有奖问答，揭晓了。

mianhuatang

有奖竞猜，分数超级得多

这次我们的学习对象是这台引擎。还是和上次一样，3个问题，回答完全正确的全部给分，部分正确的给部分分，鼓励多写字。请不要用google，即使你用了，也绝对找不到答案。如果你能用google找到我所有问题的答案，给你500分。说到做到。

最终评判权归我所有。

1．
这台引擎是宝马的什么引擎，代号是什么？10分
从引擎平衡的角度来说，为什么I6引擎（V12引擎算作2个I6）要远远胜过V8，V10等引擎？提示：从活塞的正弦运动and / or高阶平衡来解释。这里30分。

2．
这台引擎最大的特点就是从喷油嘴到近气阀的管道非常非常非常非常的长。按说一台赛车引擎对油门的反应要求是非常高的，宝马却反其道而行，这样做有什么好处？这里50分

3．虽然这样做有优势，但是与此同时也带来很多问题。说对1个给15分，如果能正确深入分析的，每个再给15分。

mianhuatang

关于引擎平衡已经分析的不错了。但是剩下的问题，没有一个人答对。。。残年。。。

提示一下，引擎转速高了啊，就该怎么样了呢。。。提示已经非常明显了。。。

mianhuatang

看起来回答得出剩下问题的人基本上也没有了。。。公布答案了

第一题

这个引擎是大名鼎鼎的P54B20，用在WTCC E46 320i 上面的。2升的引擎压榨出来接近300马力，而且是在2000年前后，绝对是工程学上的一项经典之作。

上面那个转google的文章写得不错，我就稍微补充以下，普通引擎的活塞运动可以认为是一个正弦波，对不失学工程的人来说，这个可能不太好理解。具体就是在活塞再top dead center以下简称TDC的时候，可以认为是正弦函数sin(x)在x=π/2的时候（如果连角度和弧度都搞不明白的话，建议就不要往下看了）。同样的，在bottom dead center的时候，那么sin(x)就应该在x=3π/4的时候。当活塞运动到汽缸一半的时候，那么x=0或者π。

那么从正弦波的角度来看，活塞每π/2的运动方向是不一样的，也就是活塞的往复运动。如果从一阶动平衡来说，只要I4引擎就可以完美的平衡了。但是这个我们不太在乎，因为实在是太简单了。However，其实活塞在一个冲程里，有加速度和减速度，而且加减速度的变化量是不一样的，也就是说，速度的2次微分在加速和减速的时候是不相同的，这样I4引擎就没有办法完美平衡了。I6引擎正好可以用5，6气缸解决这个问题。

上面的一些答案很多漏掉了一点，也就是connecting rod不仅仅是在平行于气缸的方向运动，它还在垂直于气缸的方向上产生了运动，这个也是2阶动平衡，也需要I6引擎才能解决。

其实，说到底，引擎的运动是一个泰勒展开式（不强求你能背出来泰勒展开式，但是如果这个名词的意义不了解的话，建议也可以不要往下看了），理论上需要无穷多的汽缸才能完美的平衡掉所有的震动。但是一般超过3阶的运动，就可以忽略不计了。

BMW原本坚持使用I6是我最欣赏的一点，可惜近年来把老传统给丢掉了，而且竟然用起来增压，所以，以后的high performance vehicle一定不会再买bmw了，一定是911了。毕竟911的Flat6是坚持了40年的传统，而且不断创新的艺术品。

mianhuatang

第二题

这里基本没人答对。我的提示已经很明显了，高转速，高转速的另外一种解释方法就是需要的近气量很大。WTCC是一种WOT(wide open throttle)占很大比例的赛事，也就是说，近气量的需求就更明显了。

首先要声明的是，不要把你从dealer买来的车，哪怕是Ferrari 599给叫成赛车，你那个根本就不是赛车，只不过是高性能的街道车辆而已。很多东西都被和谐了，随便举几个例子，helical vs straight cut gear, syncro, roll cage, tweakable suspension等等。你这里看见的进气管才是真正赛车专用的。世界上绝对找不出一辆从dealer出来的车是这样的。

首先，对于一般的车子来说，即使是redline达到8400的E9x m3来说，都不需要这样的东西。你可能会说这台引擎也不过就是8500而已。但是你要记得，E9x M3是4L displacement，这台车才2升而已。即使是在bore（缸径）相同的情况下，冲程只有m3的一半，也就是说，如果bore = 90mm的话，stroke只有大约50mm。如果把fuel injector放在离valve太近的地方，油气混合物在气缸里面的燃烧速度就必定快不了。

