【动画】发动机气缸有哪几种排列方式?

 

气缸排列形式,顾名思义,就是一台发动机上气缸所排出的队列形式,其中有L、V、W、H、R型汽车发动机。不同的排列形式对动力、空间布局有哪些影响?分别有哪些优缺点?共同点又是什么?...



气缸排列形式,顾名思义,就是一台发动机上气缸所排出的队列形式,其中有L、V、W、H、R型汽车发动机。不同的排列形式对动力、空间布局有哪些影响?分别有哪些优缺点?共同点又是什么?



目前主流发动机气缸排列形式:

L(直列);V(V型排列)

其他气缸排列方式:

W(W型排列);H(水平对置发动机);R(转子发动机)


L型直列发动机分析

直列布局(一般缩写为L)是如今使用最为广泛的气缸排列形式,尤其是在2.5L以下排量的发动机上。所有气缸均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,好比气缸们站成了一列纵队。

1运行示意图


2优点

尺寸紧凑,可以适应更灵活的布局,也方便于布置增压器类的装置;稳定性高;低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少;制造成本低。

3缺点

发动机本身的功率较低,并不适合配备6缸以上的车型。

4代表车型



V型发动机分析

简单的说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(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),使两组气缸形成一个夹角的平面,从侧面看气缸呈V字形(通常的夹角为60°),故称V型发动机。

1运行示意图


2优点

V型布局相对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出风阻系数更低的车身;气缸对向布置,可抵消一部分振动,使发动机运转更为平顺。

3缺点

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。

4代表车型



W型发动机分析

W型发动机是德国大众专属发动机技术,其气缸排列并不是呈W形,只是近似W形排列,严格来说他还应属V型发动机的变种。

他将V型发动机的每侧气缸再进行小角度的错开,就成了W型发动机。或者说W型发动机的气缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形,两组V型发动机共用一根曲轴。

1运行示意图


2优点

结构更紧凑,可以容纳更多的气缸数,有更大的排量;发动机可做得更短一些,曲轴也可短些,能节省发动机所占的空间,同时减轻重量。

3缺点

宽度更大,使得发动机舱更满。

(发动机由一个整体被分割为两个部分,在运作时必然会引起很大的振动。针对这一问题,大众在W型发动机上设计了两个反向转动的平衡轴,让两个部分的振动在内部相互抵消。)

4代表车型



H型发动机分析

又称水平对置发动机,气缸排列在发动机相对的两个平面上,气缸夹角为180度。水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高,目前只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用。

1运行示意图


2优点

水平对置的气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小;气缸“平放”,不仅降低了汽车的重心,还能让车头设计得又扁又低,这些因素都能增强汽车的行驶稳定性和操控性。

3缺点

横置的气缸因为重力的原因,会使机油流到底部,使一边气缸得不到充分的润滑;高精度的制造要求也带来了更高的养护成本,并且由于机体较宽,因而并不利于布局。

4代表车型



R型发动机分析

转子发动机又称为米勒循环发动机,他是直接用燃烧产生的高压气体推动转子旋转的,跟活塞往复式发动机一样,也分进气、压缩、做功和排气四个冲程,不同的是他是通过转子自身对进排气口的扫气进行换气的。因转子发动机燃烧时间短,造成了油气混合物燃烧不充分,排放高于现行标准值。

1运行示意图


2优点

体积小、噪音低、振动小、功率较高、平稳

转子发动机在工作时只有偏心轴和转子两个转动部件,与传统活塞往复式发动机相比结构更简单,这让其体积更小重量更轻,故障率更低,可以将其布置在更靠近车辆中部的位置,以平衡整车配重。

3缺点

高油耗、高排放、高磨损

转子发动机燃烧时间短,造成了油气混合物燃烧不充分,转子发动机还会在启动和低转速时排出大量碳氢化合物。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;另外其独特的机械结构也造成这类引擎维修难度大。

4代表车型





发动机设计越为精密,对油品质量要求就越高,出现故障后维修成本也会较高。“以养代修,防患于未然”已是发动机科学保养重要理念之一。

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