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汽车知识:发动机参数之发动机排列形式

上一节介绍了发动机的排气量,本节主要介绍发动机的发动机排列形式和发动机结构形式。

发动机气缸的排列形式

根据发动机相对车身所处的位置和自身安置的方向,我们将发动机放置按照以下两种形式划分。

按照发动机相对车身所处的位置,将发动机放置以前后轴划分,发动机整体在前轮轴前面的称为“前置发动机”(用英文F表示),绝大部分轿车都是前置发动机。发动机放置在前后轴之间的称为“中置发动机”(用英文M表示),很多双座的超级跑车均采用这种布置方式,如:兰博基尼LP640,法拉利F430.发动机放置在后轮轴后面的称为“后置发动机”(常用英文R表示),这类型的车比较少,典型代表是保时捷911.

按照发动机自身安置的方向,发动机位置以曲轴纵横标准划分,将发动机划分为横向式(用英文Q表示)和纵向式(用英文L表示)。曲轴和车体方向垂直的叫横置发动机,一般前驱车均为横置发动机,如:大众速腾、标致307、丰田凯美瑞等。曲轴和车体方向平行的叫纵置发动机,一般后驱车和全驱车多数都是纵置发动机,如:奔驰C级、宝马3系列、丰田锐志等。不过也有例外,奥迪就是典型的前驱车,但是发动机却是纵置的。简单地判断就是:站在车头前,发动机横向放置在面前的就是横置发动机,发动机纵向放置在面前的就是纵置发动机。

根据发动机的位置,可以将发动机位置分为:前置发动机横向放置;前置发动机纵向放置;中置发动机横向放置;中置发动机纵向放置;后置发动机横向放置;后置发动机纵向放置。

发动机结构形式就是发动机气缸的排列形式。主要有以下6种形式:

1、直列发动机(lineengine):发动机所有气缸均按同一角度肩并肩排列成一个平面,气缸是按直线排列的,我们就称这样的发动机为直列发动机。

直列发动机优点:缸体和曲轴结构简单,使用一个气缸盖,制造成本低,尺寸紧凑,稳定性高,低速扭矩特性好并且燃料消耗较少。

缺点:随排列气缸数的增加长度大大增加,因此直列发动机一般是4缸,很少有6缸,如宝马著名的直列6缸发动机。

2、V型发动机:把气缸分为两组,相邻气缸以一定夹角位置布置在一起,使两组气缸形成有一个夹角的平面,从侧面看气缸呈现V字形,故称为V型发动机。由于V型发动机是两组气缸,所以气缸数均是偶数,常见的如:V6、V8、V10、V12,而且V型发动机排量都比较大,一般都在2.5L以上。

优点:V型发动机高度和长度尺寸小,布置方便,能够为驾驶舱留出更大空间,由于气缸对向布置,能够抵消一部分震动,使发动机运行更平顺。

缺点:使用两个气缸盖,成本提高,结构较复杂。另外宽度加大后,发动机两侧空间较小,不易安排其他装置。

3、W型发动机:W型发动机是德国大众的专属发动机技术,其原理是:将V型发动机的每侧气缸再进行小角度的错开,简单地说就是,W型发动机气缸排列形式是由两个小V型组成的大W型,严格地说W型是V型的变种。大众的辉腾6.0和奥迪A8L 6.0均采用W12型发动机,布加迪威龙则采用8.0L的W16发动机,W型发动机一般都是大排量的发动机。

优点:W型比V型在高度和长度上做得更小,有利于节省空间,同时重量也可减轻。

缺点:宽度更大,发动机室更满。

4、H型水平对置发动机:若将直列发动机看成为夹角为0度的特殊V型发动机时,当两排气缸夹角为180度,气缸水平对置排列,就是水平对置发动机了。目前只有斯巴鲁和保时捷生产该类型的发动机。

优点:气缸水平放置,降低汽车的重心,同时又能让车头设计得又扁又低,增强汽车的行驶稳定性。水平对置的气缸是一种布局对称的稳定结构,使得发动机运转平顺性比V型发动机更好,运行时功率损耗更小。

缺点:水平放置气缸造成发动机缸体很宽,使得发动机机舱排列变得比较复杂。因此很少厂家采用。

以上发动机均是气缸内活塞的往复运动驱动车轮前进,都是往复式发动机,发动机及缸体都是相对不动的。

5、转子发动机:是一种三角活塞旋转式发动机,采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放。

与往复式发动机相比,转子发动机取消了无用的直线运动,因而同样功率的转子发动机尺寸小,重量轻,而且振动和噪声低,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。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3:2.该运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹类似“8”字形,三角转子把气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,使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活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。现使用转子发动机的就只有马自达一家,RX-8跑车上使用的就是1.3L的转子发动机。

优点:尺寸小,重量轻,功率大,震动和噪声低。

缺点:技术复杂,制作成本高,耐用性低。

6、混合动力系统:在传统的汽油/柴油发动机的基础上,另加一种其他能源的动力系统。现普遍采用的是油电混合的系统。该系统是在未研究出替代能源之前使用的一种折中方案,最大优点就是能有效降低油耗。现常见的混合动力车型有:丰田普锐斯,本田思域,雷克萨斯RX400H.

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