为什么，很简单，很多人认为近气管里面快速的气体可以帮助分散汽油。其实，从fuel injector出来的汽油的速度是远远高于气体的流动速度的。可惜，只有高压汽油系统才能把汽油充分的分散，但是高压系统的直接后果是，如果里valve太近的话，汽油喷出来是呈流装的，不是雾状，所以，flame front speed一定会很差，那么对于一台赛车引擎来说，如果不能充分的燃烧汽油，或者说不能快速消耗汽油的话，这算什么个狗屁东西？

50mm的冲程也是另外一个问题。较长的冲程，能够在高转速的情况下，充分发挥swivel effect，但是50mm，实在是没有这个能力充分混合汽油和oxygen。

所以BMW从另外一个角度来解决这个问题。仍旧使用高压系统，但是把fuel injector放在离valve很远的地方，这样虽然汽油出来的速度很快，但是因为在另一个流体中（空气），汽油的减速度很大。不要把你日常生活中的经验那来跟我argue说液体的密度大与气体，所以这个减速度也不大。要知道，你现在考虑的是一个高频动态系统，一分钟要喷油4000次以上，如果你学过流体力学的话，这个减速度是和频率的3次方成正比的。

汽油在相对高速流动的空气中，能够充分的产生swivel effect，而且进入燃烧室以后能充分保证flame front speed，最重要的是能快速的燃烧掉汽油，至于燃烧效率是不是最佳，在赛车引擎上的考虑是其次的。要知道，喷射汽油是很简单的事情，但是如何燃烧却是一件非常不容易的事情。

另外高转速的引擎，最好的设计不外乎是I6, Flat 6 or V12，所以BMW为了保证马力的输出，2升的引擎也搞了个6缸，冲程又不能太大，所以只能使用这种设计了。在WOT的情况下，高流量，高速度的空气帮助喷出的汽油减速，break down，并且产生swivel effect，弥补6才是BMW这样设计的关键。

mianhuatang

第三提

虽然P54是为了符合WTCC赛事的要求生产的比较完美的引擎，但是绝对不是没有缺点的。

这样的设计最突出的缺点就是drivability。也就是驾驶性不强。首先启动的时候，这么长的近气管要充分的wet down，也就是说，要让进气管的内壁上充分沾上汽油，否则的话，进入燃烧室的汽油和空气是不成比例的，你根本就点不着车子。一般来说这种设计的启动时非常困难的，需要让fuel injector工作10几秒钟，然后打火，与此同时要调整spark advance到0，然后等引擎工作达到动平衡点以后，才能重新设置ECU参数。

其次就是熄火，绝对不是你钥匙一扭就搞定的。必须先要把转速提高，关掉ECU，让引擎自己把进气管上的汽油吸进去燃烧掉。当然了，说得比做得容易得多。

还有缺点就是在寒冷的情况下，空气的密度会比较高，这样的话会改变空气shred汽油的能力（这个可以用高粘稠度的流体来模拟），这样就导致燃烧不能达到设计的标准。

mianhuatang

评分如下：
luovise 一共10+25=35。基本上在平衡上答得很好
zigzag比较会用google，给10分奖励

免责声明：
我不是学机械的。以上的文字纯属测试算盘和老鼠的机械和光电性能。另外本人是文盲，上面文字是从蜘蛛网上利用剪刀和浆糊拼凑出来的，不负任何责任。评分是为了保证不要提前老年痴呆，锻炼基本计数能力的。

mianhuatang

原帖由 desperado 于 2010-7-6 12:22 PM 发表
我觉得长长的歧管和进气道会产生很大的压差，近似涡轮增压的作用，不 ...

不对，无论如何加长的进气管绝对不会产生高压，除非你能造出凭空产生能量的机器来。。。

mianhuatang

原帖由 desperado 于 2010-7-7 04:42 PM 发表

想知道具体是什么方式提高了这些数据（之前看过您写的关于功率提升的阐述，想知道的再具体些），还有就是市场上有很多简单的改装就号称增加超过50HP的产品是不是可信，毕竟这套原装的东西相比之下太保守了，哈。

如果你要真正理解内燃机的话，不可能从任何一个论坛上得到系统的知识，请去看这本书

http://www.amazon.com/Internal-Combustion-Engine-Fundamentals-Heywood/dp/007028637X

有一句很有名气的话，you get what you paid for，绝对没有什么便宜的东西能随随便便就给你大幅动力提升。