按照不同的标准,汽车发动机是有很多种分类的。首先从燃料(能量来源)上说,目前已经批量采用的有汽油发动机、柴油发动机、汽油和电动机混合动力系统等。就汽油机和柴油机来说,根据进气形式的不同可分为自然吸气发动机和强制进气发动机(涡轮增压或机械增压)。再有一种分类就是根据发动机的内部结构,如活塞往复式发动机、转子发动机等。 活塞往复式发动机,根据汽缸的排列形式不同又分为直列、V形、W形、水平对置这几种。依据汽缸的数量则有3缸、4缸、5缸、6缸、8缸、10缸、12缸、16缸发动机。 转子发动机也根据转子数量不同而有所分别,双转子、三转子、四转子发动机都曾出现过。 以我们最常见的汽油发动机来说,大家最常讨论的“结构”问题就是不同的汽缸排列形式所带来的优缺点变化。直列汽缸是最早出现的汽缸排列形式,在汽车发展的最初段时间内被广泛应用,即使是多汽缸发动机也采用直列形式,比如8缸直列发动机。直列汽缸发动机的结构简单,但应用到多汽缸(6缸以上)设计时,因为发动机整体过于狭长,将造成曲轴和缸体结构强度下降等问题,而且这样的发动机会对车身的设计带来很大麻烦,很难顺利装到车上。所以,工程师就想到了将一列汽缸改为两列,从而缩短发动机长度,于是诞生了V形发动机。 从某种意义上说V形发动机是直列发动机的变种,此类发动机可看作将相邻两汽缸错开即形成两列汽缸,再以曲轴为圆心,使两列汽缸形成一定角度的夹角,于是就演变成了V型发动机。而如果让两列汽缸的夹角变成180度,就成为了水平对置发动机。 综合来看,直列发动机在汽缸数较少时(6缸以下)具有技术非常成熟和成本低的优点,被广泛使用。6缸机采用直列也不会有多少问题,但平顺性方面比V6稍强一些,像宝马这样的厂家仍然坚持采用直6设计,更多是出于延续传统和保持自身特点而做出的决定。6缸以上基本就不会使用直列了。 V形发动机在汽缸数较多时具有机体紧凑、运转振动小的优点,应用非常广泛。水平对置发动机的优点在于重心较低,有利于挖掘汽车的操控潜力,但其机体较宽,因汽缸顶端靠近发动机舱壁,日常保养维护会较为麻烦,目前只有保时捷和斯巴鲁使用这样的设计。至于W形发动机,同样可看作是V形发动机的特例,即将两台V6发动机共用同一曲轴后,四列汽缸就形成了W排列,因此得名。W形发动机是大众汽车集团的独创,它体现了工程人员的高超技术,并充分利用了大众原有的小夹角V6发动机的技术,具有一定独特性,但从发动机性能上说,W12与V12处在相同水平。布加迪使用的W16发动机则可视为两台V8的结合,由于利用了W形汽缸布置,体积保持得较为紧凑,方便安装到车上。该机还采用涡轮增压,技术难度不小,制造要求很高,堪称杰作。不过,只从追求高性能的角度出发,W16未必有多少技术上的必要性,一台高增压V8也能达到相同的动力输出。 转子发动机是结构独特的一类发动机,从图中就能看出它的精妙之处。利用转子的旋转直接带动主轴转动,去掉了活塞往复式发动机将活塞的直线运动变成曲轴的圆周运动这一过程中带来的动力损耗和机体振动。转子发动机非常适合高转速,且升功率高(日版马自达RX-8的1.3自然吸气升双转子发动机可输出250马力最大功率),但低转扭矩输出不佳,油耗偏大,对保养的要求比较高,所以限制了它的推广,目前世界上只有日本马自达还在应用转子发动机。 其实,发动机的研制既考虑技术层面,又涉及市场营销范畴,并且还牵扯到厂家的历史甚至是品牌和工程人员们的某些矜持。采用哪种结构形式,是综合多方面因素的结果。每种发动机结构都有其优点也有缺点,但只要符合需要就会被采用。所以,比较发动机的结构,永远没有最好,只有更好,而随着需求条件的变化,这个“更好”也在不断改变着内容。