汽车发动机有多个气缸。这些气缸是如何组合在一起的呢？今天我们就来讨论讨论发动机气缸的布置型式。常见的布置型式有直列。V型。水平对置等。那么这几种布置各有什么样的优缺点呢？
一。直列发动机
所谓的直列发动机。就是指所有气缸并排排列在一条直线上。直列是历史最悠久。应用范围最广的气缸布置形式。它的优点是缸体和曲轴结构简单。只使用一个气缸盖就可以了。制造成本较低。稳定性高。低速扭矩特性好；缺点是发动机不适合高速运转。不能通过提升转速的方式来提升功率。所以总功率较低。并且不能做得太长。否则发动机刚性无法保证。在汽车上安装也很难布置。现在最大的直列发动机就是直列六缸。
主流的直列发动机气缸数从单杠至六缸不等。一般用字母L表示。后面加上气缸数。例如L3。L4。L5。L6型等。在我们普通的家用车上。最常用的是直列四缸发动机。在所有的往复活塞式发动机中。最好是布置型式就是直列六缸。因为它可以自平衡振动。不用平衡轴就可以实现稳定运转。并且动力输出效率高。唯一的缺点就是发动机刚性稍差。比如在最注重经济性的大卡车上。几乎都使用直列六缸柴油机。这是最稳定。最有效率的发动机。
有人说V6。V8。V12也不如直六吗？确实不如。V6。V8也要有平衡轴。否则也会振动；而V12是把两列直六发动机组合在一起。单独一列直六是没有振动的。但是两列气缸组合在一起会有一点不平衡偶力。所以也会略有振动。但是V型发动机刚性会略好于直六发动机。
二。V型发动机
所谓的V型发动机。就是将所有气缸分成两组。把相邻气缸以一定夹角布置一起。使两组气缸形成有一个夹角的平面。从侧面看气缸呈V字形的发动机。V型发动机的出现。主要是解决直列发动机长度过大的问题。所以它的主要优点就是高度和长度尺寸小。重量较轻。便于发动机舱布置。气缸体刚性较高。适应高转速运转。可以通过提高转速极限来提升功率。也可以用扩大气缸直径的方式来提升发动机扭矩；缺点是结构复杂。不便于保养维修。需要有两套气缸盖和配气机构。成本较高。机械效率不如直列发动机。同时V型发动机零部件多。振动与噪音也会增加。除了V12。没有办法从根本上消除振动。
V型发动机气缸数量一般为双数。比如2。4。6。8。10。12等。分别用V2。V4。V6。V8。V10。V12表示。也有比较特殊的5缸V型发动机。比如大众的VR5发动机。V2发动机一般用在摩托车上。V4比较少见。其它的V6。V8。V10。V12等大多用在比较高级的车型上。比如奔驰S。奥迪A8。宾利。劳斯莱斯等。其中的V10比较少见。主要用在某些高性能车上。比如保时捷卡雷拉GT。奥迪RS6。宝马M5等。
V型发动机的气缸夹角是一个有趣的话题。V型发动机相邻两列气缸中心线的角度就叫做气缸夹角。选择正确的气缸夹角主要目的是为了消除振动。一般来说。夹角越小。振动越大。但较小的气缸夹角可以获得更强劲的扭矩。此外。不同的气缸夹角还可以让发动机发出不同的排气声浪。
常见的气缸夹角有60°。72°。90°。120°。一般V6发动机气缸夹角是60°。V8发动机气缸夹角是90°。V10发动机气缸夹角是72°。V12发动机气缸夹角是60°。而120°夹角发动机宽度过大。很少使用；72°夹角是V10发动机专用。它的气缸做功间隔角是不均匀的。在90°与54°之间切换；V8发动机的曲轴有十字曲轴与平面曲轴之分。其中十字曲轴振动较小。但扭矩爆发较慢。不适合高转速。排气声浪不好听。一般用于家用车上。而平面曲轴振动稍大。扭矩爆发剧烈。排气声浪优美。比较适合性能车；V6发动机气缸夹角一般都是60°。如果在某些情况下需要在两列气缸之间安装较大的元件时（比尔涡轮增压器）。就需要把气缸夹角增大到90°。
