19世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的追尋腳步從未停下，無(wú)論是燃料的升級(jí)、動(dòng)力的上升還是效率的提高，動(dòng)力機(jī)械的革命推動(dòng)了工業(yè)的進(jìn)步，而這其中最大的“受益者”，還數(shù)汽車(chē)。
到21世紀(jì)，汽車(chē)上搭載的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)變得更加完善、更加先進(jìn)。但在茶余飯后，不少車(chē)主們還是會(huì)冥思苦想：既然今天全世界對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求都那么高，難道就沒(méi)有一種油耗低、排放少、動(dòng)力強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)能站出來(lái)？難道21世紀(jì)就只能任由電動(dòng)車(chē)喧囂？這樣的“狠角色”當(dāng)然有，它便是“六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)”。
本期，我們將回答以下三個(gè)問(wèn)題：1、何為六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)；2、六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)；3、六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的前景和啟示。
PS：這篇文章也許不會(huì)讓你成為“老司機(jī)”，但一定能讓你長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，現(xiàn)在，靜下心來(lái)好好感受工程師們的腦洞吧！
一、什么是“六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)”？
四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖
首先我們要知道，市面上車(chē)輛使用的往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，絕大部分是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)（部分摩托車(chē)使用二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，有興趣可自行了解），四沖程，也就是它的工作過(guò)程分為四個(gè)行程：進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣。在這四個(gè)行程中，發(fā)動(dòng)機(jī)共做功一次、曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。
可以說(shuō)，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上誕生的，也就是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成“進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣”四個(gè)行程后，立馬把水噴進(jìn)高溫的氣缸里，水在高溫下會(huì)立即變成蒸汽，體積急劇膨脹，氣缸內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力再次推動(dòng)活塞做功，最后再把水蒸氣排出氣缸。
六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖
因此，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程是：進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣、噴水汽化做功、排氣。不難看出，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)多做了一次功、曲軸也多轉(zhuǎn)一周，但二者使用的燃油量卻是相同的，只因六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在第二次做功的時(shí)候，借助了第一次做功后缸內(nèi)的高溫環(huán)境，把水受熱變成水蒸氣的巨大力量利用了起來(lái)。據(jù)悉，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的效率比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)效率提升40%，而如果是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，效率則提升45%。
這是不是有點(diǎn)像不同類(lèi)型的兩個(gè)人跑步？一個(gè)人跑夠五十米的時(shí)候直接剎停下來(lái)，另一個(gè)人跑夠五十米后卻借著慣性又跑出去了十幾米。
二、六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，首先當(dāng)然是提升了燃油經(jīng)濟(jì)性、減少了有害氣體的排放，它把那部分原本“浪費(fèi)”的熱能給利用了起來(lái)，真正做到了榨干每一滴燃油的能量；其次是轉(zhuǎn)速高，因?yàn)榱鶝_程發(fā)動(dòng)機(jī)特殊的氣門(mén)結(jié)構(gòu)，它需要應(yīng)對(duì)的慣性更小，安全轉(zhuǎn)速極限更高；最后，因?yàn)榱鶝_程發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，它的低扭更強(qiáng)（同等扭矩下，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)低1000r/min）。
說(shuō)到這里，大家應(yīng)該早就意識(shí)到了六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的“不對(duì)勁”，畢竟它又燒水又燒油的......是的，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有被普遍運(yùn)用到汽車(chē)上，確實(shí)是遇到了不少技術(shù)難點(diǎn)。
其一是發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑問(wèn)題。作為發(fā)動(dòng)機(jī)五大系統(tǒng)之一，潤(rùn)滑系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用，根據(jù)六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，在前面四個(gè)行程中，發(fā)動(dòng)機(jī)還可以正常潤(rùn)滑沒(méi)有問(wèn)題，但到了第五個(gè)噴水汽化做功行程，含有水分的氣缸又怎么實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑呢？
倘若水和機(jī)油混在一起，機(jī)油會(huì)變質(zhì)不說(shuō)，到第六個(gè)行程，缸內(nèi)排出的水蒸氣需要回收到泠凝器里，如果有機(jī)油夾雜在一起回收，不但水會(huì)被污染變質(zhì)，管道還有可能被堵塞。發(fā)動(dòng)機(jī)不潤(rùn)滑顯然是不行的，金屬與金屬之間摩擦如果沒(méi)有了那層“油膜”，其磨損之大不難想象。
其二是缸體及其它零部件的耐用性，氣缸在高溫下瞬間又去接觸相對(duì)低溫的水，完成一次循環(huán)之后又再?lài)娙肴加腿紵?，這“冰火兩重天”，試問(wèn)誰(shuí)頂?shù)米?？再說(shuō)了，水對(duì)于金屬本來(lái)就有一定的腐蝕性，因此在六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)制造時(shí)，材料及其成本就成為了難題！
綜上所述，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)雖然優(yōu)勢(shì)明顯，但卻有著難以解決的，甚至可以說(shuō)是致命的缺點(diǎn)，因此，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)只能停留在實(shí)驗(yàn)階段，距離量產(chǎn)似乎還有很長(zhǎng)一段距離。
三、六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的前景和啟示
那么，技術(shù)難題解決不了，是不是就可以說(shuō)六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)廢柴？對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，可能暫時(shí)是這樣，畢竟民用車(chē)、民用發(fā)動(dòng)機(jī)追求的一大要素就是耐用性和可靠性，如果這點(diǎn)都保證不了，再好的動(dòng)力又如何？再好的燃油經(jīng)濟(jì)性又怎樣？
但對(duì)于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域乃至整個(gè)汽車(chē)行業(yè)而言，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)卻算得上是一次技術(shù)的突破和觀念的顛覆，畢竟它打破了四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，就像當(dāng)初轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的“另類(lèi)”一般，技術(shù)在進(jìn)步，材料也在不斷革新，如果未來(lái)內(nèi)燃機(jī)能夠不死，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)就還有機(jī)會(huì)。
當(dāng)初不被看好的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，在馬自達(dá)手里卻成為了“金不換”，雖說(shuō)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在今天面臨著環(huán)保、排放的問(wèn)題，但馬自達(dá)不也還是沒(méi)有放棄嗎？六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)能否迎來(lái)春天，除了要靠大環(huán)境和時(shí)代，還要看車(chē)企、工程師們的努力。
毋庸置疑，當(dāng)下解決能源、環(huán)保問(wèn)題最直接的辦法還是上電機(jī)，電動(dòng)車(chē)可以做到很強(qiáng)勁的動(dòng)力、很優(yōu)秀的科技感，但對(duì)于真正熱愛(ài)機(jī)械、癡迷于內(nèi)燃機(jī)的人來(lái)說(shuō)，電機(jī)恐怕還是單一、呆板、沒(méi)有魅力的。在此，我們希望汽車(chē)不會(huì)完全拋棄內(nèi)燃機(jī)，不會(huì)放棄這份“機(jī)械之美”，希望內(nèi)燃機(jī)能夠與時(shí)俱進(jìn)、生生不息！