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发动机布置形式和工作原理


发动机工作原理图 L直列四缸、V 型六缸、H水平对置、W12、16缸

发动机是汽车的动力装置,性能优劣直接影响到汽车性能,发动机的类型很多,结构各异,以适应不同车型的需要 按发动机使用燃料划分,可分成汽油发动机和柴油发动机等类别。按发动机汽缸排列方式划分,可分成L直列、V H水平对置发动机,W12/16型发动机等。发动机排量等于各汽缸工作容积之和,增加缸数可以增加发动机排 提高发动机输出功率,还可使发动机运转平稳,减少振动与噪声。 发动机汽缸排列型式分为 L 型、V 型、H 型和 W 型。

L 型发动机: 又称“直列”(LineEngine)发动机,是指汽缸是按直线排列的,它所有的汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面 “直列”一般用 L 代表,后面加上汽缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有 L3、L4、L5、L6 型发动机。 优点:稳定,成本低,结构简单,运转平衡性好,体积小稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑, 用比较广泛。 缺点:当排气量和汽缸数增加时,发动机的长度将大大增加。 直列 4 缸发动机,一般广泛运用于 2.2 升排量以下的发动机中。 直列 6 缸发动机,目前的佼佼者就是著名的 BMW,BMW 直列 6 缸发动机凝聚了当今量产发动机的顶尖技术,堪称直 6 缸的巅峰之作。

V 型发动机: 是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起,使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面,从侧面 汽缸呈 V 字形,故称 V 型发动机。 V 型发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车 迎风面越小越好,也就是要求发动机盖越低越好。 常见的 V 型发动机有 V6、V8、V10、V12。还有 V3、V5 以及 V16(不要跟有些直列发动机代表气门数搞浑了)。 顾名思义,V 代表发动机气缸成 V 型排列,一般是 90 度,这样可以抵消运转时的震动,更加稳定。也有 75 度和 度的。雷诺赛车甚至用了超过 90 度的广角 V10 引擎。 优点:运转稳定(针对 V6、V8、V12)、节省空间。 缺点:结构比较复杂,不利于保养和维修,并且造价较高。同时,V3、V5 包括 V10 都由于其结构或排量的原因, 不非常稳定,尤其是作为 F1 发动机的 V10 3L 引擎,更是需要投入大量的精力和经费用于保证其稳定性。 代表车型:奥迪的 A6、法拉利 360、保时捷 carrear GT、奔驰 S600。分别使用 V6,V8,V10,V12 发动机。而 V3 主 是出现在一些摩托车上,V5 据说在上一代大众高尔夫上有使用。而 V16 则在一些豪华的老爷车上可以找到。

H 型发动机: 又称水平对置发动机,这也是 V 型发动机的一种,只不过 V 的夹角变成了 180 度了,一般为 4 缸或 6 缸。 优点:◆低重心:产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低,更容易达到整体平衡。 ◆低振动:活塞运动的平衡良好(180 度左右抵消)。相比直列式,在曲轴方面所需的平衡配重因素减少 有助转速提升。它能保持 650 转的低转速,并保证发动机平稳的工作。同样相比其它发动机行式油耗最低。 缺点:造价高,发动机太宽。 目前世界上只有“保时捷”和“斯巴鲁”两家汽车制造商生产水平对置发动机。 W 型发动机: W 型发动机是德国大众专属发动机技术。 简单说就是两个 V 型发动机相加,再组成一个 V 型发动机,也就是“V+V=W=V”。

W 型与 V 型发动机相比可以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 可轻些,但它的宽度更大,使得发动机室更满。 优点:结构更紧凑,可以容纳更多的汽缸数,有更大的排量。 缺点是,结构太复杂了!运转平衡性也不好。 由于专利的原因,这种发动机只在大众和奥迪等少量车上可以见到,在欧版大众高尔夫、欧版大众帕萨特以及奥 A8 上,分别装备着 W6,W8 和 W12 发动机。

转子发动机: 转子发动机最早是德国科学家汪克尔发明的,所以又叫汪克尔发动机。其实转子发动机的效率并不高,只是升功 高。 转子发动机全称为三角活塞转子发动机,它是一种特殊的活塞式发动机。转子活塞为一个凸弧边三角形,当转子 近似椭圆的外旋轮线缸体内旋转时,弧边三角形的三个顶点与缸壁保持接触,从而使转子弧面同缸壁之间形成三个 互分隔的工作室。这三个工作室的容积大小随转子的转动而周期性变化,转子每旋转一周,各个工作室都能完成一 四个冲程的过程,这四个冲程同活塞往复式发动机的四个冲程相对应,从而形成完整的工作循环。 缺点:是费油,污染环境,还有机器的寿命比较短。 目前只有“马自达”在应用这项技术。

一、直列四缸发动机工作原理动画

6 缸以下的发动机汽缸多为单排直列方式,少数 6 缸发动机也有直列方式的。直列式发动机结构简单,价格便 缺点是发动机高度较高,长度较长。

二、V 型六缸发动机工作原理动画

V 型发动机将所有汽缸分成两组,两组相邻汽缸成一定的夹角布置在一起,可以抵消一部分振动,从侧面看汽 呈 V 字形,故称 V 型发动机。V 型发动机运转比较平稳,振动与噪声较小,高度较低,长度较短,能为驾乘舱留出 大的空间,缺点是必须使用两个汽缸盖,结构相对复杂,价格也较贵。中高级轿车上普遍采用 V6 发动机。V 型发动 的汽缸数一般为 6、8、10、12、16。据说,有的汽车公司还有 V5、V7、V11 等非对称式 V 型发动机。

三、水平对置发动机工作原理动画

水平对置发动机一般安装在整车的中心线上,活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向上左右运动,两侧活塞产 的力矩相互抵消,大大降低车辆运行中的振动,减少噪音,发动机转速得到很大提升,油耗较低,并使发动机的整 高度降低、长度缩短、整车的重心降低,车辆行驶更加平稳,适合运动型轿车或跑车。缺点是润滑系统不太理想, 术要求很高,冷却系统也要求很严格,制造成本比 V 型发动机更高。

一.分类

内燃机的分类方法很多,按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型,下面让我们来看看内燃机是怎样 类的:

(1)按照所用燃料分类

内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机;使用柴油机为燃料 内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点;汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴 机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好。

(2) 按照行程分类

内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈(720°),活塞在气 内上下往复运动四个行程,完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机;而把曲轴转一圈(360°),活塞在气缸内 下往复运动两个行程,完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

(3)按照冷却方式分类

内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行 环的冷却液作为冷却介质进行冷却的;而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷 介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀,工作可 k,冷却效果好,被广泛地应用于现代车用发动机。

(4)按照气缸数目分类

内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机;有两个以 气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发 机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

(5)按照气缸排列方式分类

内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的, 为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的;双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角<180°(一 为 90°)称为 v 型发动机,若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。 H水平对置式



型发动机

(6)按照进气系统是否采用增压方式分类

内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。汽油机常 用自然吸气式;柴油机为了提高功率有采用增压式的。

(7):按照是否电喷分类

(8):按照喷油位置的分类

(9):按照发动机工作方式的不同分类

活塞发动 机 转子发动机

(10):按气门的多少分:


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