定了发动机排量。

对空间布局的影响

 

可以看到排量只是一个总结果,即使同样排量发动机,在缸数相同下,缸径和冲程都可能完全不一样,按缸径和行程的比值关系,我们可以将发动机分为三类,即长行程、等行程、短行程,而这会产生很多微妙的影响。

以短行程发动机为例,由于缸径大,其横向空间要占据更大面积,这直接的影响就是它会压缩驾驶室内空间,横置发动机还能接受,如果是纵置发动机再配以大缸径,那就很可怕了。看看宝马为什么车头老长就知道了,为了装下直列六缸发动机可是得付出代价的,也因此多数紧凑级轿车是以横置平台为主。

长行程发动机正好相反,因其横向占用面积小,往往能缩短前悬的长度;但由于高度高,车头不容易设计得低扁,不利于低风阻、流线造型设计

但短行程发动机因为高度低,重心稳,操控稳定性会更好,因此一些注重操控的汽车会比较喜欢用这类发动机。

比如通用北极星(L37),就是一款短行程发动机(缸径93mm/84mm),最早被使用在凯迪拉克Allante、Eldorado和Seville STS等上。它作为全美第一台双顶置凸轮轴的全铝V8发动机,为了进一步降低重心,工程师还创新地将常规发动机的主轴承盖直接集成到了气缸体底部。

对动力表现的影响

由于短行程发动机的活塞运动行程短,转矩相对较小。这就好比我们用扳手拧螺丝,力臂短自然的拧起来就费劲了。因此要想起步速度快的话,就只能靠拉高发动机转速才行。

对应地,长行程发动机曲轴半径大,扭矩大,起步速度快。但因行程较长,转速提升困难以及发动机振动较强,极限速度不高。因此对转速和功率的要求并不大的柴油发动机(或是越野车)通常会选用长行程设定,以获得在低转速区就能输出极高的扭矩。

此外,短行程对应的是大缸径,我们可以布置尺寸较大的进气阀和排气阀,进而增加发动机的进气量,提高进气和排气效率。通常这类发动机会带有高转速、高功率属性,比如L37就有着295Ps/5600rpm的峰值功率,在4400rpm时便可达到393N·m的峰值扭矩。

缸径是不能无限大的,过大的发动机容易导致活塞过热,产生爆震等异常燃烧现象,就普通轿车而言,缸径行程比在1.0左右,不会偏差太多。

也不是不能扭转,但要多“出力”

并不是说长行程发动机就不能获得高功率表现了。

比如马自达VQ系列发动机,缸径95.5mm/行程81.4mm,却有7500rpm红线,还连续十多年获得沃德十佳发动机。

又或是全新宝马M550i上采用的B58发动机(缸径82mm/行程94.6mm),最大功率345Ps/5500~6500rpm,最大扭矩450N·m/1380-5200rpm,百公里加速4.8s。

但是想要扭转这个局面可是要花大力气。以B58发动机为例,除了气缸布局保留了宝马的传统,可是给发动机做了大手术,比如它采用了集成化设计的排气歧管和涡轮,水冷形式的涡轮中冷器等,这使得其温控和静谧性相比N系列发动机有不小提升。

至于等行程发动机就比较好理解了,作为中间派,均衡是它最大的特点,比如宝马直列六缸M52(缸径84mm/行程84mm,宝马728i和728iL使用)、F20(缸径86mm/行程86mm,丰田86使用)都是采用的等行程设计。

总结以上就是:

长行程发动机:转矩特性较好,起步加速性能好,最高车速不是特别高;

短行程发动机:发动机转速较高,最高车速较高,最大转矩对应的转速较高;

等行程发动机:综合二者特点,较均衡。

F1跑得快,是因为超高缸径比

我们举一个极端的例子。要说F1赛车比民用车厉害在哪里,干瘪瘪的车速虽然直观但并不能直击要害。其实F1赛车和民用车的最大区别就在于缸径比。

意不意外?竟然不是排量。其实F1赛车的排量并不大,早在2014年,FIA就要求F1执行1.6L(V6涡轮增压引擎)方案,而在此之前也不过是2.4L(V8自吸)而已。

但别看排量不大,赛车转速却超高,F1一般行驶转速都在万转以上,如果不是FIA规定最高转速为15000rpm,20000rpm也不在话下。而一般民用车的最高转速也不过在6000-7000rpm。

为什么F1赛车能获得转速,主要原因就是其大缸径短行程的设定。考虑到稳定性问题,一般民用内燃机的缸径行程比都在1左右,但F1的缸径和活塞行程却能达到2.5。在此基础上,再使用超强的材料技术,自然能保证各部件在超高转速下还能正常运转。

缸径和行程就像是一对XY染色体,在很大程度上决定了发动机的整体表现,虽然在各种技术的加持下,又衍生出了不同特性,但这就像是要改变先天基因一样,需要使很大力气才行。

就普通民用车来说,我们还是能通过这两者的关系预测出这款车的大致表现的。简单明了,又能得到较为准确的大方向,这对我们普通用户来说,可是再好不过的标准了。

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