气缸排列有阵法
活塞和连杆相当于人骑自行车时的两条腿,它下面的曲轴则相当于自行车的曲柄。想过没有,如果人用4条腿或8条腿骑车是不是更有力量?做不到,但汽车就可以做到,汽车发动机可以有8条甚至16条腿,一起在蹬一根曲轴。与人体不同的是,汽车发动机的“腿”还可以有几种排列方式,如直列(Line,简称L型)、V型、W型和水平对置(简称B型)等形式。
单气缸:
除草机上的小发动机一般采用单缸形式,由于没有其他气缸来平衡它的振动,因此除草机的振动都比较厉害。
V型2气缸(V2):
摩托车上一般采用V型2气缸发动机,而且活塞都比较大,上下运动不是特别快,因此摩托车的声音也比较大些。
直列3气缸(直3):
在排量不超过1升的微型轿车上常用3气缸,如铃木新奥拓、夏利等就采用直列3气缸发动机。3缸发动机具有质量轻、结构简单、制造和维修成本较低的优势。
直列4气缸(直4):
这是现在普通轿车上最常见的气缸排列方式,1升到2升,甚至丰田的2.7升发动机都采用直列4气缸发动机。直列4缸发动机体形紧凑,工作安静,结构简单,可靠性强。
直列5气缸(直5):
想提高4气缸的排量,但又觉得直列6气缸的体积太大,不好安放在机盖子下面,那么最好的办法就是采用直列5气缸了。虽然直列5气缸不是最佳平衡布局,但要比直列4气缸更平顺,而且某种程度上直列5气缸的声音更动听。现在沃尔沃轿车常采用直列5气缸布局方式。
直列6气缸(直6):
从理论上分析,直列6气缸发动机是平衡性最好的布局形式。不过现在可能只有宝马轿车在采用直列6气缸发动机,3.0升的直列6气缸发动机已成宝马的经典设计。虽然发动机的体积较大,但宝马汽车没有前轮驱动的车型,不是后驱就是四驱,发动机舱不用再放置过多的传动和驱动部件,因此在发动机盖下可以很容易安放体形较长的直列6气缸发动机。
水平对置4气缸(B4):
水平对置4气缸发动机的活塞双双对立排列,因此这种发动机又称为拳击手发动机(Boxer Engine),又简称为B4发动机。它的4个活塞像是两个拳击手的拳头在相互搏击。
水平对置发动机的重心较低,这对汽车的操控性比较有利。只不过这种发动机的声音比较怪异,尤其是气缸较多时更明显。
目前只有斯巴鲁生产和使用水平对置4气缸发动机。
V型6气缸(V6):
把直列6气缸分成两排,每排3个气缸,然后让这两排气缸成V形,这就是V型发动机。V6发动机虽然没有直6发动机安静和平顺,但它的声音非常好听,而且体积可以缩小,体形更加紧凑,可以放在前驱车的机盖子下面,因此现在被广为采用。
水平对置6气缸(B6):
如果将水平对置4气缸发动机再增加两个“拳头”,就成了水平对置6气缸发动机。现在也只有保时捷和斯巴鲁在生产和使用水平对置6气缸发动机。法拉利曾制造过水平对置12气缸的发动机。
V型8气缸(V8):
每4个气缸排成一排,然后呈V形布局,就是汽车发烧友们最喜欢的V8发动机。3.5升排量以上的发动机基本都采用V型8气缸布局。大型SUV、跑车等追求强大动力的车型,喜欢采用V8发动机。V8发动机几乎成了强大动力的代名词。
W型8气缸/12气缸(W8/W12):
W型发动机有两种,其中一种是大众曾在帕萨特上采用的W型8气缸发动机和用在奥迪A8上的6.0升W型12气缸发动机。它们都只使用一根曲轴。而在布加迪上采用的W型16气缸发动机则采用两根曲轴。
W8和W12发动机基本还属于V型发动机,只是将每侧的气缸再进行小错位排列,而不是排成直线,它还是用一根曲轴。每侧气缸的小错位的角度非常小,只有15度。
W型16气缸(W16):
随着发动机气缸数的增加,发动机的体积也越来越大,如果是12个气缸甚至16个气缸时,再按V型气缸排列,那么发动机的体积就会过大,以至于因发动机舱占据过大的空间而让驾驶室过于靠后。因此,人们又将V型发动机的每列气缸之间再分成V型排列,也就相当于用两个V型发动机组成一个更大的V型发动机,每个V型发动机各自驱动一个曲轴,然后用机械结构再把两个曲轴整合在一起,形成一个更大的曲轴向外输出动力。
奥迪W12型6.0升发动机
转子发动机:
转子发动机,又称旋转活塞式发动机。它是一种活塞在气缸内做旋转运动的内燃机。与转子发动机相对的就是我们常见的往复式发动机,活塞作往复运动。转子发动机曾有过多种设计方案,但大都失败。现在所称转子发动机,是指德国工程师菲利克斯·汪克尔在20世纪50年代设计的三角形活塞式转子发动机,故又称汪克尔发动机。
转子发动机主要部件结构简单,体积小,功率大,高速时运转平稳,性能较好,曾引起汽车行业的注意,纷纷进行研制试验。但经几十年的实验,证明这种机型尚无法与传统往复活塞式发动机相匹敌,原因是边缘磨损严重、油耗较高。
转子发动机的活塞呈扁平三角形,气缸是一个扁盒子,活塞偏心地置于空腔中。当活塞在气缸内作行星运动时,工作室的容积随活塞转动做周期性的变化,从而完成吸气—压缩—做功—排气四个工作过程。活塞每转1次,完成1次四冲程工作循环。
日本马自达的RX-7跑车是采用转子发动机作为大量生产的汽车。RX-7跑车推出不久,即在1991年的法国勒芒24小时耐力赛中一鸣惊人,使马自达成为历史上第一支赢得该赛事冠军的日本车队。目前只有马自达RX-8跑车仍在采用转子发动机。
马自达RX-8跑车
转子发动机和往复式发动机运行原理对比