对于汽车来说。最重要的部分莫过于发动机。汽车的本质就是移动的工具。而移动就需要动力。因此作为动力来源的发动机自然是重中之重。而且。发动机的动力的强弱。气缸数的多寡。在某程度上说。是一种象征。
在排列的方式上。汽车种类繁多。对发动机的要求开始多了起来。不同排列方式。甚至会对汽车的动力表现也有影响。今天缸哥教大家读懂发动机的排列方式。
直列发动机
直列式发动机布局。是目前最常见。大家最熟悉的发动机结构。这种排列的形式最为简单。所有气缸均是按同一角度并排成一条直线。只使用一个气缸盖。其缸体和曲轴的结构也是气缸排列方式中最简单的。这当中还细分为纵置与横置的布局。
直列式布局的好处在于结构稳定。如凸轮轴。燃油高压共轨等其他部件的排布更容易。还有一点就是运转的平顺性不错。目前。这种发动机布局从3缸到6缸都有涉猎。而其中。近年较多出现的3缸发动机。大多采用直列式。
之所以大家对3缸发动机的抖动有明显的吐槽。主要是在于发动机在做功时。曲轴是固定而且旋转的。所以旋转会带来离心作用。从而导致离心惯性力的出现。也就是有力把曲轴扯出去。最后产生抖动。外加活塞上下运动时也会产生抖动。
V型布局
在直列发动机当中。如果要使用4个气缸以上的话。那发动机的长度就会进一步加长。要是放在过去自然是没什么问题。 可以为发动机的大小而迁就。可随着用车环境与使用者对空间的要求。已经容不下如此超长的发动机。因此V型发动机应运而生。所谓V型发动机。简单的说就是将所有气缸分成两组。把相邻气缸以小于180°的夹角布置。
如此布局由于气缸错开。所以在增加气缸数的同时还能把发动机的长度缩减。同时把发动机的重心给降低。可以使车头的高度往下降。提升空气力学的表现。更重要的是。V型布局可以使活塞做功时的震动互为抵消平衡。所以运转平顺性是目前各类布局当中最优异。但如果排列小的V型发动机。如日产著名的VQ20。就会出现运转平顺性好。可动力比较一般的情况。
VR发动机
可以说从直列到V型。是发动机排列上的突破。但始终依然摆脱不了发动机尺寸的问题。V型排布让发动机长度缩减。但是宽度也有所增加。于是大众就在直列和V型之间寻找突破口。继而推出的VR发动机。VR发动机结合了V型发动机纵向长度短。直列发动机宽度窄的特点。
气缸以15°夹角近乎平行的位置分布。气缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。虽然在排列布局上再一次得到进步。可细化到运转方面。鉴于进气与排气长度的差异。使得每个缸的排气效果与爆燃情况不一致。使得VR发动机很容易出现爆震。散热和磨损等问题。
W型发动机
由V型到VR再到W型发动机。大众在发动机排列方面下的功夫还真不少。W型发动机其实并不是如V型发动机那般。把气缸以W型进行排列。试想一下。如果真是这样排列。那一台发动机就会出现两套曲轴。这显然是不科学的。所以W型发动机其实只是把两组V型气缸以近似W形排列。
可是两组V型发动机共用一套曲轴。就会出现活塞排列角度不同。而出现作用力在方向上的不一致。从而使得整台发动机在运转时产生摇摆和震动。所以工程师设计了两个反向转动的平衡轴。让两个部分的震动在内部相互抵消。
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
水平对置发动机
在全球车坛。使用水平对置发动机的只有保时捷和斯巴鲁。气缸以180角度的方式来排布。这样可以把发动机的重心降到最低。而且不论是四缸还是六缸。活塞左右运动时所产生的作用力。都会被对向活塞相互抵消。因此运转平顺性甚至比V型排列还要好。
不过这样的排列方式。需要更高的生产工艺。而且布局两套进排气系统。所占用的发动机宽度要比之前的排列方式更大。还有一点。就是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。所以在日常使用时。水平发动机需要在机油润滑。热车等环节特别注意。
转子发动机
如果说水平对置还有两家车企在做。那么转子发动机现在就只剩下马自达还在坚持着。转子发动机的结构最为特殊。由三角形转子。偏心轴和发动机壳体组成。运转原理是由三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时。三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时。以三角转子中心为中心的内齿圈与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。
因此。三角转子在转动时三个面把气缸分为三个部分。每个面与气缸都会经历一次进气。压缩。做功和排气的做功过程。所以才说转子转动一周。发动机会点火三次。转子发动机的优点在于体积更小。重量更轻。可缺点也很明显。就是混合气燃烧不充分。还有就是点火系统。由于燃烧室在移动运转。爆炸的过程中火焰传播的型态并不理想。
写在最后
目前主流的发动机排列。就只有直列。V型和水平对置。很重要的一点是。整体的制造成本相对经济。并且在运转平顺性和可靠性上。有技术的保证。换句话说。就算是出现了问题。也可以用较低的成本来解决。当然。如果马自达能解决好三角转子密封性的问题。那么转子引擎重出江湖就不远了。
