从上世纪至今,内燃机发展有超百年历史,已全面覆盖人类生活的方方面面,特别是在出行领域,从两轮到四轮,从载人到拉货,从陆地到空中,从水上到水下,都能听到Ta们的咆哮声。
●单缸柴油机
▲应用场景:手扶拖拉机、水泵、发电机
从上世纪农村走出来的孩子,对单缸柴油机的轰鸣应该都不陌生,直连曲轴的超大质量飞轮是其最重要特征。在种田还要缴税那个年代,几乎每家每户都有这样一台手扶拖拉机,从耕田到育苗,从灌溉到收割,都少不了Ta的突突声。与此同时,卸了皮带轮能拖水泵、脱粒机、碾米机、发电机,一台机器半台农机站。

这种卧式长行程的往复式活塞发动机,虽然排量小、转速低,但却能通过超低齿比实现最大限度扭矩放大,在泥地、坡地、水田里,用最便宜的结构把最重的活干完。更重要的是,整机仅200-300个零件,无缸间水管、无多缸凸轮轴,村口修理铺扳手+锉刀能修。
虽然单缸柴油机在如今的工业克苏鲁时代存在感薄弱,但并不影响Ta是撑起中国工业化发展的功勋内燃机,毫无疑问能给到“夯”。
●单缸汽油机
▲应用场景:通勤摩托、三轮车
上世纪末,如果说单缸柴油机是重活累活全包的“牛马”,那单缸汽油机就是品质生活的“小资”。那时候的农村,要是谁家能搞回来一辆本田/铃木125、幸福250(二冲),那绝对会吸引全村男女老少围观至少一个月,绝对是倍儿有面子的一件事。

结构上,主流摩托车的单缸125汽油机和上面的柴油机不会有太大区别,一样是四冲程的工作方式,同样的皮实耐造,只是因为汽油的燃点较高,所以多了点火组件,且为风冷结构居多。而在功能上,汽油机要明显更轻巧,功率密度更大,转速响应更快,震动噪音也更好控制,和载人出行的轻型摩托车堪称最佳搭档。
到了今天,单缸汽油机在一二线城市已经非常少见,但在中西部地区,轻型摩托依旧是牧民的重要生活工具。除此之外,在不少越野摩托、重型三轮上,大排量单缸汽油机依旧在发光发热,毫无疑问的“夯爆了”。
●双缸/三缸柴油机
▲应用场景:轻型挖机、轻型叉车、小型船舶
到了双缸、三缸这个级别的柴油机,其大排量、大扭矩的特性会被进一步放大,其应用场景也不再局限于小农经济的生产生活,而是更广泛应用于工业生产的方方面面。

双缸/三缸机不像单缸那样只能干苦力,也不像四缸以上那样追求平顺和大功率,这类机型通常是1.0-3.5L的排量范围,既能做成结构紧凑的的柴油发电机,也能带动小型船舶遨游江湖。当然,受限于工程车辆的专业特性,我们在日常生活中比较少看到其身影。

另外值得一提的是,德国大众还做过一台1.4TDI直列三缸柴油发动机,在欧洲销售的POLO就用的这台机型,其出行成本、维护成本比同类汽油机更低,是乘用车三缸柴油机的代表作。虽然没法做到主流四缸汽油机的NVH水平,但能卖得出去就说明,这台大众POLO柴油版起码噪音震动水平能被部分用户接受,这里给到“NPC”。
●双缸汽油机
▲应用场景:摩托、摩托艇等
随着排量增大,单缸汽油机的曲轴、活塞、连杆都会增大,这会导致其在摩托车上的震动噪音会变得愈发难以忍受,于是就有了更高级的双缸机车,无论是上世纪末,还是当代,这都是玩乐型摩托的主力,例如豪爵铃木GSX250、春风450SR,以及美式巡航等。

相比单缸机,相同排量的双缸机运行品质会有一个质的提升,再配合内置双平衡轴,使其能够在近万转的高转运行,这是目前主流直列双缸机车的核心思路。至于哈雷戴维森那种美式巡航,则主打V型双缸的大排量、长行程、高扭矩特性,不求有多强悍的性能,要的就是那种目中无人的傲慢感。另外还有以宝马机车为代表的水平对置双缸机,不仅一阶、二阶往复惯性力理论上完全抵消,同时更低重心也让整车操控更灵活精准,精准适配高端ADV、复古街车的出行需求。

