車迷鐘愛的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音是什么？

目錄

?	喜歡有汽油味的、聲音很大的汽車
?	發(fā)動(dòng)機(jī)到底是怎么一回事？
?	汽油燃燒不能沒有空氣
?	消聲器演奏的聲音
?	不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)聲音也不同？
?	采訪還在進(jìn)行中！

喜歡有汽油味的、聲音很大的汽車

5月28日，斯巴魯、馬自達(dá)和豐田宣布面向電動(dòng)化時(shí)代研發(fā)全新發(fā)動(dòng)機(jī)。

說明會(huì)上，三家公司的高層充滿熱情地講述了作為實(shí)現(xiàn)碳中和社會(huì)的手段之一，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮著重要的作用。

2024年1月12日，在東京改裝車展上，豐田章男會(huì)長(zhǎng)（Morizo）作為一名“普普通通的車迷大叔”站在臺(tái)上說了如下一番話。

此外，在2019年?yáng)|京車展訪談環(huán)節(jié)中，當(dāng)被問及喜歡什么樣的汽車時(shí)，他坦言道：“我喜歡有汽油味的、油耗高的、聲音很大的那種充滿野性的汽車”，一語(yǔ)驚人。

顯然，發(fā)動(dòng)機(jī)吸引了Morizo和其他車迷們，而其魅力之一就是聲音。

就像大家喜歡不同流派的音樂一樣，每個(gè)人喜歡的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音也各不相同。

V型多缸發(fā)動(dòng)機(jī)具有高亢的賽車音。

小排量直列發(fā)動(dòng)機(jī)則具有強(qiáng)有力的轟鳴聲。

美式V8發(fā)動(dòng)機(jī)有著“哆哆哆哆”的聲音，而氣缸不等長(zhǎng)的水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)出氣流碰撞的震撼聲響。

還有“啪嗒啪嗒”的氣泡聲、渦輪增壓器特有的“啾啾”哨聲。

此外，一些人通過高端豪華車型的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的輕微聲響能聯(lián)想到動(dòng)力十足的發(fā)動(dòng)機(jī)。

諸如此類，各色的發(fā)動(dòng)機(jī)聲令人心潮澎湃，我們將在下文中深入探討它們的魅力。

發(fā)動(dòng)機(jī)到底是怎么一回事？

首先，為了理解通常被稱為“發(fā)動(dòng)機(jī)聲音”的汽車發(fā)出的聲音，我們需要從發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理開始復(fù)習(xí)。

現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中最常見的是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。將汽油和空氣混合的混合氣體在筒狀氣缸中燃燒（爆炸），轉(zhuǎn)換為動(dòng)力。

正如“活塞式”一詞表現(xiàn)的“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”一般，通過活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將其旋轉(zhuǎn)傳遞給車輪，從而實(shí)現(xiàn)行駛。

在曲軸旋轉(zhuǎn)兩次期間，完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒/膨脹和排氣這四個(gè)行程，即一次循環(huán)，這就是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。

汽油燃燒不能沒有空氣

燃料的噴射方式有兩種：進(jìn)氣道噴射和直噴。至此為止都是基于進(jìn)氣道噴射發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)行說明，這是將燃料噴射到稱為進(jìn)氣歧管的吸氣管內(nèi)，形成混合氣體后再輸入氣缸的一種發(fā)動(dòng)機(jī)。

直噴發(fā)動(dòng)機(jī)則是從吸氣管僅引入空氣，直接向氣缸內(nèi)噴射燃料，在氣缸內(nèi)形成混合氣使其燃燒。

無論如何燃燒燃料都需要空氣。發(fā)動(dòng)機(jī)聲音除了燃燒本身和發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)發(fā)出的聲音之外，還包括將大量空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)并排出時(shí)的聲音。

聲音本就是由振動(dòng)、空氣的流動(dòng)、空氣的膨脹/收縮引發(fā)。

特別是排出燃燒后的氣體的排氣歧管（配管）和消聲器，都對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音產(chǎn)生很大影響。

