Этот аргумент практически так же стар, как и сам двигатель внутреннего сгорания: какая конфигурация цилиндров является наилучшей? V6 или V8, V8 или V12, рядные двигатели против V-образных и так далее. И в данном случае линейный-4 или линейный-3? На первый взгляд ответ кажется простым: четыре цилиндра лучше, потому что там больше цилиндров. Больше цилиндров, больше объёма, больше мощности, больше пользы, верно? Но чем дальше мы погружаемся в кроличью нору, тем более тонким становится ответ.
Прежде всего, для чего вы используете двигатель? Трехцилиндровый двигатель будет более компактным и подойдет для городских автомобилей, а четырехцилиндровый – более универсальным. Объемы одинаковые — у вас три больших цилиндра или четыре маленьких? А как насчет таких факторов, как экономия топлива, плавность хода, простота и так далее? Каждая конфигурация имеет свои уникальные преимущества и недостатки, которые мы обсудим подробно.
Короче говоря, здесь нет простого ответа, поскольку в конечном итоге речь идет о применении движка. Трехцилиндровый двигатель никогда не подойдет, скажем, к американскому внедорожнику; и наоборот, четырехцилиндровый двигатель слишком велик для крошечного кей-кара или европейской малолитражки. Таким образом, отдельные регионы и владельцы могут отдавать предпочтение одному другому для своих нужд. Однако, вообще говоря, четырехцилиндровый двигатель — это лучший вариант из-за его простоты, отработанной технологии и универсальности. Возможно, он не во всем лучше, но есть причина, по которой многие автомобили имеют четырехцилиндровые конфигурации со времен технического чуда, которым был четырехцилиндровый двигатель Ford Model T.
Четырехцилиндровые и трехцилиндровые двигатели
Давайте на секунду забудем об отдельных двигателях и сосредоточимся на физических свойствах четырехцилиндровой компоновки. Рядная четверка имеет четыре цилиндра в ряд и может рассматриваться как два двухцилиндровых двигателя, работающих синхронно. Когда поршень 1 движется вверх, то же самое происходит и с поршнями 2 и 3. Поскольку поршни движутся парами, они нейтрализуют импульс друг друга, а это означает, что четырехцилиндровые двигатели имеют превосходный первичный баланс.
Таким образом, четырехцилиндровые двигатели обычно более плавны, чем трехцилиндровые. Однако они не идеально гладкие, поскольку не имеют идеального вторичного баланса. Поршни двигателя в первой половине хода перемещаются дальше, чем во второй половине. Другими словами, от 0 до 90 градусов поршень перемещается на большее расстояние, чем от 90 до 180 градусов вращения. Этот эффект замедления означает, что сумма инерции не равна, и, следовательно, существует дисбаланс. В четырехцилиндровых двигателях должны использоваться балансировочные валы или другие решения, чтобы противодействовать этому.
Трехцилиндровые двигатели — наоборот; у них отличный вторичный баланс, поскольку цилиндры расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга (120+3=360). Однако это компенсируется неравным первичным балансом поршней — у поршней нет противоположной пары, как в случае с рядным шестицилиндровым двигателем (один аргумент в пользу рядного шестицилиндрового двигателя по сравнению с V6). Это означает, что, несмотря на меньшее количество цилиндров, рядные тройки являются обманчиво сложными двигателями, требующими балансировочных компонентов для поддержания плавности хода.
Почему четырехцилиндровая компоновка выигрывает
Помимо специализированных автомобилей, таких как кей-кары, которым часто требуются трехцилиндровые двигатели для удовлетворения строгих требований к размеру, четырехцилиндровые двигатели обычно выигрывают из-за своей относительной простоты. Одним из ключевых моментов является то, что, хотя трехцилиндровые двигатели, естественно, более эффективны, чем четырехцилиндровые (из-за меньшего сгорания), они также имеют тенденцию производить меньшую мощность, поэтому их часто можно увидеть в паре с турбокомпрессорами.
Мы не собираемся здесь вдаваться в дебаты о двигателях без наддува и с турбонаддувом, но важным моментом здесь является то, что турбонаддув добавляет больше сложности. Вся эта система прикреплена к выхлопной системе двигателя, чтобы компенсировать дефицит мощности, а сломанная турбина потенциально может оказаться дорогостоящим испытанием. Простота, обеспечиваемая четырехцилиндровым двигателем, который может производить мощность, аналогичную трехцилиндровому турбодвигателю — без турбо-задержки в придачу, — дает ему здесь явное преимущество. Кроме того, никто не говорит, что четырехцилиндровый двигатель нельзя использовать с турбонаддувом, и в этот момент его выходная мощность, скорее всего, превысит мощность трехцилиндрового двигателя.
В конечном счете, этот аргумент является вопросом специализации. Достаточно ли мал автомобиль, чтобы в него не поместился четырехцилиндровый двигатель? Имеет ли автомобиль нишевую направленность, например, гипермилинг? Тогда трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом — лучший выбор. В остальном четырехцилиндровые двигатели предлагают сбалансированное сочетание простоты, компактности и мощности, и, вероятно, именно поэтому так много производителей продолжают использовать их сегодня.
