最全面的發動機氣缸排列知識!

發動機作為汽車的動力源泉,就好比我們的心臟。作為一個二手車從業者,對於發動機的認識不能停留在排量、功率、扭矩等基本參數值上,對於內部的結構也要了解。小三爺今天就大家梳理下現在常見的氣缸排列形式以及優缺點,各位二手車朋友在收車時可以注意一下。

氣缸排列形式大體可以分為L型(直列式)布局、V型布局、W型布局、H型(水平對置式)和VR型布局,另外還有一種比較少見的轉子式發動機。

直列發動機

直列發動機是最常見的發動機,用字母L表示,比如L4(數字代表氣缸個數)表示的就是直列四缸發動機,這種布局是指發動機所有氣缸均是按同一角度並排成一條直線,只使用一個氣缸蓋,其缸體和曲軸的結構也是氣缸排列方式中最簡單的。現在常見的有L3,L4,L5,L6,絕大多數小型車、緊湊型車或一部分中型車,都採用這種布局。

優點:

(1) 尺寸緊湊,穩定性高

(2) 低速扭矩特性好

(3) 燃油經濟性相對較好

(4) 製造成本低,發動機艙布置靈活。

缺點:

(1) 尺寸緊湊,穩定性高

(2) 低速扭矩特性好

(3) 燃油經濟性相對較好

(4) 製造成本低,發動機艙布置靈活。

L3代表車型 福克斯1.0T

L4代表車型 奧迪S3

L5代表車型 奧迪TT RS

L6代表車型 寶馬X5 xDrive35i

V型發動機

所謂V型發動機,簡單的說就是將氣缸分成兩組,把相鄰氣缸以一定夾角布置一起(左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180°),從側面看汽缸呈V字形,故稱V型發動機。通常的夾角為90度,但是實際應用中90度夾角在橫向距離上比較的寬,不便於機艙的布置。而且更加傾斜的氣缸體,機油在受重力作用會使活塞頭潤滑不均勻,加大氣缸的磨損。為了避免這一弊端,也有更小夾角的72度,75度和60度的氣缸體設計。在氣缸數上最常見的有V6,V8和V10,V12四種發動機形式,用在一般的車型上V6和V8的動力就已經足夠了, V10和V12發動機製造成本昂貴,技術非常複雜,一般搭載在超跑旗艦車型上。

優點:

(1) 相同缸數比直列排布的縱向距離短

(2) 發動機重心比直列排布方式的低,增強操控性

(3) 運轉比較平順,震動與噪音更小

(4) 有更大的動力輸出

缺點:

(1) 結構比較複雜,後期維護成本較高

(2) 比直列排布更寬

(3) 生產成本高

V6發動機代表車型 銳志

V8發動機代表車型 寶馬M3

V10發動機代表車型 奧迪R8

V12發動機代表車型 法拉利F140系列

W型發動機

它只是近似W形排列,嚴格說來還應屬V型發動機。W型發動機是德國大眾專屬發動機技術。將V型發動機的每側汽缸進行小角度的錯開,就成了W型發動機。或者說W型發動機的汽缸排列形式是由兩個小V形組成一個大V形,兩組V型發動機共用一根曲軸。

W型與V型相比,可將發動機做得更短一些,曲軸也可短些,這樣就能節省發動機所佔的空間,同時重量也可輕些,但它的寬度更大,使得發動機艙更飽滿。

W型發動機最大的問題是發動機由一個整體被分割為兩個部分,在運作時必然會引起很大的震動。針對這一問題,大眾在W型發動機上設計了兩個反向轉動的平衡軸,讓兩個部分的震動在內部相互抵消。

目前應用W發動機的只有大眾以及旗下其他品牌的車輛運用,比如:大眾輝騰、賓利歐陸和奧迪A8的W12。

優點:

(1) 發動機及曲軸更短,結構緊湊,適用大排量車

(2) 相同汽缸數縱向最短

(3) 發動機動力強勁,一般排量可以做的比較大。

缺點:

