来源 autozine

今天我们来聊聊引擎的平顺性

在网上大量充斥着

三缸机太抖

六缸机丝滑

V8 是情怀的言论

然而事实是什么呢

三缸机如果真的抖的像帕金森（并无他意）

为什么众多车厂

依然不停开发三缸机呢

是道德的伦桑

还是人性的扭曲

请收看今天的

酷乐改装百科

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原理

引擎运转时的振动及平顺性影响到了驾驶感受（还必须考虑机脚、胶套、车架、座椅等因素），也在很大程度上决定了引擎在高转速时的动力、磨损及最高转速值。

引擎本体的振动特性及平顺性在很大程度上是由缸筒布局影响的。如 L 型、V 型、缸筒中心线夹角、缸筒数量等。

如图，在单一气缸的四个冲程内，只有一个冲程产生了较大的正扭矩，而其它大部分时段内则为扭矩小范围波动期。这就让曲轴的动力输出呈现出了较为规律的波动性。

活塞及连杆的往复运动是导致引擎振动的主要原因。

其纵向运动产生的振动加大，横向运动产生的震动较小。每组活塞连杆质量的区别也会导致一些的振动和曲轴转动时的不平衡。

理论上来说：缸数越多，动力平顺性就可以越好，引擎本体的振动就可以更小。为了提高动力平顺性及减少振动，一些厂家会在同等排量的情况下，采用多个小容积缸筒的设计。

比如尼桑的 2.5 引擎就有 L4 及 V6 两种布局。

虽然增加曲轴、离合器飞轮及其之后的变速箱内组件、传动轴、轮子等刚性连接部件的质量可以提高平顺性。但这些组件的质量越大，整套系统的传动效率就越差，整车的动力响应（包括了加大和减少油门踏板两种情况）也越慢。

对于平顺性较差的 L 型引擎来说，为了改善这方面的性能，设计师经常会通过平衡轴、低摩擦材质等方式进行优化。

L2 引擎

对于 4 冲程 2 缸引擎来说，两个活塞组的运动方向是相同的，同时上升同时下降，这就导致了引擎本体的上下振动很强烈。

2 缸引擎主要装备于 Fiat 128、tata nano 和一些早期 K-car 上。图为 2010 年 Fiat 新设计的 2 缸涡轮引擎。875cc，105 匹。采用了低摩擦材质、曲轴平衡块等设计。

L3 引擎

3 缸引擎的点火正时差为 240°，点火顺序为 1-3-2。从理论上来说，3 个活塞组共同组成的重心始终保持在同一高度，因此产生的上下振动应该非常小。

但考虑到点火顺序，3 个连杆作用在曲轴上的力是左右波动的，因此其振动依然会比较大。图为振动方向。为了解决这种振动，曲轴两端分别会有一个配重块。配重块的运动方向和相邻的活塞运动方向相反。

考虑到配重块的自身消耗较大，福特 Ecoboost 1.0 引擎使用了不平衡的飞轮和普利盘来抵消一阶振动。

L4 引擎

在 4 缸引擎的设计中，多是将 1、4 缸的运动方向设为相同，2、3 缸的运动方向也设为相同且与 1、4 缸相反。这样可以最大程度的减少垂直及横向的一阶振动。但二阶振动依然较大。

对于 H 型引擎来说，在同一段时间内左右两活塞的位移量 a 和 b 永远是相等的，可以相会平衡掉。对于 L 型引擎来说，在同一段时间内两个活塞的位移量 a 和 b 是不等的。冲程越大，a、b 的差值就越大。

可以认为每组活塞连杆的质量基本一致，相同时段内的位移不同就导致了活塞组的运动速度不同，进而导致 1、2 缸及 3、4 缸之间不可能完全平衡。活塞连杆的质量越大、冲程越大，二阶振动也就越大。

为了解决二阶振动，三菱在 1976 年将平衡轴应用于量产引擎中。并将技术授权给了 Fiat 的 Lamda 引擎、萨博 9000、保时捷 949S2、保时捷 968。

两根平衡轴的转动方向均和曲轴相反，转速均为曲轴的两倍。两根平衡轴互相抵消其水平方向上的振动，最后只保留两根平衡轴在垂直方向上的作用。

L5 引擎

主要装配于大众、沃尔沃、本田、菲亚特的一些车型中。

点火正时差为 72°，点火顺序为 1-3-5-4-2，一根平衡轴。其振动特性和 L3 引擎类似，同为两端振动。平衡轴与曲轴的转动方向相反，转速相同。

由于这一根平衡轴是在曲轴侧方的，这就会导致引擎本体在水平方向产生振动。

L6 引擎

L6 引擎相当于将两台 L3 引擎相对放置，1、6 缸同位置，2、5 缸同位置，3、4 缸同位置。因此从原理上说不存在曲轴端到端的振动，也就不需要平衡轴。由于其完全对称的结构，一阶和二阶振动都很微小。

V6 引擎

理论上说，将缸轴线夹角设置为 60° 或 90° 后，左右两侧的活塞组就可以相互平衡了，也就可以没有了垂直和横向的振动了，但有和 L3 引擎类似的曲轴端振动。

这种振动在 90° 夹角的 V6 引擎上更加严重。使用和曲轴反向同速的配重平衡轴可以减弱这种振动。

V8 引擎

V8 引擎的缸轴线夹角一般都是 90°。法拉利、莲花、迈凯伦、保时捷 918、野马 GT350 等车型中使用了平面曲轴。其它多数美系 V8 引擎使用了十字曲轴。

由于两侧连杆共用一组曲轴颈，从理论上说 V8 引擎在垂直及横向不产生振动，左右两侧之间也不产生振动。

十字曲轴

为解决曲轴端振动较大的问题，多数十字曲轴引擎为每个活塞组设置了配重块。

这种设置只有在 90° 夹角的情况下才能实现。这是因为转动的平衡轴只能对旋转的部件（曲轴及小部分连杆质量）进行平衡，无法平衡活塞及连杆的大部分质量。

如果使用旋转的平衡轴或平衡块来平衡活塞及连杆的垂直振动，那必然会出现由于旋转所产生的水平振动。

在 90° 夹角的情况下，平衡块所产生的水平力正好和另一侧活塞所产生的水平力相互平衡掉了。

平面曲轴

相比于十字曲轴来说，平面曲轴的优势是配重更少（转动惯量更小，动力响应更快），曲轴箱尺寸更小（引擎位置可以更低，整车重心可以更低）。

同侧两端的两个活塞处于同一位置，同侧中间两个活塞也处于同一位置。因此平面曲轴的 V8 引擎没有曲轴端振动。水平方向上的二阶振动强度比 L4 引擎更小，比十字曲轴的 V8 引擎更大。

使用了平面轴承的这些跑车引擎都是高动力趋向的设计，其活塞及连杆的质量较小，冲程较小，所以这些引擎实际的二阶振动也不是非常严重。

V10 引擎

V10 的理论最佳缸轴线夹角为 72°，垂直和横向上没有振动，两侧气缸之间没有振动。曲轴端振动较大，所以需要在 V 型夹角内设置一根平衡轴。