為了產(chǎn)生更大的動(dòng)能，需要相應(yīng)的大量燃燒能量，能否更有效地將空氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)是關(guān)鍵。

第一種方法是增加每氣缸的排氣量。

第二種方法是增加氣缸數(shù)。但是，如果是將氣缸排列成1列的串聯(lián)型，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)很長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的排列布局不理想，因此，有時(shí)會(huì)將氣缸排列成V型，以便更好地排布安裝。

話雖如此，考慮到零件數(shù)量多導(dǎo)致的成本增加、以及重量和空間方面的影響，用盡可能少的氣缸數(shù)量來滿足需求是更好的選擇。

因此，第三種方法是快速排出燃燒后的廢氣。

相關(guān)控制技術(shù)有許多。其中一種常見的方法是通過調(diào)整排氣歧管（用于收集各氣缸排出的廢氣并排放）的長(zhǎng)度和形狀，以實(shí)現(xiàn)順暢的排放，并抑制排氣干擾，這種方法自古以來就被廣泛采用。

消聲器演奏的聲音

各位是否曾在賽道等地方聽過從量產(chǎn)車中拆除消聲器，即所謂的直管調(diào)校的改裝車的聲音呢？

雖說在排氣系統(tǒng)以外也進(jìn)行了調(diào)校，這種車輛產(chǎn)生的爆炸音的粗暴程度，讓人難以想象是同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，這正是Morizo最愛的“放肆喧囂的汽車”。

現(xiàn)在量產(chǎn)車采用的消聲器大多在內(nèi)部設(shè)有多個(gè)腔室，通過這些腔室內(nèi)的排氣膨脹和減壓，利用隔開房間的隔壁的反射和共鳴來吸收聲音，這種結(jié)構(gòu)稱為多級(jí)膨脹室型。

雖然消聲器是為了抑制聲音而設(shè)計(jì)的，但由于具有共鳴體，其結(jié)構(gòu)和材料類似樂器，因此不僅可以調(diào)節(jié)聲音的大小，還可以改變聲音的音質(zhì)。

輸送大量空氣時(shí)，如果采取向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送壓縮空氣的方法，還會(huì)引入增壓器的聲音。

各位可曾聽過賽車和運(yùn)動(dòng)車型發(fā)出的“咻——啪”、“啾啾”等不可思議的聲音。

這些都是安裝渦輪增壓器的汽車特有的聲音，當(dāng)車手踩下或松開油門時(shí)，通過排氣流動(dòng)驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪的旋轉(zhuǎn)也帶動(dòng)進(jìn)氣側(cè)的渦輪壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)增壓。

“咻——啪”，是松開油門時(shí)增壓后剩余的壓縮空氣排出的聲音。

當(dāng)無法完全釋放的壓縮空氣返回到渦輪側(cè)時(shí)，就會(huì)發(fā)出“啾啾”的聲音。

不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)聲音也不同？

下面讓我們言歸正傳。如前文所述，想要擁有強(qiáng)大的馬力，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)就要擁有多個(gè)氣缸。

現(xiàn)在汽車所搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸數(shù)量最少的為3缸，近10年來這款發(fā)動(dòng)機(jī)多被廣泛用于緊湊型汽車；然后是一直以來各種車型最常搭載的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)；之后還有僅德國(guó)汽車廠商搭載的較為罕見的5缸發(fā)動(dòng)機(jī)；以及在直列、V型和水平對(duì)置款式中會(huì)出現(xiàn)的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)；最后，全球市場(chǎng)上還有8缸、10缸、12缸等款式，它們均被稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，具有高功率、高性能等特點(diǎn)。

而直列、V型、水平對(duì)置等詞語(yǔ)，均表示多個(gè)氣缸的排列方式。

氣缸在曲柄軸上一字排開的結(jié)構(gòu)被稱為直列發(fā)動(dòng)機(jī)；氣缸以曲柄軸為中心V字排列的被稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)；曲柄軸的左右水平方向上放置兩組氣缸，其活塞向相反方向運(yùn)動(dòng)（譬如右方的活塞會(huì)向左方運(yùn)動(dòng)）的被稱為水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。

