最全发动机气缸排列知识

发布时间:2018-03-13 19:15



前言

发动机作为汽车的核心部件,等同于我们的心脏一样。二手车人们不能只停留在功率、扭矩、排量的基础参数上,对于发动机内部的结构也要清楚。




气缸排列形式大体可以分为L型(直列式)布局、V型布局、W型布局、H型(水平对置式)和VR型布局,另外还有一种比较少见的转子式发动机。


一、直列发动机

直列发动机是比较常见的一种,用字母L来表示,例如L4表示的就是直列四缸发动机,这种布局是指发动机所有气缸均是同一角度拍成一线,只用到一个气缸盖,其缸体和曲轴的结构也是气缸排列方式中最简单的。



优点:

  • 尺寸紧凑,稳定性高;

  • 低速扭矩特性好;

  • 燃油经济性相对较好;

  • 制造成本低,发动机舱布置灵活。


缺点:

  • 当排气量和汽缸数增加时,发动机长度将增加;

  • 发动机功率有限;

  • 布置在车身上重心高,影响操控性。


L3代表车型 福克斯1.0T

L4代表车型 奥迪S3

L5代表车型 奥迪TT RS

L6代表车型 宝马X5 xDrive35i

二、V型发动机

V型发动机,是将气缸分成两组,把相邻气缸以一定夹角布置一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。通常的夹角为90度,但是实际应用中90度夹角在横向距离上比较的宽,不便于机舱的布置。



而且更加倾斜的气缸体,机油在受重力作用会使活塞头润滑不均匀,加大气缸的磨损。为了避免这一弊端,也有更小夹角的72度,75度和60度的气缸体设计。在气缸数上最常见的有V6,V8和V10,V12四种发动机形式。 

 

优点:

  • 相同缸数比直列排布的纵向距离短;

  • 发动机重心比直列排布方式的低,增强操控性;

  • 运转比较平顺,震动与噪音更小;

  • 有更大的动力输出。


缺点:

  • 结构比较复杂,后期维护成本较高;

  • 比直列排布更宽;

  • 生产成本高。


V6发动机代表车型 锐志

V8发动机代表车型 宝马M3

V10发动机代表车型 奥迪R8

V12发动机代表车型 法拉利F140系列


三、W型发动机

W型发动机是近似W形排列,其实还是属于V型发动机。W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形,两组V型发动机共用一根曲轴。



W型与V型相比,可将发动机做得更短一些,曲轴也可短些,这样就能节省发动机所占的空间,同时重量也可轻些,但它的宽度更大,使得发动机舱更饱满。


优点:

  • 发动机及曲轴更短,结构紧凑,适用大排量车;

  • 相同汽缸数纵向最短;

  • 发动机动力强劲,一般排量可以做的比较大。


缺点:

  • 制造工艺复杂,价格昂贵;

  • 发动机横向尺寸比较大,不利于布局;

  • 后期的维护成本高。


W12发动机代表车型 奥迪A8 W12

W16发动机代表车型 布加迪威龙 W16


四、水平对置发动机

水平对置发动机用H表示,4缸水平对置发动为H4,6缸水平对置发动机为H6.水平对置发动机的气缸夹角为180度。水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高,所以目前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用。


优点:

  • 重心最低,配重均衡,给车辆带来更好操控性;

  • 两侧活塞产生的力矩相互抵消,振动小更平顺。


缺点:

  • 宽度最大;

  • 工艺复杂;

  • 生产维护升本高;

  • 不利于布局,考虑车身尺寸,排量不会很大;

  • 横置的气缸因为重力的原因,会使机油流到底部,使气缸向上一侧得不到充分的润滑;

  • 高精度的制造带来了更高的养护成本。



H4发动机代表车型 森林人2.5L

H6发动机代表车型 保时捷911GTS3.0T


五、VR发动机

VR发动机是大众的专属产品,为了能在更小的空间内放下V6发动机,大众集团另辟蹊径的研发出了夹角为15度、体积更小的VR6发动机。VR发动机的汽缸夹角非常小,两列汽缸接近平行,汽缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。


VR6引擎因为两组气缸交错布局而又处于同一个缸体之中,因此6个气缸的进气和排气长度出现了差异,这就导致了不同气缸进排气效果不一致,导致每个气缸的爆燃情况不能完全一样,进一步放大了VR6的震动和不平顺。虽然大众后来设计了不等长进排气歧管来缓解这种不平衡,但依然没办法根治。


优点:

  • 发动机结构紧凑,体积小。宽度接近直列发动机,长度比相同汽缸数的直列发动更短;

  • 造价成本较低底。


缺点:

  • 运转震动较大。虽然通过增加平衡轴等方法可以降低震动,但是由于结构特性,震动仍然比V型排列发动机大很多;

  • 活塞磨损比较严重;

  • 进排气不平衡;

  • 热负荷比较严重。


VR6发动机代表车型 高尔夫R32


六、转子式发动机

转子发动机又称为米勒循环发动机,由德国人汪克尔发明。而真正把转子发动机做出名堂的是日本的马自达。传统的气缸采用往复式运动,工作时活塞在气缸里做往复直线运动,而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动,必须使用曲柄连杆机构。



转子发动机则不同,它可以将燃气的燃烧膨胀力直接转化为驱动扭矩。转子发动机大体由三角形转子、偏心轴和发动机壳体组成,转子带动偏心轴旋转,将爆炸产生的动力平稳传递到传动桥。



三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈和以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。三角转子把气缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次,而冲程式发动机的曲轴每旋转两圈单气缸才做功一次。


优点:

  • 尺寸小;

  • 重量小,布置于车身重心比较底;

  • 震动小,噪声小;

  • 与一般四冲程发动机每旋转两圈做功一次相比,具有高功率容积比(发动机容积较小就能输出较多动力);

  • 运转最高转速较高。


缺点:

  • 油封磨损容易造成漏气;

  • 独特的机械结构也造成这类引擎较难维修;

  • 燃油经济性差;

  • 热效率底;

  • 排放性差;

  • 低转无力:



转子发动机代表车型 马自达RX-8


来源:网络

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