發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式1直列式和對置式直列式和對置式2V形及W形V形及W形3常見氣缸排列形式對置式V形式直列式常見氣缸排列形式對置式V形式直列式4一、L型（直列式）布局2.5L以下排量最常見的氣缸布局代表發(fā)動(dòng)機(jī)：直列四缸、直列六缸圖為搭載在307車型上的1.6L和鋒范車型上的1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)圖為搭載在高爾夫車型上的1.6L和悅動(dòng)車型上的1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)一、L型（直列式）布局2.5L以下排量最常見的氣缸布局圖為搭5L型（直列式）工作示意圖L型（直列式）工作示意圖6特點(diǎn)

如果說時(shí)下發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛的氣缸布局形式，顯然是L型（直列式）。尤其是在2.5L以下排量的發(fā)動(dòng)機(jī)上。顧名思義，這種布局的發(fā)動(dòng)機(jī)的所有氣缸均是按同一角度并排成一個(gè)平面，并且只使用了一個(gè)氣缸蓋，同時(shí)其缸體和曲軸的結(jié)構(gòu)也要相對簡單。具體來說，我們常見的大致有L3、L4、L5、L6型四款（數(shù)字代表氣缸數(shù)量）。這種布局發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢在于尺寸緊湊，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也較少，當(dāng)然也意味著制造成本更低。同時(shí)，采用直列式氣缸布局的發(fā)動(dòng)機(jī)體積也比較緊湊，可以適應(yīng)更靈活的布局。也方便于布置增壓器類的裝置。但其主要缺點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的功率較低，并不適合配備6缸以上的車型。特點(diǎn)如果說時(shí)下發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛的氣缸布7直列發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)典之作如果說近20年來，寶馬品牌一直憑借著良好的運(yùn)動(dòng)操控性能聞名于世，這其中直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)應(yīng)用顯然功不可沒，而在2004年，寶馬集團(tuán)推出了全新的3.0L鎂鋁合金直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為190kw，最大扭矩也達(dá)到了300Nm。當(dāng)然相比驕人的數(shù)據(jù)更值得稱道的是，它是第一臺(tái)量產(chǎn)鎂鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)。而相比之下，鎂材質(zhì)要比傳統(tǒng)鑄鐵輕80%，比傳統(tǒng)鋁制材料輕35%。因而得益于應(yīng)用鎂鋁合金材質(zhì)的曲軸箱要比從前的全鋁曲軸箱輕了10kg，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量也僅為161kg，是同一性能等級發(fā)動(dòng)機(jī)中最輕的。另外，在這款直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)上還應(yīng)用了全新的Valvetronic可變正時(shí)氣門系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)油門的位置，無級地調(diào)整進(jìn)氣閥門的升程和關(guān)閉時(shí)間，從而節(jié)省12%的燃油。寶馬3.0L鎂鋁合金直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)直列發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)典之作如果說近20年來8二、平順優(yōu)勢明顯——V型布局代表發(fā)動(dòng)機(jī)：V型六缸、V型八缸所謂V型發(fā)動(dòng)機(jī)，簡單的說就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起（左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°），使兩組汽缸形成一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形（通常的夾角為60°），故稱V型發(fā)動(dòng)機(jī)。及我們之前介紹的L型布局形式相比，V型發(fā)動(dòng)機(jī)縮短了機(jī)體的長度和高度，而更低的安裝位置可以便于設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出風(fēng)阻系數(shù)更低的，同時(shí)得益于汽缸對向布置，還可抵消一部分振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更為平順。比如一些追求舒適平順駕乘感受的中高級車型，還是在堅(jiān)持使用大排量V型布局發(fā)動(dòng)機(jī)，而不使用技術(shù)更先進(jìn)的“小排量直列型布局發(fā)動(dòng)機(jī)+增壓器”的動(dòng)力組合就有這方面。概括的說：我們可以這樣理解，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸采用V型布局，可以說在結(jié)構(gòu)層面上克服了一些傳統(tǒng)直列布局的劣勢，但同樣，精密的設(shè)計(jì)讓制造工藝更復(fù)雜，同時(shí)由于機(jī)體的寬度較大，也不方便安裝其他輔助裝置。二、平順優(yōu)勢明顯——V型布局代表發(fā)動(dòng)機(jī)：V型六缸、V型八缸9V形工作示意圖V形工作示意圖10兼顧小體積及充沛動(dòng)力的大眾“VR6”發(fā)動(dòng)機(jī)