相比单缸摩托,双缸虽然品质更好,但无论是过去还是现在,其价格已经脱离底层民众的生产生活圈,只是少数人的玩具。当然,随着民众生活方式不断朝多元化方向发展,只要政策放开,相信玩乐摩托也会越来越好的生存土壤,这里给到“人上人”。
●三缸汽油机
▲应用场景:轻型货车、家用车、高端摩托
提到三缸汽油机,年纪稍大的朋友首先想到的都是一些轻型货车、面包车,21世纪初,这是小微企业、个体户的主要工具车,如今已几乎绝迹。直至几年前国六排放逐渐收紧,出于开发成本、节能减排等多重因素考虑,该机型又在很多入门家用车上焕发“第二春”,直至今天,丰田、宝马(MINI)旗下仍有车型在使用三缸汽油机。

相比更主流的四缸机,三缸机没法让做功冲程覆盖整个循环,中间必然会有动力中断,再加上奇数缸没法平衡纵向曲轴力矩,其低转振动更加明显,这会严重影响整车怠速工况的运行品质,而这正是三缸机在乘用车上不受待见的核心要素。到了如今的电气化时代,这种汽油车的动态品质更是被“以电为主”的纯电/电混车全面碾压,毫无疑问“拉完了”。

而相比四轮汽车,三缸机在高端摩托上却是“香饽饽”,例如今年炙手可热的张雪820RR,就是国产赛车使用三缸汽油机的典型案例。大缸径/短行程设计,使其怠速就有1000-1500rpm的高转速,正好避开共振区间,配合轻量化活塞/连杆,极速能轻松飙到万转以上,不仅有出色低扭,高转潜力更是比肩同排量四缸机,绝对的“夯爆了”。
●四缸柴油机
▲应用场景:家用车、中大型货车等
对于往复式四冲程活塞发动机这个大品类,四缸布局意味着一个周期内始终都有某个气缸处于做功冲程,天然适配其工作特性。正是这一特性,使得四缸机无可争议是该机型的绝对主力。其中,四缸柴油机依旧凭借低转速、大扭矩的特征,继续“干重活”。

路上我们能看到各种黄牌货车,很多都是直列四缸柴油机,东风、解放、玉柴都有相应产品,排量最大能达到4.0L以上,单缸排量1.0L,杰出低扭使其能轻松应对绝大多数重载场景。至于乘用车,虽然国内市场基本都是汽油为主,但在欧洲市场,直列四缸柴油车则是家常便饭,就连德系BBA的豪车,都有柴油机解决方案,市场占有率常年超50%。一方面是油品稳定、技术成熟,另一方面则是欧规对乘用车氮氧化合物、二氧化碳排放近乎苛刻的要求,促进了柴油车的发展。

综合四缸柴油机在物流、通勤领域的表现不难发现,这种类型虽然有突出特点,应用也很广,但受地域、政策影响较大,这里给到“人上人”
●四缸汽油机
▲应用场景:家用车、轻型货车、高端摩托
接下来出场的是内燃机领域的唯一真神——直列四缸汽油机,这一机型可以说是见证了工业化的百年发展里程,从出行到物流,从生产到娱乐,只要能用汽油的地方,这种汽油机都是绝对主力。

其中,乘用车/面包车大多采用直列四缸制式,排量最小能压到1.0-1.2L左右,仅100马力左右,主打皮实耐造低成本;而在一些高性能跑车,厂商则能通过全面强化,使得一台2.0L涡轮增压发动机做到超400马力的最大功率;除此之外,不少高性能摩托车也使用排量±1.0L的直列四缸或V型四缸汽油机,得益于短行程/大缸径的设定,其转速最高能达到16,000rpm,其在赛场上的尖锐咆哮声令人热血沸腾。

无论是出行、物流、娱乐,四缸汽油机都凭借杰出的全工况特性,产生极为广泛的应用,纵观整个内燃机发展历史,都是毫无疑问“夯爆了”。
●写在最后:
随着国内乘用车电气化变革不断深化,内燃机正逐渐退出家用出行领域,但这丝毫不会影响其对过去/现在/未来社会发展的重大意义,只要石油还存在,内燃机就会作为重要的机械动力,陪伴人类文明一直存在。
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