氣缸排列型式詳細介紹

直列發(fā)動機

直列發(fā)動機，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最為廣泛的氣缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的發(fā)動機上。這種布局的發(fā)動機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。但其主要缺點在于發(fā)動機本身的功率較低，并不適合配備6缸以上的車型。

V型

所謂V型發(fā)動機，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。

與直列布局形式相比，V型發(fā)動機縮短了機體的長度和高度，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)動機運轉(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，而不使用技術(shù)更先進的“小排量直列型布局發(fā)動機 增壓器”的動力組合。

概括的說：我們可以這樣理解，發(fā)動機氣缸采用V型布局，可以說在結(jié)構(gòu)層面上克服了一些傳統(tǒng)直列布局的劣勢，但同樣，精密的設(shè)計讓制造工藝更復(fù)雜，同時由于機體的寬度較大，也不方便安裝其他輔助裝置。

W型

許多人以為就像V型發(fā)動機的汽缸呈V形排列那樣，W型發(fā)動機的汽缸排列形式也一定是呈W形，其實不然，它只是近似W形排列，嚴格說來還應(yīng)屬V型發(fā)動機，至少是V型發(fā)動機的一個變種。

W型發(fā)動機，W型發(fā)動機是德國大眾專屬發(fā)動機技術(shù)。將V型發(fā)動機的每側(cè)汽缸再進行小角度的錯開，就成了W型發(fā)動機。或者說W型發(fā)動機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)動機共用一根曲軸。嚴格說來W型發(fā)動機還應(yīng)屬V型發(fā)動機的變種。

W型與V型發(fā)動機相比可將發(fā)動機做得更短一些，曲軸也可短些，這樣就能節(jié)省發(fā)動機所占的空間，同時重量也可輕些，但它的寬度更大，使得發(fā)動機艙更滿。

W型發(fā)動機最大的問題是發(fā)動機由一個整體被分割為兩個部分，在運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。 目前應(yīng)用W發(fā)動機的只有大眾以及它旗下其他品牌的車輛，比如老帕薩特的W8，大眾輝騰、賓利歐陸和奧迪A8的W12以及布嘉迪的W16。

H型（水平對置）

在上面介紹氣缸V型排列發(fā)動機的時候已經(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)動機的氣缸夾角為180度。但是水平對置發(fā)動機的制造成本和工藝難度相當高，所以目前世界上只有保時捷和斯巴魯兩個廠商在使用。

水平對置發(fā)動機的最大優(yōu)點是重心低。由于它的汽缸為“平放”，不僅降低了汽車的重心，還能讓車頭設(shè)計得又扁又低，這些因素都能增強汽車的行駛穩(wěn)定性。同時，水平對置的汽缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動機更好，運行時的功率損耗也是最小。當然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。

那為什么其它廠家沒有研發(fā)水平對置引擎呢？除了因為水平對置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機油潤滑等問題很難解決。橫置的氣缸因為重力的原因，會使機油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。顯然保時捷和斯巴魯都很好的解決了眾多技術(shù)難題，但高精度的制造要求也帶來了更高的養(yǎng)護成本，并且由于機體較寬，因而并不利于布局。

轉(zhuǎn)子發(fā)動機

相比常見的L型、V型氣缸布局形式，可能很多朋友會對三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機感到陌生。轉(zhuǎn)子發(fā)動機又稱為米勒循環(huán)發(fā)動機，由德國人菲加士·汪克爾發(fā)明，之后這項技術(shù)由馬自達公司收購。我們都知道：傳統(tǒng)的氣缸往復(fù)運動式發(fā)動機，工作時活塞在氣缸里做往復(fù)直線運動，而為了把活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，必須使用曲柄連桿機構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機則不同，它直接將可燃氣的燃燒膨脹力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動扭矩。與往復(fù)式發(fā)動機相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機取消了無用的直線運動，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機尺寸較小，重量較輕，而且振動和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。

工作原理：在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3:2。上述運動關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點的運動軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動機點火做功三次。而轉(zhuǎn)子發(fā)動機的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功一次。

與一般的四沖程發(fā)動機每旋轉(zhuǎn)兩圈才作功一次相比，具有高功率容積比（發(fā)動機容積較小就能輸出較多動力）的優(yōu)點。另外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機的軸向運轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。整個發(fā)動機只有兩個轉(zhuǎn)動部件，與一般的四沖程發(fā)動機具有進、排氣活門等二十多個活動部件相比結(jié)構(gòu)大大簡化，故障的可能性也大大減小。

除了以上的優(yōu)點外，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu)點亦包括體積較小、重量輕、低重心等。相應(yīng)缺點是發(fā)動機在使用一段時間之后容易因為油封材料磨損而造成漏氣問題，增加油耗。另外其獨特的機械結(jié)構(gòu)也造成這類引擎較難維修。

VR發(fā)動機

VR發(fā)動機是大眾的專屬產(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，稱做VR6，并安裝在第三代高爾夫上。這種發(fā)動機結(jié)構(gòu)緊湊，寬度接近于直列發(fā)動機，長度不比直列4缸發(fā)動機長多少。

眾所周知，對于V型6缸發(fā)動機而言，60度夾角是最優(yōu)化的設(shè)計，這是經(jīng)過無數(shù)科學實驗論證過的結(jié)果。因而絕大多數(shù)的V6發(fā)動機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，大眾集團另辟蹊徑的研發(fā)出了夾角為15度、體積更小的VR6發(fā)動機。而從動力參數(shù)來看，它并不遜色與普通的V6發(fā)動機，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)動機的震動通常都會大于V型發(fā)動機一樣，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。

VR發(fā)動機的汽缸夾角非常小，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)動機的特點就是體積特別小，所以非常適用于大眾車系的前置發(fā)動機平臺，因為大眾的前置發(fā)動機前輪驅(qū)動底盤都是縱置式的設(shè)計，而且發(fā)動機在前軸之前所以發(fā)動機不能過長否則難以布置前懸掛。這款發(fā)動機非常緊湊，雖然是V缸機，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缸機必須加工兩個汽缸蓋如果是DOHC的V缸機還需要加工4根凸輪軸，所以成本很高）。

在基于VR發(fā)動機的基礎(chǔ)上，大眾還研發(fā)出了W12發(fā)動機，由于大眾的汽車平臺，通常都是用的前置發(fā)動機布置。也就是說發(fā)動機是安裝在前軸之前的。由于空間有限，所以對發(fā)動機的緊湊性提出了很高的要求。奔馳和寶馬使用的普通V12發(fā)動機長度很大，在大眾車上顯然是行不通的。因此大眾工程師想把兩臺VR6發(fā)動機以一定的汽缸夾角合在一起，制造出了一臺擁有4列汽缸的W型12缸發(fā)動機。它充分的利用了VR發(fā)動機的緊湊優(yōu)勢，使得這種12缸的超級機器只有普通V6發(fā)動機的長度。

目前主流發(fā)動機汽缸排列形式：L型直列 、V型排列 、W型排列 、水平對置發(fā)動機、R型轉(zhuǎn)子發(fā)動機