原創  汽車發動機的運行平穩性分析

　　一般來講，氣缸數目越多，運行越平穩，發動機的價格也越貴。以往復活塞式內燃機為例，燃料在氣缸中燃燒，推動活塞做功，使汽車克服阻力運動。發動機要連續運行，就必須有循環周期，按照吸氣、壓縮、做功、排氣的動作周而復始地運行。其中吸氣、壓縮、排氣都是耗功的。一般的四沖程發動機每個氣缸的活塞來回四次，也就是曲柄要旋轉兩周才做功一次。因此單靠一個氣缸工作是比較困難的。就象我們踩自行車，單腳踩很費勁。 　　踩過自行車的人都知道，踏板從上到下運動時腳能用上力，踏板從下往上運動時腳就用不上勁了，要靠慣性使車連續運動。 　　實際上，蹬自行車最有效的位置大約只有90度左右，如圖所示。即使兩只腳一起蹬，中間一些位置仍然是空的，要靠慣性維持運動。發動機也一樣，如果氣缸的數目比較少，就會產生動力不連續現象，影響運行的平穩性。 　　如果兩個人踩一部自行車，情況就不同了。可以把四只腳用力的時間均勻分布在90度間隔，四個90度剛好是一周，動力就不會出現斷續現象了。 　　四沖程汽車發動機的一個氣缸做功一次對應曲柄轉兩周，即720度。所以，一般4缸發動機曲軸的相位角為180度，6缸發動機的曲軸相位角為120度，而8缸則是90度。缸數越多，前后依次做功的間隔角度就越小，就越不會發生動力斷續的情況，運行的平穩性就越好。 　　但是，為什么同樣缸數的發動機，運行狀況有很大不同？多缸是發動機運行平穩的一個重要條件，但不是唯一的條件，其實影響發動機振動的原因是很多的，其中慣性力就是一個重要的因素。 　　發動機內高速運動的零部件會產生很大的慣性力，造成發動機的劇烈振動。雖然對于定軸轉動的構件如曲柄可以通過動平衡方法減少由于慣性力對軸承產生的動壓力，但對于缸數多曲軸長的情況，會因旋轉慣性力而產生內力矩，使曲軸產生彎曲，影響運行平穩性。因此現在6缸以上高速發動機氣缸大都采用V型排列，縮短曲軸長度。 　　而對于非定軸轉動的構件，如曲柄連桿機構中活塞和連桿的運動所產生的慣性力是無法在構件內部得到平衡的，這些慣性力的存在會使發動機發生搖晃。對于這種類型慣性力的平衡稱為“機構在機座上的平衡”，涉及更加復雜的技術。 　　此外，對于多缸發動機而言，由于結構的差異、各零件制造尺寸加工誤差及材料密度的均勻性，都會影響到整機的平穩性。 　　慣性力的平衡是發動機設計和制造中的一個關鍵問題，只有通過精心的設計和精確的測試手段，才能夠把慣性力的影響減至最小，品牌的差異在此亦可以略見一斑了。