眾所周知，對于V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，60度夾角是最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，這是經(jīng)過無數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)論證過的結(jié)果。因而絕大多數(shù)的V6發(fā)動(dòng)機(jī)都是采用這種布局形式的。但為了能在更小的空間內(nèi)放下V6發(fā)動(dòng)機(jī)，大眾集團(tuán)在1994年另辟蹊徑的研發(fā)出了夾角為15度、體積更小的VR6發(fā)動(dòng)機(jī)。而從動(dòng)力參數(shù)來看，它并不遜色及普通的V6發(fā)動(dòng)機(jī)，但在研發(fā)之初就暴露了明顯的抖動(dòng)問題。通過一系列的平衡穩(wěn)定手段雖使問題得以明顯改善。但這依然無法超越改變其本身結(jié)構(gòu)上的特性，就像普通直列發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)通常都會(huì)大于V型發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，夾角更小的VR6從結(jié)構(gòu)本身就決定了它的震動(dòng)會(huì)大于V6。諸如大眾旗下的高爾夫R32、EOS等車型都曾裝配過這款發(fā)動(dòng)機(jī)。而出于環(huán)保以及成本的考慮，這款3.2升VR6發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐漸淡出了歷史的舞臺(tái)。但增加了燃油分層噴射技術(shù)（FSI）的3.6升VR6發(fā)動(dòng)機(jī)目前仍然廣泛裝配在奧迪Q7、大眾途銳、R36等諸多車型上。兼顧小體積及充沛動(dòng)力的大眾“VR6”發(fā)動(dòng)機(jī)眾所周知11三、“V型+V型”的組合——W型布局

三、“V型+V型”的組合——W型布局12

其實(shí)從嚴(yán)格意義上講，W型發(fā)動(dòng)機(jī)還是屬于V型發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，只是將V型發(fā)動(dòng)機(jī)兩邊的氣缸再分成兩組，從側(cè)面看就像“W”一樣，因此得名。也可以說，W12發(fā)動(dòng)機(jī)就是用兩臺(tái)V6發(fā)動(dòng)機(jī)拼成的，其最大的好處就是相比傳統(tǒng)V12發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，易于布置，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間的優(yōu)化，缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。

其實(shí)從嚴(yán)格意義上講，W型發(fā)動(dòng)機(jī)還是屬于V型13W型發(fā)動(dòng)機(jī)是大眾的專利技術(shù)

只有大眾即大眾旗下的品牌才在使用W型發(fā)動(dòng)機(jī)，目前主要有W12和W16。但同樣，由于高昂的制造成本，僅應(yīng)用在大眾集團(tuán)旗下的頂級車型上，例如奧迪A8L、大眾輝騰等。W型發(fā)動(dòng)機(jī)是大眾的專利技術(shù)只有大眾即14發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式15發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式16發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式17四、更平穩(wěn)的設(shè)計(jì)——H型布局（水平對置式）代表發(fā)動(dòng)機(jī)：H型四缸圖為應(yīng)用在斯巴魯森林人上的水平對置發(fā)動(dòng)機(jī)四、更平穩(wěn)的設(shè)計(jì)——H型布局（水平對置式）代表發(fā)動(dòng)機(jī)：H型四18水平對置式工作示意圖水平對置式工作示意圖19

在前面介紹氣缸V型排列發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候已經(jīng)提過，V型布局形成的夾角通常為60°（左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°）而水平對置發(fā)動(dòng)機(jī)只是其氣缸夾角為180度。相比傳統(tǒng)布局要符合運(yùn)動(dòng)機(jī)械原理的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)組合形式，其制造成本和工藝難度相當(dāng)高，目前世界上只有保時(shí)捷和斯巴魯兩個(gè)廠商在使用。

