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气缸的布局直接影响这发动机的稳定性
发布日期:2018-05-16

 

目前,汽车的发动机类型大致分为L型(直列)、V型、W型、H型(水平对置)以及三角转子发动机等等。同样是发动机,这些不同的气缸排列有何区别呢?今天就来看个究竟!

最常见的气缸布局形式L型 

L型:最常见的气缸布局形式

目前,应用最广泛的发动机气缸布局是L型。尤其是在2.5L以下排量的发动机上。那么L型发动机是什么样的结构呢?一汽大众高级工程师洪治平告诉记者:“顾名思义,L型布局的发动机所有气缸均是按同一角度并排成一个平面,并且只使用了一个气缸盖,同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单。具体来说,我们常见的大致有L3L4L5L6型四款。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑,稳定性高,低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少,当然也意味着制造成本更低。此外,L型气缸布局的发动机体积也比较紧凑,可以适应更灵活的布局,也更加方便于布置增压器类的装置。其主要缺点在于发动机本身的功率较低,并不适合配备6缸以上的车型。”

目前,L4L型发动机中应用最为广泛的发动机,L3目前在一些小排量车型上应用,L5几乎很少被使用了,而L6目前也只有宝马在使用。据宝马的一位工作人员告诉记者:“在2004年,宝马集团推出了全新的3.0L镁铝合金直列6缸发动机,这款发动机的最大功率为190kw,最大扭矩也达到了300Nm。相比骄人的数据而言,更值得称道的是,它是第一台量产的镁铝合金发动机。而相比之下,镁材质要比传统铸铁轻80%,比传统铝制材料轻35%。因而得益于应用镁铝合金材质的曲轴箱要比从前的全铝曲轴箱轻了10kg,整个发动机的质量也仅为161kg,是同一性能等级发动机中最轻的。此外,这款L6缸发动机上还应用了全新的Valvetronic可变正时气门系统。可以根据油门的位置,无级地调整进气阀门的升程和关闭时间,从而节省12%的燃油。”

 

V型发动机:平顺性好于L型发动机

V型发动机:平顺性好于L型发动机

除了L型发动机之外,V型发动机也是应用较为广泛的发动机之一。V型发动机是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起,使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。洪治平介绍说:“V型发动机与L型的布局形式相比,V型发动机缩短了机体的长度和高度,而更低的安装位置可以便于设计师设计更低的出风阻系数的汽车,同时得益于汽缸对向布置,还可抵消一部分振动,使发动机运转更为平顺。也正因为V型发动机的平顺性好,追求舒适平顺驾乘感受的车型,仍在坚持使用大排量V型布局发动机,而不使用技术更先进的小排量直列型布局发动机+增压器的动力组合。可以说V型发动机在结构层面上克服了一些传统L型布局发动机的劣势。不过,V型发动机精密的设计让制造工艺更复杂,同时由于机体的宽度较大,也不方便安装其他辅助装置。”

 

洪治平接着说:60度的夹角是V6缸发动机的最佳设计角度,虽然大众开发了一款夹角为15度的VR6发动机,目的是减小V6发动机的体积,虽然VR6的体积变小了,但由于夹角仅为15度的结构问题,其抖动要明显大于普通的V6发动机。

如今大众为这款VR6发动机增加了燃油分层喷射技术,并且装备在了R36、途锐和奥迪Q7上。”

 

V型发动机有着“血源”关系的W型发动机其实只是将V型发动机两边的气缸再分成两组,从侧面看就像“W”一样,因此得名。也可以说,W12发动机就是用两台V6发动机拼成的,其最大的好处就是相比传统V12发动机结构紧凑,易于布置,有利于发动机舱的空间的优化,缺点就是结构过于复杂。W型发动机是大众的专利技术,目前主要有W12W16,但由于成本高昂,W型发动机仅应用在奥迪A8L、大众辉腾[综述图片论坛]和布加迪等顶级车型上。

 

H型发动机:增强汽车行驶稳定性

H型发动机是目前应用最少的发动机之一,世界上只有保时捷和斯巴鲁在使用H型气缸布局的发动机。其最大的优点就是重心低,大大增强了汽车行驶的稳定性。专家介绍说:“V型发动机左右两列气缸中心线的夹角小于180度,而H型发动机结构与V型基本相同,只是发动机左右两列气缸中心线的夹角等于180度。”

H型汽缸布局是一种对称稳定结构,这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好,运行时的功率损耗也是最校当然更低的重心和均衡的分配也为车辆带来了更好的操控性。但是高成本、高精度的制造要求也带来了更高的养护成本,并且由于机体更宽,H型发动机并不利于布局。

 

转子发动机:重量更轻、尺寸更小

一提到转子发动机,就会想到马自达,虽然转子发动机的知晓度并不高,但转子发动机目前只有马自达在应用。不过转子发动机技术并不是由马自达发明的,也不是日本人发明的,而是由一位叫菲加士·汪克尔的德国人发明的,之后这项技术被马自达公司收购。

一汽马自达的一位未透露姓名的技术工程师告诉记者:“传统的气缸往复运动式发动机,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。而转子发动机则不同,它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比,转子发动机取消了无用的直线运动,直接进行转子旋转运动,因而同样功率的转子发动机尺寸较小,重量较轻,而且振动和噪声较低,具有较大优势。”

 

“与一般的四冲程发动机每旋转两圈才做功一次相比,转子发动机具有高功率容积比的优点。另外,由于转子发动机的轴向运转特性,它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转速度。整个发动机只有两个转动部件,与一般的四冲程发动机具有进、排气活塞门等二十多个活动部件相比结构大大简化,故障的可能性也大大减校不过转子发动机也有相应的缺点,就是发动机在使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题,增加油耗。此外,其独特的机械结构也造成售后维修成本较大。”

 

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