汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性

    一般來講，氣缸數(shù)目越多，運(yùn)行越平穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格也越貴。以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為例，燃料在氣缸中燃燒，推動(dòng)活塞做功，使汽車克服阻力運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)要連續(xù)運(yùn)行，就必須有循環(huán)周期，按照吸氣、壓縮、做功、排氣的動(dòng)作周而復(fù)始地運(yùn)行。其中吸氣、壓縮、排氣都是耗功的。一般的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸的活塞來回四次，也就是曲柄要旋轉(zhuǎn)兩周才做功一次。因此單靠一個(gè)氣缸工作是比較困難的。就象我們踩自行車，單腳踩很費(fèi)勁。
    踩過自行車的人都知道，踏板從上到下運(yùn)動(dòng)時(shí)腳能用上力，踏板從下往上運(yùn)動(dòng)時(shí)腳就用不上勁了，要靠慣性使車連續(xù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)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(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)也一樣，如果氣缸的數(shù)目比較少，就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力不連續(xù)現(xiàn)象，影響運(yùn)行的平穩(wěn)性。
    如果兩個(gè)人踩一部自行車，情況就不同了�？梢园阉闹荒_用力的時(shí)間均勻分布在90度間隔，四個(gè)90度剛好是一周，動(dòng)力就不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象了。 
    四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)氣缸做功一次對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)兩周，即720度。所以，一般4缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相位角為180度，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相位角為120度，而8缸則是90度。缸數(shù)越多，前后依次做功的間隔角度就越小，就越不會(huì)發(fā)生動(dòng)力斷續(xù)的情況，運(yùn)行的平穩(wěn)性就越好。
    但是，為什么同樣缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)行狀況有很大不同？多缸是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的一個(gè)重要條件，但不是唯一的條件，其實(shí)影響發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原因是很多的，其中慣性力就是一個(gè)重要的因素。
    發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的零部件會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力，造成發(fā)動(dòng)機(jī)的劇烈振動(dòng)。雖然對(duì)于定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件如曲柄可以通過動(dòng)平衡方法減少由于慣性力對(duì)軸承產(chǎn)生的動(dòng)壓力，但對(duì)于缸數(shù)多曲軸長的情況，會(huì)因旋轉(zhuǎn)慣性力而產(chǎn)生內(nèi)力矩，使曲軸產(chǎn)生彎曲，影響運(yùn)行平穩(wěn)性。因此現(xiàn)在6缸以上高速發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸大都采用V型排列，縮短曲軸長度。
    而對(duì)于非定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，如曲柄連桿機(jī)構(gòu)中活塞和連桿的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力是無法在構(gòu)件內(nèi)部得到平衡的，這些慣性力的存在會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生搖晃。對(duì)于這種類型慣性力的平衡稱為“機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的平衡”，涉及更加復(fù)雜的技術(shù)。此外，對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，由于結(jié)構(gòu)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(huì)影響到整機(jī)的平穩(wěn)性。
    慣性力的平衡是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造中的一個(gè)關(guān)鍵問題，只有通過精心的設(shè)計(jì)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。