V型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸分成兩列，相鄰的氣缸呈現(xiàn)出V字，這個(gè)角度被稱為夾角。

在了解了上述知識(shí)后，讓我們來梳理一下這些結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)音產(chǎn)生怎樣的影響吧。

首先考慮氣缸的數(shù)量。簡(jiǎn)單粗暴地概括就是，氣缸的數(shù)量越多發(fā)動(dòng)機(jī)音就越輕柔。大家可以回憶一下剛才我們提到的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在曲柄軸旋轉(zhuǎn)兩圈期間完成一次工作循環(huán)（燃燒）。

如果以比怠速稍高一些的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000rpm來推算的話，3缸發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘會(huì)發(fā)出1500圈，4缸的話2000圈，12缸6000圈的節(jié)奏爆震音。氣缸的數(shù)量越多節(jié)奏就越緊湊，爆震音聽起來也會(huì)越流暢，而且節(jié)拍的重疊還能使聲音聽起來更厚重。

接下來，讓我們來對(duì)比一下氣缸數(shù)相同，但排列方式不同的直列和V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)。直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造是，處于“進(jìn)氣、壓縮”狀態(tài)的氣缸和處于“燃燒、排氣”狀態(tài)的氣缸總是呈對(duì)照的形式運(yùn)動(dòng)。

這樣能夠有效抵消移動(dòng)中所帶來的縱向與橫向震動(dòng)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)自身的平衡。因此，直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)以及，由兩組直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)以?shī)A角形式組合而成的V型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)，被譽(yù)為擁有“絕對(duì)平順性”，具有不摻震動(dòng)雜音的干凈的發(fā)動(dòng)機(jī)聲浪。

即使排氣歧管集中在一起，排氣時(shí)也不會(huì)相互干擾，能夠保持順暢地排氣。排氣管的操作自由度高，也是保證這款發(fā)動(dòng)機(jī)聲音干凈的原因之一。

而V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)不具備絕對(duì)平順性，所以會(huì)隨著縱向與橫向的搖擺出現(xiàn)扭曲的震動(dòng)，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要考慮到抑制振動(dòng)。另外，又因其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，導(dǎo)致使用的零件數(shù)量增多，這也是機(jī)械音增加的主要原因。

雖然V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)讓兩列氣缸的結(jié)構(gòu)更緊湊，但也正是因?yàn)閂型的構(gòu)造，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的空間受限，排氣管操作的自由度較低。也就是說，很難發(fā)出穿透力強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)音。

然后，讓我們來講講有些不可思議的V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)。即便是相同夾角的V8發(fā)動(dòng)機(jī)，也會(huì)因?yàn)榍S形式的不同而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)音不同，采用了十字曲軸的美式V8發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)出“哆哆哆”的狂躁聲音，而采用了平面曲軸賽車類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，則會(huì)發(fā)出具有穿透性的“咔——”的聲音。

采訪還在進(jìn)行中！

那么，不同形式的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)出不同的尾音嗎？

關(guān)于被稱為BOXER（拳擊手發(fā)動(dòng)機(jī)）的水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，以及與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完全不同的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，我們將請(qǐng)斯巴魯和馬自達(dá)的工作人員協(xié)助講解。

下面將為各位讀者分享一段發(fā)動(dòng)機(jī)聲浪錄音，出自為GR YARIS專門研發(fā)的G16發(fā)動(dòng)機(jī)。這段錄音不是車外錄音，而是來自發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試平臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)收錄的聲音。請(qǐng)大家注意調(diào)整音量收聽。

粗獷、奔放的發(fā)動(dòng)機(jī)音，為何會(huì)升華成令人激情澎湃的聲浪？讓我們繼續(xù)深入了解“發(fā)動(dòng)機(jī)音癡迷者”們的研發(fā)思路，期待接下來的相關(guān)報(bào)道吧。