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『小刘聊汽车』汽车是不是气缸数越多就越平顺？

我们在网上也许曾经听说过：买车不要买三缸的 ， 三缸发动机抖 ， 要买就要买四缸车 。 这种言论有一定的道理 ， 毕竟由于三缸发动机运转平衡性不如四缸发动机 ， 所以在理论层面三缸发动机的震动的确会比四缸发动机大 。
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今天教授就讲讲关于发动机平衡性问题 ， 发动机平衡性跟什么有关？什么可以增强发动机的平衡性？最平衡的发动机是怎样的？是不是缸数越多 ， 发动机越平衡？
对于发动机来说 ， 最重要的一点就是确保发动机内的各种力矩能够平衡 。 首先需要平衡的是旋转部件质量产生的力 ， 往复运动部件质量产生的力以及各个气缸点火顺序产生的力 。
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总的来说 ， 发动机平衡就是让所有的力、所有的动量旋转部件的重心保持在旋转的中心轴上 ， 假设有一根金属棒 ， 它在旋转的时候如果是保持旋转中心不变 ， 那么其旋转起来就是规律的 ， 且平衡的 ， 如果有另外一个力施加在轴的某端 ， 那么其旋转就会受到严重影响 ， 伴随而来的是震动、噪声等 。
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如果一个两端有大质量的旋转部件绕着轴心旋转 ， 两端的质量就会产生一个向内合拢的力 ， 而它们在旋转中心互相平衡 。 但是两端的质量在旋转的时候回产生一个由旋转中心指向外部的力 ， 这个指向外部的力就会产生不平衡 ， 假如这个东西是曲轴 ， 那么整个发动机就会疯狂震动 。
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此时只需要将两个质量的物品中心对称放置 ， 那么左侧旋转产生的力就会跟右侧旋转产生的力互相平衡 ， 但整个旋转部件的重心依然在轴心上；当两端的质量（假设是连杆）在旋转的时候 ， 拿右侧来讲 ， 它会有一个以重心为中心向左的旋转力；对于左侧的来讲 ， 它产生的力又是以重心为中心向右旋转的力 。 所以当整个结构在旋转的时候 ， 它会绕着重心一直摇摆 ， 会趋向一个锥形（两边的质量都在围绕着重心做绕圈运动） 。
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为了解决这个问题 ， 我们可以添加另外的质量来平衡这种情况 ， 在两侧都加上相同的质量后 ， 整个部件的旋转就会变得平衡 ， 各个力都有反方向的力去抵消 ， 四个绕着重心旋转的力也互相抵消 。
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往复运动中最重要的就是活塞 ， 活塞相对于其他往复运动的部件 ， 例如气门、推杆等来说 ， 活塞显得更加重 ， 更大 。 活塞上下运动的时候 ， 运动产生的作用与发动机上的力也是不断地上下往复 ， 假如是单活塞发动机 ， 那么发动机的运动趋势就会跟活塞运动的趋势一样 ， 假如有两个活塞的话 ， 它们上下运动的力就可以互相抵消（两个活塞相反运动） 。
一阶震动
活塞运动中会有几种不同类型的力 ， 一阶、二阶、三阶 ， 意思是每转一圈发生的次数 ， 当曲轴转一圈 ， 一阶力基本是由活塞产生 ， 活塞上行到达顶点是向上的力 ， 活塞下行到下止点是向下的力 。 常见的做法是增加平衡配重来抵消掉活塞所产生的力 。
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一阶震动是曲轴每转一圈往复式部件发生一次的震动 ， 例如一副直列四缸发动机 ， 有四个活塞 ， 14缸跟23缸的运动相反 ， 之所以这么做就是为了平衡活塞运动惯性产生的力 ， 我们可以从一个图表中看出 ， 14缸由于相同方向运动 ， 所以可以看做是一个合力 ， 这个力类似正弦曲线运动 ， 而23缸的运动则相反 ， 所以如果图表的纵轴表示发动机受力 ， 那么四个气缸的合力就会刚好互相抵消 ， 在图表上的合力就是一条直线 ， 这样一来 ， 发动机在一阶震动的角度上就平衡了 。


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