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發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-05-29

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氣缸排列形式，顧名思義，是指多氣缸內(nèi)燃機(jī)各個(gè)氣缸排布的形式，直白的說(shuō)，就是一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上氣缸所排出的隊(duì)列形式。目前主流發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸排列形式：L：直列V：V型排列其他非主流的汽缸排列方式：W：W型排列H：水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)R：轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)直列直列發(fā)動(dòng)機(jī)，一般縮寫為L(zhǎng)，比如L4就代表著直列4缸的意思。直列布局是如今使用最為廣泛的氣缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的發(fā)動(dòng)機(jī)上。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(duì)簡(jiǎn)單，好比氣缸們站成了一列縱隊(duì)?！褐?發(fā)動(dòng)機(jī)』具體來(lái)說(shuō)，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(shì)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。V型所謂V型發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)單的說(shuō)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)。與我們上面介紹的直列布局形式相比，V型發(fā)動(dòng)機(jī)縮短了機(jī)體的長(zhǎng)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)更低的車身，同時(shí)得益于汽缸對(duì)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(jí)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。概括的說(shuō)：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(shuō)在結(jié)構(gòu)層面上克服了一些傳統(tǒng)直列布局的劣勢(shì)，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。 W型許多人以為就像V型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸呈V形排列那樣，W型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸排列形式也一定是呈W形，其實(shí)不然，它只是近似W形排列，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)還應(yīng)屬V型發(fā)動(dòng)機(jī)，至少是V型發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)變種。 W型發(fā)動(dòng)機(jī)，W型發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)大眾專屬發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。將V型發(fā)動(dòng)機(jī)的每側(cè)汽缸再進(jìn)行小角度的錯(cuò)開，就成了W型發(fā)動(dòng)機(jī)?；蛘哒f(shuō)W型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸排列形式是由兩個(gè)小V形組成一個(gè)大V形,兩組V型發(fā)動(dòng)機(jī)共用一根曲軸。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)W型發(fā)動(dòng)機(jī)還應(yīng)屬V型發(fā)動(dòng)機(jī)的變種。 W型與V型發(fā)動(dòng)機(jī)相比可將發(fā)動(dòng)機(jī)做得更短一些，曲軸也可短些，這樣就能節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)所占的空間，同時(shí)重量也可輕些，但它的寬度更大，使得發(fā)動(dòng)機(jī)艙更滿。 W型發(fā)動(dòng)機(jī)最大的問(wèn)題是發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)整體被分割為兩個(gè)部分，在運(yùn)作時(shí)必然會(huì)引起很大的振動(dòng)。針對(duì)這一問(wèn)題，大眾在W型發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)計(jì)了兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡軸，讓兩個(gè)部分的振動(dòng)在內(nèi)部相互抵消。目前應(yīng)用W發(fā)動(dòng)機(jī)的只有大眾以及它旗下其他品牌的車輛，比如老帕薩特的W8，大眾輝騰、賓利歐陸和奧迪A8的W12以及布嘉迪的W16。水平對(duì)置在上面介紹氣缸V型排列發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候已經(jīng)提過(guò)，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(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸夾角為180度。但是水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本和工藝難度相當(dāng)高，所以目前世界上只有保時(shí)捷和斯巴魯兩個(gè)廠商在使用。優(yōu)點(diǎn)：水平對(duì)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(duì)置的汽缸布局是一種對(duì)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。缺點(diǎn)：那為什么其它廠家沒有研發(fā)水平對(duì)置引擎呢？除了因?yàn)樗綄?duì)置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機(jī)油潤(rùn)滑等問(wèn)題很難解決。橫置的氣缸因?yàn)橹亓Φ脑颍瑫?huì)使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤(rùn)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(lái)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。轉(zhuǎn)子相比常見的L型、V型氣缸布局形式，可能很多朋友會(huì)對(duì)三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)感到陌生。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(guó)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(gòu)。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。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無(wú)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(shì)。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)齒圈與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)齒圈與齒輪的齒數(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。與一般的四沖程發(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，與一般的四沖程發(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(jiǎn)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)間之后容易因?yàn)橛头獠牧夏p而造成漏氣問(wèn)題，增加油耗。另外其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)也造成這類引擎較難維修。 VR VR發(fā)動(dòng)機(jī)是大眾的專屬產(chǎn)品，1991年，大眾公司開發(fā)了一種15°夾角的V6 2.8L發(fā)動(dòng)機(jī)，稱做VR6，并安裝在第三代高爾夫上。這種發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，寬度接近于直列發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)度不比直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)多少。眾所周知，對(duì)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(guò)無(wú)數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)論證過(guò)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)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(lái)看，它并不遜色與普通的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(wèn)題。通過(guò)一系列的平衡穩(wěn)定手段雖使問(wèn)題得以明顯改善。但這依然無(wú)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(guò)這款發(fā)動(dòng)機(jī)。 VR發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸夾角非常小，兩列汽缸接近平行，汽缸蓋上火花塞的孔幾乎并在一條直線上。VR發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)就是體積特別小，所以非常適用于大眾車系的前置發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，因?yàn)榇蟊姷那爸冒l(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)底盤都是縱置式的設(shè)計(jì)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)在前軸之前所以發(fā)動(dòng)機(jī)不能過(guò)長(zhǎng)否則難以布置前懸掛。這款發(fā)動(dòng)機(jī)非常緊湊，雖然是V缸機(jī)，但由于兩列汽缸相離很近所以只需要一個(gè)汽缸蓋就可以搞定，比90度和60度夾角的V6成本低很多（因?yàn)槠胀╒缸機(jī)必須加工兩個(gè)汽缸蓋如果是DOHC的V缸機(jī)還需要加工4根凸輪軸，所以成本很高）。『大眾VR6發(fā)動(dòng)機(jī)』在基于VR發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，大眾還研發(fā)出了W12發(fā)動(dòng)機(jī)，由于大眾的汽車平臺(tái)，通常都是用的前置發(fā)動(dòng)機(jī)布置。也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是安裝在前軸之前的。由于空間有限，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的緊湊性提出了很高的要求。奔馳和寶馬使用的普通V12發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度很大，在大眾車上顯然是行不通的。因此大眾工程師想把兩臺(tái)VR6發(fā)動(dòng)機(jī)以一定的汽缸夾角合在一起，制造出了一臺(tái)擁有4列汽缸的W型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。它充分的利用了VR發(fā)動(dòng)機(jī)的緊湊優(yōu)勢(shì)，使得這種12缸的超級(jí)機(jī)器只有普通V6發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度。: 回答者：網(wǎng)友

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