气缸排列形式,顾名思义,是指多气缸内燃机各个气缸排布的形式,直白的说,就是一台发动机上气缸所排出的队列形式。 目前主流发动机汽缸排列形式: 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:水平对置发动机 r:转子发动机 直列发动机: 直列发动机,一般缩写为l,比如l4就代表着直列4缸的意思。 内燃机直列布局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。这种布局的发动机的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,好比气缸们站成了一列纵队。 具体来说,我们常见的大致有l3、l4、l5、l6型四款(数字代表气缸数量)。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。同时,采用直列式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。也方便于布置增压器类的装置。但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。 v型发动机: 所谓v型发动机,简单的说就是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈v字形(通常的夹角为60°),故称v型发动机。 与直列布局形式相比,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出风阻系数更低的车身,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。比如一些追求舒适平顺驾乘感受的中高级车型,还是在坚持使用大排量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。 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, 发动机(图2)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。 w型发动机,w型发动机是德国大众专属发动机技术。将v型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开,就成了w型发动机。或者说w型发动机的汽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。严格说来w型发动机还应属v型发动机的变种。 w型与v型发动机相比可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,使得发动机舱更满。 w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向转动的平衡轴,让两个部分的振动在内部相互抵消。 水平对置发动机: 在上面介绍气缸v型排列发动机的时候已经提过,v型布局形成的夹角通常为60°(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),而水平对置发动机的气缸夹角为180度。但是水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高,所以目前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用。 转子发动机: 相比常见的l型、v型气缸布局形式,可能很多朋友会对三角转子发动机感到陌生。转子发动机又称为米勒循环发动机,由德国人菲加士·汪克尔发明,之后这项技术由马自达公司收购。我们都知道: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。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,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。 vr发动机: vr发动机是大众的专属产品,1991年,大众公司开发了一种15°夹角的v6 2.8l发动机,称做vr6,并安装在第三代高尔夫上。这种发动机结构紧凑,宽度接近于直列发动机,长度不比直列4缸发动机长多少。 众所周知,对于v型6缸发动机而言,60度夹角是最优化的设计,这是经过无数科学实验论证过的结果。因而绝大多数的v6发动机都是采用这种布局形式的。但为了能在更小的空间内放下v6发动机,大众集团另辟蹊径的研发出了夹角为15度、体积更小的vr6发动机。而从动力参数来看,它并不逊色与普通的v6发动机,但在研发之初就暴露了明显的抖动问题。通过一系列的平衡稳定手段虽使问题得以明显改善。但这依然无法超越改变其本身结构上的特性,就像普通直列发动机的震动通常都会大于v型发动机一样,夹角更小的vr6从结构本身就决定了它的震动会大于v6。诸如大众旗下的高尔夫r32、eos等车型都曾装配过这款发动机。 vr发动机的汽缸夹角非常小,两列汽缸接近平行,汽缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。vr发动机的特点就是体积特别小,所以非常适用于大众车系的前置发动机平台,因为大众的前置发动机前轮驱动底盘都是纵置式的设计,而且发动机在前轴之前所以发动机不能过长否则难以布置前悬挂。这款发动机非常紧凑,虽然是v缸机,但由于两列汽缸相离很近所以只需要一个汽缸盖就可以搞定,比90度和60度夹角的v6成本低很多(因为普通v缸机必须加工两个汽缸盖如果是dohc的v缸机还需要加工4根凸轮轴,所以成本很高)。