5缸發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)真的比4缸發(fā)動(dòng)機(jī)大嗎？在寫(xiě)這篇文章之前，我也有過(guò)這個(gè)疑問(wèn)。大多數(shù)人會(huì)認(rèn)為，4缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，兩個(gè)氣缸的活塞總是反向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的振動(dòng)可以相互抵消，而5缸發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)為奇數(shù)，相互產(chǎn)生的振動(dòng)很難抵消。因此，5缸發(fā)動(dòng)機(jī)不流行的原因是奇數(shù)個(gè)氣缸和振動(dòng)無(wú)法平衡。其實(shí)這是個(gè)誤會(huì)。5缸發(fā)動(dòng)機(jī)在振動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率平穩(wěn)性方面比4缸發(fā)動(dòng)機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。

在解釋發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)之前，我們需要簡(jiǎn)單了解一下發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。

四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)要想連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須通過(guò)吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程來(lái)完成一個(gè)工作循環(huán)。在這個(gè)工作循環(huán)中，每個(gè)氣缸的活塞來(lái)回四次，完成一個(gè)工作循環(huán)，也就是說(shuō)曲柄要轉(zhuǎn)動(dòng)兩次才能做功一次。其中，引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的主要運(yùn)動(dòng)部件包括活塞、連桿和曲軸。

我們先來(lái)看看這些運(yùn)動(dòng)部件是如何為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的。很容易理解活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)振動(dòng)。而連桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)左右擺動(dòng)，產(chǎn)生橫向振動(dòng)；曲軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)因?yàn)樽笥也粚?duì)稱而振動(dòng)——因此，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)非常大，騎手扶拖拉機(jī)的人應(yīng)該深有感觸。

在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，有許多振動(dòng)可以相互抵消。首先，活塞的上下運(yùn)動(dòng)是整體反轉(zhuǎn)的，可以抵消其上下運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)；連桿擺動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)綜合計(jì)算，不同氣缸的連桿擺動(dòng)方向正好相反，可以相互抵消。曲軸振動(dòng)也是如此，這可以通過(guò)氣缸之間的運(yùn)動(dòng)平衡來(lái)抵消。

請(qǐng)注意，這些振動(dòng)的消除不一定要求圓柱體的數(shù)量是偶數(shù)，但是偶數(shù)可以顛倒，所以我們更容易理解。其實(shí)氣缸的數(shù)量是奇數(shù)，所以在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)這些運(yùn)動(dòng)部件的綜合運(yùn)動(dòng)方向完全可以相互抵消，這需要從幾何角度進(jìn)行計(jì)算分析，就不多說(shuō)了?？傊ㄟ^(guò)計(jì)算和精確設(shè)計(jì)，五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的消振原理與偶數(shù)缸發(fā)動(dòng)機(jī)相同。因此，振動(dòng)的根本原因與發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)無(wú)關(guān)。

從上面看，似乎發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)是可以抵消的。難道不是發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有振動(dòng)嗎？只要不是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，振動(dòng)就能消除？這顯然是不可能的。事實(shí)上，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)來(lái)自點(diǎn)火做功，消除振動(dòng)的唯一方法是增加直列發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)量。這是怎么回事？讓我們從振動(dòng)的根本原因開(kāi)始。

我們知道，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)氣缸點(diǎn)火做功時(shí)，其他氣缸不可能同時(shí)點(diǎn)火做功。做功的氣缸，其活塞依靠混合氣體燃燒產(chǎn)生的能力主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而其他氣缸則跟隨曲軸旋轉(zhuǎn)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。顯然，主動(dòng)圓柱產(chǎn)生的上下振動(dòng)明顯大于被動(dòng)圓柱。