排量
首先來看看*常見的一個發(fā)動機(jī)參數(shù)——發(fā)動機(jī)排量。發(fā)動機(jī)排量是發(fā)動機(jī)各汽缸工作容積的總和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的氣體容積,又稱為單缸排量,它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動機(jī)排量是非常重要的發(fā)動機(jī)參數(shù),它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動機(jī)的大小,發(fā)動機(jī)的許多指標(biāo)都同排氣量密切相關(guān)。一般來說,排量越大,發(fā)動機(jī)輸出功率越大。
缸數(shù)
了解了排量,再來看發(fā)動機(jī)的其他常見參數(shù)。很多初級車友都反映經(jīng)常在汽車資料的發(fā)動機(jī)一欄中見到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣,想弄明白究竟是什么意思。這些都表示發(fā)動機(jī)汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動機(jī)常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。
汽缸排列形式
氣缸排列形式,顧名思義,是指多氣缸內(nèi)燃機(jī)各個氣缸排布的形式,直白的說,就是一臺發(fā)動機(jī)上氣缸所排出的隊列形式。
目前主流發(fā)動機(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:水平對置發(fā)動機(jī)
直列發(fā)動機(jī):
直列發(fā)動機(jī),一般縮寫為L,比如L4就代表著直列4缸的意思。直列布局是如今使用*為廣泛的氣缸排列形式,尤其是在2.5L以下排量的發(fā)動機(jī)上。這種布局的發(fā)動機(jī)的所有氣缸均是按同一角度并排成一個平面,并且只使用了一個氣缸蓋,同時其缸體和曲軸的結(jié)構(gòu)也要相對簡單,好比氣缸們站成了一列縱隊。
具體來說,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)動機(jī)的優(yōu)勢在于尺寸緊湊,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,采用直列式氣缸布局的發(fā)動機(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)動機(jī)本身的功率較低,并不適合配備6缸以上的車型。
V型發(fā)動機(jī):
所謂V型發(fā)動機(jī),簡單的說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)動機(jī)。
與直列布局形式相比,V型發(fā)動機(jī)縮短了機(jī)體的長度和高度,而更低的安裝位置可以便于設(shè)計師設(shè)計出風(fēng)阻系數(shù)更低的車身,同時得益于汽缸對向布置,還可抵消一部分振動,使發(fā)動機(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車型,還是在堅持使用大排量V型布局發(fā)動機(jī),而不使用技術(shù)更先進(jìn)的“小排量直列型布局發(fā)動機(jī)+增壓器”的動力組合。
W型發(fā)動機(jī):
許多人以為就像V型發(fā)動機(jī)的汽缸呈V形排列那樣,W型發(fā)動機(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)格說來還應(yīng)屬V型發(fā)動機(jī),至少是V型發(fā)動機(jī)的一個變種。
W型發(fā)動機(jī),W型發(fā)動機(jī)是德國大眾專屬發(fā)動機(jī)技術(shù)。將V型發(fā)動機(jī)的每側(cè)汽缸再進(jìn)行小角度的錯開,就成了W型發(fā)動機(jī)?;蛘哒fW型發(fā)動機(jī)的汽缸排列形式是由兩個小V形組成一個大V形,兩組V型發(fā)動機(jī)共用一根曲軸。嚴(yán)格說來W型發(fā)動機(jī)還應(yīng)屬V型發(fā)動機(jī)的變種。
W型與V型發(fā)動機(jī)相比可將發(fā)動機(jī)做得更短一些,曲軸也可短些,這樣就能節(jié)省發(fā)動機(jī)所占的空間,同時重量也可輕些,但它的寬度更大,使得發(fā)動機(jī)艙更滿。
W型發(fā)動機(jī)*大的問題是發(fā)動機(jī)由一個整體被分割為兩個部分,在運(yùn)作時必然會引起很大的振動。針對這一問題,大眾在W型發(fā)動機(jī)上設(shè)計了兩個反向轉(zhuǎn)動的平衡軸,讓兩個部分的振動在內(nèi)部相互抵消。
水平對置發(fā)動機(jī):
在上面介紹氣缸V型排列發(fā)動機(jī)的時候已經(jīng)提過,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°),而水平對置發(fā)動機(jī)的氣缸夾角為180度。但是水平對置發(fā)動機(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捷和斯巴魯兩個廠商在使用。
VR發(fā)動機(jī):
VR發(fā)動機(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)動機(jī),稱做VR6,并安裝在第三代高爾夫上。這種發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,寬度接近于直列發(fā)動機(jī),長度不比直列4缸發(fā)動機(jī)長多少。
眾所周知,對于V型6缸發(fā)動機(jī)而言,60度夾角是*優(yōu)化的設(shè)計,這是經(jīng)過無數(shù)科學(xué)實(shí)驗論證過的結(jié)果。因而絕大多數(shù)的V6發(fā)動機(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)動機(jī)。而從動力參數(shù)來看,它并不遜色與普通的V6發(fā)動機(jī),但在研發(fā)之初就暴露了明顯的抖動問題。通過一系列的平衡穩(wěn)定手段雖使問題得以明顯改善。但這依然無法超越改變其本身結(jié)構(gòu)上的特性,就像普通直列發(fā)動機(jī)的震動通常都會大于V型發(fā)動機(jī)一樣,夾角更小的VR6從結(jié)構(gòu)本身就決定了它的震動會大于V6。諸如大眾旗下的高爾夫R32、EOS等車型都曾裝配過這款發(fā)動機(jī)。
VR發(fā)動機(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)動機(jī)平臺,因為大眾的前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動底盤都是縱置式的設(shè)計,而且發(fā)動機(jī)在前軸之前所以發(fā)動機(jī)不能過長否則難以布置前懸掛。這款發(fā)動機(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汽缸蓋就可以搞定,比90度和60度夾角的V6成本低很多(因為普通V缸機(jī)必須加工兩個汽缸蓋如果是DOHC的V缸機(jī)還需要加工4根凸輪軸,所以成本很高)。