同样为2.5L排量的4缸机与6缸机,是没办法直接判定哪个更省油、哪个动力更好的,因为这并不是绝对的、关键看一款机器的开发目的是什么,是为了拉出更高的功率、或者是为了让输出扭矩更加饱满?2.5L排量无论是4缸或6缸,都可以设计成大缸径、短行程的高速机,也可以设计成小缸径、长行程的扭矩机!
所以设计目的很重要,两者之间的比较可能存在各种变量、导致没办法得出结论;咱们不妨提前约束一些可能存在的变量;比如缸径、比如行程,要么缸径一致、咱们比活塞行程,要么行程一致、咱们比缸径,两者皆不一致、那么也就比不出结果了,这就是约束变量的意义,在减少变量的状态下、去比较结果!
圆柱体的体积计算公式圆柱体的体积公式=底面积*高
衍生排量=π缸径²*活塞行程
为什么要提一嘴圆柱体的体积公式?实际上排量可以简单理解成圆柱体的体积,如2.5L的4缸机,其实就是4个缸(4圆柱)的总体积就是2.5L(每循环吸入或排出流体总量,理解不了就当体积理解),缸径就是圆柱体的半径R、行程就是圆柱体的高,咱们设定同为2.5L排量的4缸机与6缸机的缸径一致!
缸径一致,4缸、6缸机不同的表现同样是2.5L排量,那么4缸机单缸容积可以达到0.625L左右,而六缸机容积却只有0.41L上下(约值),如果两款机器缸径一致、那么可以得出两款机器活塞面积一致,那么存在差异的就是行程,4缸机行程长、6缸机行程短!
行程1*底面积=0.625L(4缸)
行程2*底面积=0.41L(6缸)
如果上面两等式底面积一致、那么行程1就必然大于行程2;也就是说2.5L的4缸机活塞行程要大于2.5L的6缸机;这样就形成了不小的差异,行程越长、扭矩表现越好(可以理解成连杆推动曲轴时的力臂更长,比如长扳手比短扳手更有劲),而行程越短、则越容易拉出高转速(对曲轴的压力小),而且转速攀升极快!所以凡缸径大于行程的机器,峰值转速都很高、且转速攀升极快!
峰值转速更高的意义功率=扭矩*转速/9550
由这个公式我们很容易看出、转速越高越能拉出更高的功率,也就是说哪怕机器的排量完全一致、峰值转速高的功率大;简单点说就是两台2.5L机器,一台峰值6000转、一台峰值8000转,那么8000转的机器功率一定更高!这就好比本田那台2.0L自吸K20A,硬生生拉出230匹的马力(相当于2.0T),靠的就是超高的转速!而想让机器转速高、转速攀升快,那么缩短活塞行程很重要,这时6缸机的意义就显现出来了!
正如前几段描述的那般、同样2.5L机,在保证缸径一致时、6缸机行程更短,行程越短越容易把转速拉高,其次短行程、转速爬的也快;这就好比俩机器,行程短的地板油5秒拉到6000转、行程长的10秒拉到6000转(当然这仅仅是举例子),即便两台机器功率完全一致,但谁先释放最大功率、也就能更早获得最大加速度(友情提示:那些觉得扭矩决定加速度、功率决定极速的朋友没必要看此篇,因为差太多、先搞清楚功率扭矩之后再说)!
所以那些2.5L排量的6缸机功率一般都比4缸机要大,比如日产的VQ25HR、这就是一款经典的2.5L排量6缸机,它的功率可以轻松达到235匹!而目前市面上常见的2.5L排量4缸机功率仅仅在200匹出头,这就是6缸、大缸径、短行程带来的好处!不过劣势在于短行程设计,导致连杆与曲轴之间形成的力臂变短、力臂短也就导致扭矩输出不饱满,反之长行程可以让连杆与曲轴之间形成的力臂更长,燃烧室做功推动曲轴就更容易、这也就是大家常说的行程越长、扭矩表现越好!
所以同样是2.5L的排量,6缸机的峰值功率一定比4缸的大,但峰值扭矩一般不如4缸;功率虽然更大、但也得会开,高转速自吸终究不是崩01的、因为低转速扭矩释放不好(导致低转速功率输出不足),适合高转速自吸的舞台是赛道,时刻保持峰值转速运行、这样等同于时刻保持最高功率运行从而获得最大加速度(参考公式:P=F*V,F=ma,加速度a=P/(mv)),而丢掉转速、几乎等于放弃比赛!
所以高转速6缸、4缸机用起来其实并不是想象那般过瘾,因为必须要有足够的时间、空间来拉高转速;鄙人曾有幸驾驶过一次右舵的S2000(F20C),在拥堵的市区行驶肉得离谱、甚至不如捷达起步快,但转速一拉过了5300转、随着VTEC的啸叫声响起车子就如同打鸡血一般飞驰,这就是高转速机器的魅力,而要获得高转速、活塞行程就必须足够短(行程长、还要转速高对曲轴行程的冲击极大,其次长行程对转速的攀升影响是很大的),而同样的排量2.5L,造6缸的行程会更短、功率自然更大!
令一点在于6缸机无论L6、V6在平衡方面都比L4要强很多(L6先天平衡),不像四缸机那般需要平衡杆、配重块实现后天平衡(四缸机同样抖、现在大家觉得四缸不抖是因为经过平衡),所以6缸机的转动惯量比较4缸机也要低一些(同排量),所以6缸机转起来除了平顺、也更加轻盈,这也是同排量造6缸机转速攀爬更快的原因!致于油耗?从理论上看同排量6缸大于4缸,而4缸大于3缸!因为同样的2.5L体积,造6个圆柱的总表面积大于造4个圆柱,而4个圆柱表面积大于3个圆柱表面积(直接给结论,计算公式省略了、感兴趣的可以问鄙人)!总表面积越大、等同于散热面积大,散热面积大、热损耗大,热损耗大、则更费油,这也是现在很多车企无可奈何造3缸的原因、也同样是6缸机如今越来越少的原因!