四缸極限在哪里？

JohnPearleyHuffman

汽車世界曾經(jīng)一度由超大排量的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)治著。1909年，賽車手VictorHémery駕駛著200馬力21.5升的四缸賽車BlitzenBenz以當(dāng)時(shí)不可想象的202.6公里/小時(shí)行駛在英國(guó)的布魯克蘭賽道上。在那個(gè)年代，它就是世界上最快的汽車。

通用汽車代號(hào)為L(zhǎng)3B的新款2.7升渦輪增壓直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)排量沒那么大。但是去年秋天，在它為通用汽車全尺寸皮卡服役后，L3B成為了美國(guó)銷售的排量最大的直列四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（豐田Tacoma也有一款2.7升的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)）。如果直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)再繼續(xù)增加排量，就需要增加更多的汽缸，那它的優(yōu)勢(shì)就不明顯了。

通用汽車小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)首席工程師TomSutter解釋道：“想造一臺(tái)大排量四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的話，你需要大缸徑和長(zhǎng)沖程的大活塞。隨著排量越來越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度將是個(gè)問題?！碑吘?，大多數(shù)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)都不是放在雪佛蘭Silverado的巨大車頭里。

而且四缸發(fā)動(dòng)機(jī)本來就不平衡?！斑@是由于曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)和活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的物理和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性以及由此產(chǎn)生的力決定的，”Sutter說，“而V8發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)椴捎?0度夾角布局，產(chǎn)生的力可以互相抵消。”L3B和通用汽車所有其他排量超過1.5升的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)都使用反轉(zhuǎn)平衡軸，平衡軸安裝在油底殼和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體之間，以發(fā)動(dòng)機(jī)2倍的速度旋轉(zhuǎn)?！捌胶廨S確實(shí)會(huì)導(dǎo)致功率損失，”發(fā)動(dòng)機(jī)專家TerryAlger說道，“但只要能夠消除二階不平衡就是值得的。”

BlitzenBenz的發(fā)動(dòng)機(jī)并不是當(dāng)時(shí)唯一的大排量四缸發(fā)動(dòng)機(jī)。菲亞特曾試圖用裝備了28.5升排量四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的S76“都靈猛獸”打敗BlitzenBenz——單汽缸排量都超過7升了！

Alger還指出了控制大排量四缸發(fā)動(dòng)機(jī)爆震所面臨的挑戰(zhàn)。對(duì)于V8發(fā)動(dòng)機(jī)不算什么的爆震，在只有一半排量的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上怎么成了問題呢？這是因?yàn)榇蟾讖桨l(fā)動(dòng)機(jī)比長(zhǎng)行程發(fā)動(dòng)機(jī)更容易產(chǎn)生爆震，并且正如Sutter指出的那樣，直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸行程受到發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度所限。而V8發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸則是按一定角度布局，這也意味著可以在等量垂直空間下增加汽缸行程。與直列比起來，這樣的排列方式令工程師能夠更有效地平衡缸徑和汽缸行程。而對(duì)于L3B發(fā)動(dòng)機(jī)，Sutter說，通用的工程師們通過將缸內(nèi)直噴和渦輪增壓技術(shù)相結(jié)合，對(duì)汽缸進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了缸內(nèi)燃油和空氣的充分勻質(zhì)混合，最大限度地減少了潛在的爆震發(fā)生率。

如果不考慮缸數(shù)，L3B發(fā)動(dòng)機(jī)310馬力和471?！っ椎呐ぞ芈犉饋碜銐蛞惠v全尺寸皮卡用了。福特計(jì)劃在2020年推出一款混合動(dòng)力F-150，而且根據(jù)ElonMusk發(fā)的“推特”，特斯拉正在開發(fā)一款電動(dòng)皮卡。到時(shí)候，通用的L3B大概就像當(dāng)年BlitzenBenz里的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣夸張了。