在前面介紹氣缸V型排列發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候已經(jīng)提20特點(diǎn)采用水平對置布局的氣缸可以降低車身重心，但對潤滑要求也要更高：1、水平對置發(fā)動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是重心低。由于它的汽缸為“平放”，不僅降低了汽車的重心，還能讓車頭設(shè)計(jì)得又扁又低，這些因素都能增強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性。同時(shí)，水平對置的汽缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動(dòng)機(jī)更好，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也是最小。當(dāng)然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性，那為什么其它廠家沒有研發(fā)水平對置引擎呢？2、除了因?yàn)樗綄χ媒Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機(jī)油潤滑等問題很難解決。橫置的氣缸因?yàn)橹亓Φ脑?，?huì)使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。顯然保時(shí)捷和斯巴魯都很好的解決了眾多技術(shù)難題，但高精度的制造要求也帶來了更高的養(yǎng)護(hù)成本，并且由于機(jī)體較寬，因而并不利于布局。特點(diǎn)采用水平對置布局的氣缸可以降低車21五、重量輕、尺寸小——三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)代表發(fā)動(dòng)機(jī)：馬自達(dá)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)五、重量輕、尺寸小——三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)代表發(fā)動(dòng)機(jī)：馬自達(dá)轉(zhuǎn)子發(fā)22三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)23優(yōu)點(diǎn)：（不使用連桿、活塞和曲軸）單位工作容積功率大；單位功率質(zhì)量??；震動(dòng)輕微；結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量少、拆裝方便、維修簡易；在相同壓縮比下可燃用低辛烷值汽油；在有專用設(shè)備的情況下制造也不算復(fù)雜；排氣中的NOx的含量較少，HC的含量較好，而CO的含量及往復(fù)活塞式相近；使用壽命和全負(fù)荷時(shí)的燃料經(jīng)濟(jì)性已達(dá)往復(fù)活塞式的水平。缺點(diǎn)：低速動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性差；起動(dòng)性有待進(jìn)一步改善；燃用柴油和其它燃料的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)還在研究發(fā)展之中。三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（不使用連桿、活塞和曲軸）單位工作容積功率大；單位功率24轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相比常見的L型、V型氣缸布局形式，可能很多朋友會(huì)對三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)感到陌生，因而有必要先細(xì)致介紹下。其實(shí)三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，由德國人菲加士·汪克爾發(fā)明。之后這項(xiàng)技術(shù)由馬自達(dá)公司收購。我們都知道：傳統(tǒng)的氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而為了把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。及往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相比常見的L型、V型氣缸布局形式，可能25三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理●轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制壓縮和排放，及傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)迥然不同。●轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。

●三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火做功三次?！襁€存在氣密性、潤滑和磨損等一系列技術(shù)難題。三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理●轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它采26基本結(jié)構(gòu)燃燒室三角轉(zhuǎn)子基本結(jié)構(gòu)燃燒室三角轉(zhuǎn)子27各部件結(jié)構(gòu)1、三角轉(zhuǎn)子掃氣條固定條各部件結(jié)構(gòu)1、三角轉(zhuǎn)子掃氣條固定條282、氣缸體及端蓋氣缸體端蓋冷卻水進(jìn)水口2、氣缸體及端蓋氣缸體端蓋冷卻水進(jìn)水口29工作原理工作原理30

工作原理

在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈及以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈及齒輪的齒數(shù)之比為3:2。上述運(yùn)動(dòng)關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火做功三次。而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功一次。

工作原理在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈及31特點(diǎn)

及一般的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)兩圈才作功一次相比，具有高功率容積比（發(fā)動(dòng)機(jī)容積較小就能輸出較多動(dòng)力）的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向運(yùn)轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達(dá)到較高的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)只有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，及一般的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有進(jìn)、排氣活門等二十多個(gè)活動(dòng)部件相比結(jié)構(gòu)大大簡化，故障的可能性也大大減小。除了以上的優(yōu)點(diǎn)外，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)亦包括體積較小、重量輕、低重心等。相應(yīng)缺點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在使用一段時(shí)間之后