缸哥聊技术丨四冲程发动机为什么一直不革新？

提到发动机，你能想到什么？是排量？是气缸数？还是什么？

其实无论是1.0L排量还是6.0L排量、无论是涡轮增压还是机械增压、无论是直列4缸还是V型12缸，它们都有一个共同的特点，即都是四冲程发动机，甚至现在一些125摩托上也开始放弃传统的二冲程发动机而换装四冲程发动机了。

所以问题就来了，为什么发动机都是四冲程的？

所谓冲程，指的是活塞从一个极限位置另一个极限位置的距离，按照现在的发动机做功顺序来看，从进气到排气，活塞往返运动了2次，也就是4个冲程，这便是四冲程发动机的由来。上文也说到了，既然摩托车能够用二冲程发动机，为什么汽车不行？

原因其实很简单，二冲程发动机的压缩比往往比较低，且由于构造问题无法输出高转速，与汽车对动力的需求并不匹配；另外，二冲程发动机基本都是单缸的，对于汽车而言，即便按照1.0L的排量计算，试想一下1.0L的单缸发动机得是什么样子？因此二冲程发动机只能用在摩托车、低速车上。

对于四冲程发动机来说，其可以承受更高的压缩比，动力输出曲线也更符合汽车的工况要求，但它也并非没有缺点，除了需要对进排气门进行精准控制外，还要提升热效率，目前热效率能超过35%的发动机就可以被厂家吹嘘一波了。

事实上，发动机做功靠的是活塞驱动曲轴，而活塞驱动曲轴靠的又是气缸内的可燃气体燃烧产生热膨胀，因此热效率越高的发动机往往动力表现会更好且油耗也会相对较低。

但大家都知道，四冲程发动机四个行程中只有一个行程是做功的，另外三个行程都是消耗能量的，并且发动机也是需要散热的，燃油燃烧所产生的大量热能实际上是被浪费了，那么有没有什么好的解决方式呢？

答案便是六冲程发动机。

在2007年六冲程发动机便被美国工程师Bruce Crower研发了出来，只是目前并没有进行应用，我们先来看这个六冲程的发动机是如何工作的。原理图如上所示，前面4个冲程并没有变化，有趣的是后面2个冲程。

四冲程发动机的最后一个冲程是活塞向上运动将气缸内的废气排出，而此时发动机内部的温度依然可以轻松达到100℃，这恰好是水沸腾的温度，于是第五冲程便是向气缸内喷水，是的你没看错，水遇到高温后会迅速膨胀成水蒸气，是不是看着眼熟？貌似是回到了蒸汽机的时代，膨胀的水蒸气将活塞再压下去做功；第六个冲程则是将多余的水蒸气排出去，但并不是排到排气管中，而是排到一个冷凝器里，重新变为水。

根据Bruce Crower（如上图）的计算，这台六冲程发动机能比传统的四冲程发动机提升40%的效率，如果是柴油机的话，还可以再提高5%。值得一提的是，这项发明获得了美国《Popular Science》（中文版称《科技新时代》）杂志年度十大发明奖。

不过这种六冲程发动机也并非没有短板，客观的说短板还非常明显，除了要为发动机准备一个水壶之外，对水的要求更高，如果水中杂质较多，那么气缸内如何进行防腐处理？如何保证活塞环的密封性不受影响？毕竟活塞环上还有机油，且燃烧的废气中存在二氧化硫，与水蒸气接触会产生硫酸，这也是一个比较棘手的问题。

因此六冲程发动机难以普及，或者说目前技术层面只能允许它在实验台上嗨一把……由此可见，传统的内燃机经过数十年的技术发展，如今再想进行技术革新几乎已经很难了，向上突破的空间极其有限，而这或许也是汽车动力由内燃机转向电动机的原因这一吧~