美式V8发动机和欧式V8发动机有什么区别?曲柄布置类型的影响
曲轴,顾名思义,是一根弯曲的轴。但是,它的弯曲不是随机的,而是有一定的形状和规律的。完整的曲轴由前轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、配重和后轴组成。有两个轴颈的曲柄,曲柄和两端的主轴颈构成曲柄。直列发动机的每个气缸对应一个曲轴,V型多缸发动机的每两个气缸对应一个曲轴。比如单缸发动机有一个曲柄,双缸发动机有两个曲柄,四缸发动机有四个曲柄,直列六缸发动机有六个曲柄,但是V型六缸发动机只有三个曲柄,V型八缸发动机有四个曲柄,以此类推。
所谓曲柄排列,就是多缸发动机曲柄之间的夹角。常见的三个夹角为90°、120°和180°,其中90°和120°称为空间曲柄,180°称为平面曲柄。曲柄的排列位置与发动机的缸数、气缸的排列类型、发动机的平衡及各缸的工作顺序密切相关,有一定的规律。一般来说,应遵循各缸作功间隔角均衡、连续做功的两缸间距大、V型发动机左右排缸尽量交替做功、曲轴布置对称均匀、发动机作功平衡性好等原则。
我们来分析一下不同类型发动机的曲轴布置,以及对发动机性能的影响。?1,单缸发动机?单缸发动机只有一个曲柄,所以没有布置。由于单缸发动机在工作中不能实现自平衡,其振动很大,所以必须设计一个平衡轴来缓冲振动。
2.双缸发动机?两缸发动机有三种类型,即直列式、V型和水平对置式。无论哪种方式,它都有两个曲柄,两个曲柄形成180°的夹角,属于平面曲柄排列,工作间隔角为360°,工作顺序为1-2。这种发动机理论上可以实现自平衡,发动机的振动比较小,尤其是水平对置布置,活塞相对运动,振动更小。比如很久以前的长江750摩托车,搭载的是水平对置双缸发动机,运行非常平稳。
3.三缸发动机?三缸发动机只能成直线排列。它有三个曲柄,它们之间的夹角为120,属于空间曲柄排列。工作区间角度为240°,工作顺序为1-3-2。现在广泛使用三引擎,很多轿车和SUV上都搭载了。大家对三缸机最大的担忧就是振动。因为每个气缸确实是间隔工作,有间隙期,每个气缸内活塞的上下运动相互干扰,所以它的振动是自然的。虽然安装了平衡轴,但仍然可以感觉到它的振动。
4.四缸发动机?四缸发动机有三种类型:直列式、V型和水平对置式。在普通汽车中,直列四缸是最常见的。它有四个曲柄,大部分曲柄互成180°角,属于平面曲柄排列。但也有相互成90度的空间曲柄布置,这种发动机一般用在摩托车上。V型和水平对置发动机也有四个曲柄,同样布置在180°的平面曲柄角内。为了缩短发动机的长度,一般采用半支撑曲轴。四缸发动机可以平衡运转中的一阶振动,但二阶振动无法平衡,所以大部分四缸发动机还是有平衡轴的。四缸发动机的工作区间角为180,工作顺序为1-3-4-2和1-2-4-3。
5.五缸发动机?五缸发动机比较少见,只有部分奥迪车型还在使用。五缸发动机一般呈直线排列,有五个曲柄,相互之间形成72度角,属于空间曲柄排列。工作区间角度为144,工作顺序为1-2-4-5-3。五缸发动机有重叠工作,所以运转比较平稳,但是类型比较特殊,不太容易被人接受。在家用车中很少见,只在部分性能车上使用。
6.六缸发动机?六缸发动机有三种类型:直列、V型和水平对置,其中直列六缸最常见。它有六个曲柄,彼此形成120,属于空间曲柄排列。工作区间角度为120,工作顺序为1-5-3-2-4(右式)或1-4-2-6-3-5(左式)。直列六缸发动机的六个曲柄均匀布置在120的三个平面内,正好使活塞上下运动时产生的一阶振动和二阶振动相互抵消,各缸的工作完美衔接,因此可以完美实现自平衡。在所有的发动机中,直列六缸发动机是唯一一台不加任何平衡装置就能平稳运转的发动机。
v型六缸发动机也比较常见,种类很多。两个圆柱的夹角分别为60,90,15,曲柄数量也不同。一般60°和90°夹角的V6发动机有三个曲柄,以120°的角度排列,属于空间曲柄排列。夹角为15的VR6发动机属于大众的专利。类似于直列六缸发动机,有六个曲柄,也是空间布置。工作区间角度为120,工作顺序为1-6-3-5-2-4。
7.八缸发动机?八缸发动机只能是V型,一般两排气缸之间的夹角是90度。发动机工作区间角度为90°,工作顺序因发动机不同而异,一般有1-5-4-8-6-3-7-2和1-5-4-2-6-3-7-8。V8发动机有四个曲柄,有两种排列方式。一种是相互夹角为180°的平面布局,一种是相互夹角为90°的空间布局。这两种安排有什么区别?
曲柄彼此成90度布置,这是美国V8发动机普遍采用的。这种安排最大的好处就是运行流畅,静音效果更好,发动机使用寿命更长。但在这种布置下,曲轴更重,发动机更重,汽车加速性能略差。另外,由于同侧气缸会继续做功,会有排气干扰,发动机会发出特有的开水排气声。
(弧形空间布局)?曲柄布置在180的平面内,这是欧洲V8发动机普遍采用的。这种布置的最大优点是曲轴重量轻,转动惯量小,发动机转速提高快,汽车加速性能好。缺点是发动机振动比较大,需要安装平衡轴来平衡曲轴的转动惯量。所以欧洲生产的大排量V8跑车驾驶性能优越,但是噪音和震动比较大;美国生产的大排量V8跑车跑起来非常安静优雅,直线加速性能好,但是赛道性能差。
(曲柄平面布局)?以上是常见发动机的曲柄布置及其对发动机性能的影响。还有一些不常见的发动机,如V10、V12和W12发动机。他们气缸多,只能采用曲柄的空间布局。其实这个问题更多的应该是汽车工程师在考虑。作为终端的消费者,我们无法选择,也不必纠结。