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常见汽车发动机技术特点大汇总

2009-04-03 11:20
目前应用于汽车的发动机主要有直列发动机,V型发动机、W型发动机、转子发动机几种类型。为了使读者对各种发动机有一个更加深入的了解,我们在这里将常见的汽车汽油发动机类型与各种先进的汽油发动机技术特点归纳在一起,供大家分享。
直列发动机(Line Engine)
  直列发动机(Line Engine):它的所有汽缸均肩并肩排成一个平面,它的缸体和曲轴结构简单,而且使用一个汽缸盖,制造成本较低,稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛。其缺点是功率较低。“直列”可用L代表,后面加上汽缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。
  L3(直列3缸发动机):一般用在1升以下的微型车上。它结构简单,维修方便,制造成本也低,重量轻,比较省油。如果一台直列3台机能达到一台直列4缸机的动力性能,那当然是3缸机要好些。如早期的夏利车装配的就是3缸发动机。
  L4(直列4缸发动机):直列4缸发动机俨然已成了现代汽车的一种标准选择。它的适用范围极广,小到微型车,大到2升多的车型,均由四汽缸机为汽车提供动力。与6缸机相比,4缸机的体积小,结构简单,重量轻,但它的动力性和平稳性与同排量6缸机的差别并不十分显著;现代轿车大多为前置发动机前轮驱动方式,需要发动机横放在车头,要求发动机的体积不能太大,直列4缸机的体积尺寸正好,因而直列4缸机获得了广泛应用。
  L5(直列5缸发动机):由于直列5缸机存在很难解决的平衡问题,容易引起振动,因此直列5缸发动机现已不多见。我国长春一汽曾生产过的奥迪100也是用直5发动机。现在沃尔沃S60、S80还在用直5发动机。
  L6(直列6缸发动机):直列6缸发动机现在主要用在前置发动机后驱方式的汽车上。从平衡角度来讲,直6比直4、直5,甚至V6的平衡性都要好。出于此原因,当你的机盖子下面的空间足够大时,就可以考虑采用直6发动机,这也是宝马、沃尔沃、凌志等中高级车仍固执地使用直6发动机的主要原因之一,现在宝马的每个系列几乎都有直6发动机。

直列发动机
V型发动机
  V型发动机:将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起,使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。常见V型发动机的夹角有60度、90度等。
V型发动机特点:

  V型发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车的迎风面越小越好,也就是要求发动机盖越低越好。另外,如果将发动机的长度缩短,便能为驾乘舱留出更大的空间,从而提高舒适性。将汽缸分成两排然后打斜”,便能缩小发动机的高度和长度,从而迎合车身设计的要求。

  V型发动机的缺点是必须使用两个汽缸盖,结构较为复杂。另外其宽度加大后,发动机两侧空间较小,不易再安排其它装置。
  V型发动机的汽缸数一般为5、6、8、10、12、16。

奥迪V6 FSI发动机
W型发动机
  W型发动机:大众汽车公司在发动机技术上不一定是世界第一,但在发动机的汽缸排列方式上绝对是最能出花样的。除了V5、V7、V11等非对称发动机外,还独创一种W型发动机。
  许多人以为就像V型发动机的汽缸呈V形排列那样,W型发动机的汽缸排列形式也一定是呈W形,其实不然,它只是近似W形排列,严格说来还应属V型发动机,至少是V型发动机的一个变种。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开(如帕萨特W8的小角度为15度),就成了W型发动机。或者礧型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形。
  W型与V型发动机相比可以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,使得发动机室更满。
  W型发动机相对V型发动机最大的问题是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相转动的平衡轴,让两个部分的振动在内部相互抵消。
  德国大众汽车公司现有三种W型发动机W8、W12和W16。

大众W12发动机
水平对置发动机
        水平对置发动机的英文名(BoxerEn-gine)意义就是“拳击手发动机”,其汽缸呈水平对置排列,运行时像是拳击手在搏斗,活塞就是拳击手的拳头在水平方向上相对运动。由于相邻两个汽缸水平对置,可以完全相互抵消振动,使发动机旋转更平稳,噪声更小。同时由于活塞运动时不需要对重力进行抵抗,所以水平对置发动机的动力输出性能相对其他发动机具有优势。
  水平对置发动机由于气缸“平放”,而不是像V型或直列发动机那样“斜放”或“立放”,因此降低了整车的重心,同时又能保障把车头设计的更低一些,因此从抓地性和空气动力学的角度看,水平对置发动机为汽车的安全性和稳定性提供了较好的保障。
水平对置发动机特点

  发动机活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向上左右运动。使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低,车辆行驶更加平稳,发动机安装在整车的中心线上,两侧活塞产生的力矩相互抵消,大大降低车辆在行驶中的振动,便发动机转速得到很大提升,减少噪音。

  低重心:产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低,更容易达到整体平衡。
  低振动:活塞运动的平衡良好(180度左右抵消)。 相比直列式,在曲轴方面所需的平衡配重因素减少,有助转速提升。它能保持650转的低转速,并保证发动机平稳的工作。同样相比其它发动机行式油耗最低。
水平对置发动机缺点:

  润滑系统不太理想,技术要求很高,要不润滑油没办法润滑到活塞与缸壁,冷却系统也要求很严格。制造成本比V型发动机更高。

  目前,对水平对置发动机技术掌握比较成熟的只有保时捷和斯巴鲁。

水平对置发动机
转子发动机
  转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士?汪克尔发明,在总结前人的研究成果的基础上,解决了一些关键技术问题,研制成功第一台转子发动机。
  转子发动机与往复式发动机不同,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,取消了曲轴活塞等零件,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。
  转子发动机的运动特点是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,内齿圈与齿轮的齿数之比为3比2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。
转子发动机的优缺点:
        转子引擎的转子每旋转一圈就作功一次,与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比,具有高马力容积比(引擎容积较小就能输出较多动力)的优点。另外,由于转子引擎的轴向运转特性,它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。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小。除了以上的优点外,转子引擎的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心等。
  相对地,由于转子引擎的三个燃烧室并非完全隔离,因此在引擎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,大幅增加油耗与污染。其独特的机械结构也造成这类引擎较难维修。
        目前,马自达旗下的RX-8搭载的就是转子发动机。

转子发动机
总结
        尽管各种发动机的气缸排列方式不一样,所应用的技术也不尽相同,但所追求的目标却是一样的,那就是如何提高发动机的性能,提高燃油经济性,降低污染物的排放,节省下发动机仓的空间,使车子的稳定性和乘坐舒适性更加人性化。
        在现代汽车中,直列发动机和V型发动机的应用要更加广泛一些,W型发动机只是在一些高端产品及追求动力性的车型中应用较为多一些,水平对置发动机和转子发动机的应用在现阶段也比较少,一般在民用轿车中很少使用,但是随着这些技术的不断成熟,这些只有在高档车中才能见到的发动机,在日常生活中将越来越常见,车子的乘坐合适性将得到进一步提升。
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