V型发动机还有两个特例：VR型发动机和W型发动机。
VR型发动机就是小夹角V型发动机。它的气缸夹角非常小（一般为15°）。两列气缸接近于平行。气缸盖上的火花塞孔几乎并在一条直线上。常见的VR发动机都是六缸的。也有少量的五缸机。VR发动机的结构紧凑。只使用一个气缸盖。一套凸轮轴就可以搞定。它的宽度接近于直列发动机。长度却不比直列发动机长多少。虽然气缸数量较多。但是发动机体积较小。非常适用于前横置发动机平台。但对动力有高需求的车型。比如大众高尔夫等。但是这种发动机并不是十分优秀的产品。它更像是一种对V型发动机和直列发动机的妥协。先天性的振动强烈。虽然加装了平衡轴。但是振动仍然比普通的直六和V6发动机大得多。目前这款发动机主要是大众公司在应用。不过搭载的车型很少了。
W型发动机是在VR发动机的基础上研发的。把两个VR型发动机以一定角度（通常为72°）组合在一起。就变成了由四列气缸的W型发动机。常见的W型发动机就是大众家的W12发动机。搭载在大众公司的大众辉腾。宾利欧陆和奥迪A8上。此外。还有老款帕萨特曾经搭载过W8发动机。布嘉迪搭载的W16发动机等。W型发动机优点是结构紧凑。长度较短。比较节省空间。变速箱可以搭载四驱系统；缺点是发动机运转平衡性较差。振动较大。比如大众的W12发动机。虽然在内部设计了两个反向转动的平衡轴。但仍然能感受到振动。
三。水平对置发动机（H型）
所谓的“水平对置”。是指发动机气缸水平分布在曲轴的两侧。这种型式的发动机。其实可以看做是V型发动机的一个变种。把V型发动机两列气缸向两侧掰开。直到气缸夹角变成180°。就得到了水平对置发动机。这种发动机水平对称布置的气缸是一种对称稳定结构。所以它的共振小。噪音小。平衡性好。运行平顺性好。安装在车上重心低。质量分布均匀。可以把车头设计得又扁又低。增强汽车的行驶稳定性。提升汽车操控性能。
但是这种结构制造成本和工艺难度相当高。养护成本也比较高。并且不利于发动机舱布局。还有烧机油和气缸偏磨等问题难以解决。因此应用的比较少。目前只有保时捷。斯巴鲁这两家公司在坚持使用水平对置发动机。其它车企均已放弃。这也从另一个侧面说明。水平对置发动机没有普通的直列和V型发动机优秀。某些情怀党口中的“水平对置发动机最好。不买斯巴鲁就是不懂车”。其实只是一种可笑的片面认知罢了。
此外。还有一种星型发动机。这种发动机气缸以曲轴为轴。星状排列在周围。气缸数多为奇数。比如7。9。11等。这种发动机一般用于老式的螺旋桨飞机。也有人把它搭载在摩托车上。现在已经彻底淘汰了。至于说转子发动机。它在结构上与往复活塞式发动机有本质的区别。气缸排列与布置型式也不同。在此不再讨论。
总结一下。发动机气缸布置型式。不论是直列。V型还是水平对置。目的都是通过合理的排布方式抵消单个气缸做功时的震动。其中最合理的。就是直列六缸发动机。但是这种发动机长度太大。在很多横置发动机平台上无法搭载；而对于普通的家用车来说。直列四缸发动机是非常合理的布置型式；V型发动机一般用于豪华车上。VR。W型属于其中的特例。大家看看就好；至于水平对置。如果不是非常有情怀的话。还是避而远之吧！
