气缸排列:直列式、V型和水平对置。有什么区别？哪个更好？

目前汽车发动机常见的气缸布置形式大致可以分为L形(直列)布置、V形布置、W形布置、H形(水平对置)布置和三角转子发动机。如果说目前发动机应用最广泛的气缸布置形式，显然是L型(直列)。尤其是在2.5L以下排量的发动机上，顾名思义，这种布局发动机的所有气缸都以相同的角度排列在一个平面上，只用一个气缸盖。同时，气缸体和曲轴的结构也相对简单。具体来说，我们一般有L3、L4、L5和L6型号(数字代表缸数)。这种布局发动机的优点是尺寸紧凑，稳定性高，低速扭矩特性好，油耗少，当然也就意味着制造成本更低。同时直列气缸布局的发动机也比较紧凑，可以适应更灵活的布局。布置类似增压器的装置也很方便。但其主要缺点在于发动机本身功率较低，不适合6缸以上的车辆。所谓V型发动机，简单来说就是将所有气缸分为两组，相邻的气缸以一定的夹角(左右气缸中心线的夹角为γ< 180°)排列在一起，使两组气缸形成一个有夹角的平面，从侧面看，气缸呈V型(通常的夹角为60°)，所以称为V型发动机。与我们之前介绍的L型布局相比，V型发动机缩短了发动机机体的长度和高度，更低的安装位置可以方便设计师设计出阻力系数更低的发动机。同时得益于气缸的对置布置，也可以抵消一部分震动，让发动机运转更加平稳。比如一些追求舒适平顺驾驶体验的中高端车型，仍然坚持使用大排量V型布局发动机，而不是使用“小排量直列布局发动机+增压器”这种更先进的动力组合。综上所述，我们可以理解为发动机缸体的V型布局在结构层面上可以克服传统直列式布局的一些弊端，但同样的，精密的设计使得制造工艺更加复杂，同时由于发动机缸体宽度较大，不便于安装其他辅助装置。其实严格意义上来说，W型发动机还是属于V型发动机的，只是V型发动机两侧的气缸分为两组，从侧面看像“W”型，因此得名。换句话说，W12发动机由两台V6发动机组成。它最大的优点是与传统的V12发动机相比，结构紧凑，易于布置，有利于发动机舱空间的优化。它的缺点是结构太复杂。w型发动机是大众的专利技术。大众旗下品牌只有大众在用W型发动机。目前主要有W12和W16。但由于制造成本较高，仅用于大众集团的顶级车型，如奥迪A8L和大众辉腾。V型气缸发动机介绍中提到，V型布局形成的夹角通常为60°(左右气缸中心线夹角γ < 180)，而水平对置发动机仅为180。与布局要符合运动机械原理的传统汽车发动机组合相比，其制造成本和技术难度相当高。目前全球只有保时捷和斯巴鲁两家厂商在用。心，还要把车头设计得又平又低，这些因素都能增强车的行驶稳定性。同时，水平对置气缸布局是一种对称稳定的结构，使得发动机的运行平顺性优于V型发动机，运行时的功率损失也是最小的。当然，更低的重心和均衡的分配也给车辆带来了更好的操控性，那么其他厂商为什么不开发对置发动机呢？除了水平对置结构复杂之外，还有油润滑等问题难以解决。由于重力的作用，水平油缸会使油流到底部，使一个油缸得不到充分润滑。显然保时捷和斯巴鲁很好的解决了很多技术问题，但是高精度的制造要求也带来了较高的维护成本，而且由于车身较宽，不利于布局。相对于常见的L型和V型气缸布局，很多朋友可能对三角转子发动机比较陌生，所以有必要先详细介绍一下。其实三角转子发动机，也叫米勒循环发动机，是德国人菲加斯·汪克尔发明的。这项技术后来被马自达获得。众所周知，在传统的气缸往复式发动机中，工作时活塞在气缸内做往复直线运动，但为了将活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。而转子发动机则不同，它直接将可燃气体的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机消除了无用的直线运动，所以同样功率的转子发动机体积更小，重量更轻，振动和噪音更低，具有很大的优势。与一般四冲程发动机每转两圈只做功一次相比，它具有功率容积比高的优点(发动机体积越小，能输出的功率越大)。另外，由于转子发动机的轴向运行特性，不需要精确的曲轴平衡就可以达到更高的运行速度。整个发动机只有两个转动部件。与一般的四冲程发动机有进排气门等20多个运动部件相比，结构大大简化，出现故障的可能性大大降低。除上述优点外，转子发动机的优点还包括体积更小、重量轻、重心低。相应的缺点是，发动机使用一段时间后，由于油封材料的磨损，容易造成漏气，增加油耗。此外，其独特的机械结构也使得这种发动机很难维护。对于发动机的气缸布局，目前应用最广泛的是L型和V型，更高的可靠性和平顺性是更多厂家的诉求。相比之下，转子发动机和水平对置发动机虽然也有独特的优势，但受制于较高的维护成本和制造精度，应用范围不断缩小。