四缸極限在哪里？

JohnPearleyHuffman

汽車世界曾經一度由超大排量的直列四缸發動機統治著。1909年，賽車手VictorHémery駕駛著200馬力21.5升的四缸賽車BlitzenBenz以當時不可想象的202.6公里/小時行駛在英國的布魯克蘭賽道上。在那個年代，它就是世界上最快的汽車。

通用汽車代號為L3B的新款2.7升渦輪增壓直列四缸發動機排量沒那么大。但是去年秋天，在它為通用汽車全尺寸皮卡服役后，L3B成為了美國銷售的排量最大的直列四缸汽油發動機（豐田Tacoma也有一款2.7升的四缸發動機）。如果直列四缸發動機再繼續增加排量，就需要增加更多的汽缸，那它的優勢就不明顯了。

通用汽車小型汽油發動機首席工程師TomSutter解釋道：“想造一臺大排量四缸發動機的話，你需要大缸徑和長沖程的大活塞。隨著排量越來越大，發動機的長度將是個問題。”畢竟，大多數四缸發動機都不是放在雪佛蘭Silverado的巨大車頭里。

而且四缸發動機本來就不平衡。“這是由于曲軸轉動和活塞上下運動時的物理和運動學特性以及由此產生的力決定的，”Sutter說，“而V8發動機因為采用90度夾角布局，產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升的四缸發動機都使用反轉平衡軸，平衡軸安裝在油底殼和發動機缸體之間，以發動機2倍的速度旋轉。“平衡軸確實會導致功率損失，”發動機專家TerryAlger說道，“但只要能夠消除二階不平衡就是值得的。”

BlitzenBenz的發動機并不是當時唯一的大排量四缸發動機。菲亞特曾試圖用裝備了28.5升排量四缸發動機的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動機爆震所面臨的挑戰。對于V8發動機不算什么的爆震，在只有一半排量的四缸發動機上怎么成了問題呢？這是因為大缸徑發動機比長行程發動機更容易產生爆震，并且正如Sutter指出的那樣，直列四缸發動機的汽缸行程受到發動機長度所限。而V8發動機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。而對于L3B發動機，Sutter說，通用的工程師們通過將缸內直噴和渦輪增壓技術相結合，對汽缸進行優化，實現了缸內燃油和空氣的充分勻質混合，最大限度地減少了潛在的爆震發生率。

如果不考慮缸數，L3B發動機310馬力和471牛·米的扭矩聽起來足夠一輛全尺寸皮卡用了。福特計劃在2020年推出一款混合動力F-150，而且根據ElonMusk發的“推特”，特斯拉正在開發一款電動皮卡。到時候，通用的L3B大概就像當年BlitzenBenz里的發動機一樣夸張了。