(1) 製造工藝複雜,價格昂貴

(2) 發動機橫向尺寸比較大,不利於布局

(3) 後期的維護成本高

W12發動機代表車型 奧迪A8 W12

水平對置發動機

水平對置發動機用H表示,4缸水平對置發動為H4,6缸水平對置發動機為H6。水平對置發動機的氣缸夾角為180度。水平對置發動機的製造成本和工藝難度相當高,所以目前世界上只有保時捷和斯巴魯兩個廠商在使用。

優點:

(1) 重心最低,配重均衡,給車輛帶來更好操控性

(2) 兩側活塞產生的力矩相互抵消,振動小更平順

缺點:

(1) 寬度最大

(2) 工藝複雜

(3) 生產維護升本高

(4) 不利於布局,考慮車身尺寸,排量不會很大。

(5) 橫置的氣缸因為重力的原因,會使機油流到底部,使氣缸向上一側得不到充分的潤滑

(6) 高精度的製造帶來了更高的養護成本。

H4發動機代表車型 森林人2.5L

H6發動機代表車型 保時捷911GTS3.0T

VR發動機

VR發動機是大眾的專屬產品,為了能在更小的空間內放下V6發動機,大眾集團另闢蹊徑的研發出了夾角為15度、體積更小的VR6發動機。VR發動機的汽缸夾角非常小,兩列汽缸接近平行,汽缸蓋上火花塞的孔幾乎並在一條直線上。VR6引擎因為兩組氣缸交錯布局而又處於同一個缸體之中,因此6個氣缸的進氣和排氣長度出現了差異,這就導致了不同氣缸進排氣效果不一致,導致每個氣缸的爆燃情況不能完全一樣,進一步放大了VR6的震動和不平順。雖然大眾後來設計了不等長進排氣歧管來緩解這種不平衡,但依然沒辦法根治。

由於VR6引擎的氣缸頭與同排量的四缸機氣缸頭投影面積相當,但卻需要承受六個氣缸輪流爆燃的衝擊和熱量,因此早期VR6引擎還存在著散熱的問題。磨損壽命也是一大問題。

優點:

(1) 發動機結構緊湊,體積小。寬度接近直列發動機,長度比相同汽缸數的直列發動短很多。

(2) 造價成本較低底。

缺點:

(1) 運轉震動較大。雖然通過增加平衡軸等方法可以降低震動,但是由於結構特性,震動仍然比V型排列發動機大很多。

(2) 活塞磨損比較嚴重。

(3) 進排氣不平衡,

(4) 熱負荷比較嚴重。

VR6發動機代表車型 高爾夫R32

轉子式發動機

相比常見的往複活塞式發動機,很多朋友會對轉子發動機感到陌生。轉子發動機又稱為米勒循環發動機,由德國人汪克爾發明。而真正把轉子發動機做出名堂的是日本的馬自達。

我們都知道,傳統的氣缸採用往複式運動,工作時活塞在氣缸里做往複直線運動,而為了把活塞的直線運動轉化為旋轉運動,必須使用曲柄連桿機構。轉子發動機則不同,它可以將燃氣的燃燒膨脹力直接轉化為驅動扭矩。轉子發動機大體由三角形轉子、偏心軸和發動機殼體組成,轉子帶動偏心軸旋轉,將爆炸產生的動力平穩傳遞到傳動橋。三角轉子轉動時,以三角轉子中心為中心的內齒圈和以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合,齒輪固定在缸體上不轉動,內齒圈與齒輪的齒數之比為3:2。

上述運動關係使得三角轉子頂點的運動軌跡(即氣缸壁的形狀)似「8」字形。三角轉子把氣缸分成三個獨立空間,三個空間各自先後完成進氣、壓縮、做功和排氣,三角轉子自轉一周,發動機點火做功三次,而衝程式發動機的曲軸每旋轉兩圈單氣缸才做功一次。

優點:

(1) 尺寸小

(2) 重量小,布置於車身重心比較底

(3) 震動小,雜訊小。

(4) 與一般四衝程發動機每旋轉兩圈做功一次相比,具有高功率容積比(發動機容積較小就能輸出較多動力)

(5)運轉最高轉速較高。

缺點:

(1) 油封磨損容易造成漏氣

(2) 獨特的機械結構也造成這類引擎較難維修

(3) 燃油經濟性差

(4) 熱效率底

(5) 排放性差

(6) 低轉無力

轉子發動機代表車型 馬自達RX-8


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