前言
眾所周知,當前乘用車市場最常見的就是直列型和V型發動機,其中又以L4(直列四缸)、V6(V型六缸)為主,當然也有沃爾沃、奧迪的L5,寶馬、奔馳的L6,以及各種L3、V8/V10/V12發動機。這些都只是在原有設計思路的基礎上增/減缸數。
從整個市場來看,也有很多車企喜歡從各個角度打破常規,保時捷、斯巴魯的水平對置發動機,大眾W型發動機大家或許有所耳聞,但相信關于星型發動機和轉子發動機,普通消費者一定知之甚少,本期小編就帶大家一起開開眼界。
星型發動機
星型發動機(radial engine)跟汽車發動機一樣是往復式活塞內燃機,二戰前中期的飛機,包括日本的零式、美國的P47雷電都配備這種發動機。
現在我們還可以在很多改裝重機車上看見該類型發動機,一般都為單數缸,3、5、7、9的都有,如果需要提高功率,還可以配合正時曲軸,多層氣缸組疊加使用。星型發動機相比現在的直列式發動機少了很多外圍組件,占用體積小,質量輕。
不能被汽車沿用有多方面原因,首先是發動機在汽車上不好水平放置,因為這樣輸出軸就變成了垂直的,會導致重心過高。此外,這種發動機氣缸分布角度實在太奇葩,現在的水平對置發動機都因為潤滑問題傷透腦筋,這種每個氣缸角度都不一樣的發動機,還有幾個是近乎倒立的,很難滿足潤滑要求。
本田NR系列橢圓活塞發動機
氣缸/活塞必須是圓柱形的嗎?本田說,那不一定。..在1987年的法國勒芒賽道上,本田車隊新戰車的亮相吸引了全場的目光,它就是NR750,這臺車使用的是本田最奇葩的NR橢圓活塞發動機,其相比于常規圓形活塞擁有更多氣門,更流暢的進排氣以及更高的轉速極限。
V4的氣缸布局,橢圓的氣缸和活塞形狀,每個氣缸可以配兩個火花塞、兩個噴油嘴、八個氣門,每個活塞配備兩個連桿,發動機轉速可以輕松達到2萬轉速以上,動力可以調至200馬力以上!
大眾Vr6發動機
V型發動機的氣缸夾角一般在60°左右,高檔跑車則大多是90°,例如邁凱倫的V8發動機,而大眾的Vr6的夾角只有15°,是V型發動機中的奇葩,現役大眾途昂搭載的2.5T V6發動機就這種布局。
Vr6的小夾角設計最大的優勢就是結構緊湊,狹窄的夾角可以跟直列發動機一樣,讓所有氣缸共享一個外殼,長度遠比L6短,寬度小于正統V6,也僅需兩根凸輪軸(DOHC)即可滿足氣門的進/排氣正時,結構相比正統V6有明顯簡化,當然,比直列發動機還是更復雜一些。
缺點同樣十分明顯。看似結構相比V6明顯簡化,實際上卻帶來了有關振動、散熱以及進/排氣系統上的一系列問題。這種發動機為了縮小尺寸,限制成本付出了很大的代價,這也是其沒有成為主流V6發動機的最重要原因。
大眾W8/W12/W16發動機
如果將上面的Vr6當成一個直列六缸發動機看待,再將兩臺Vr6以72°夾角組合,就成了一臺W12發動機,也就是在奧迪A8、賓利慕尚上使用的W12型發動機。
Vr6本身就不是一個合理的作品,W12相比之下就存在著更多的技術難題,體積非常龐大,結構非常復雜,完全是兩套缸體,卻要相互配合對外輸出扭矩,不夸張的說,這就是工程為了凸顯逼格在找罪受。大眾的Vr6至今依舊存在,很大程度上要歸功于W型發動機,畢竟W型發動機的研發就是以Vr6為基礎的。換句話說,把奧迪A8、布加迪Chiron上的W型發動機拆半個下來依舊可以獨立運行,想想也是蠻帶感的。
保時捷/斯巴魯水平對置發動機
將V型發動機的夾角擴大至180°就成了水平對置發動機,因為發動機工作時活塞就像拳擊手相互出拳,所以俗稱拳頭發動機(boxer engine)。雖然這個概念最早是奔馳始祖——卡爾·本茨提出來的,但目前僅保時捷和斯巴魯在生產這樣的奇葩機頭,同時,這也是它們的最大賣點。
因為這種發動機的主體結構完全平躺在底盤上,所以相比L型/V型其最大的優勢就是重心低,對追去性能和操控極限的跑車來說就十分必要,能夠有效提升整車的穩定性,過彎時抗側傾能力更強。此外,這種結構下活塞是左右相對運動的,水平方向產生的振動會相互抵消,發動機的平順性同樣非常出色。
缺點自然是造價,氣缸的需要兩套相同的配氣、正時、潤滑、冷卻系統輔助工作,對工藝要求非常高。如果加裝渦輪增壓器的話,也只能裝在氣缸兩側(雙渦輪),占用面積也很大,機艙布局與主流車完全不同,什么都要定制,成本高的嚇人。
此外,因為氣缸是平躺運動的,所以潤滑油因為重力作用只能“滋潤”發動機下半身的運動件,磨損不均勻,容易燒機油,需要特制的潤滑系統才能有效潤滑,這是核心技術。
汪克爾發動機
馬自達轉子發動機
汪克爾發動機屬于無活塞回旋式四行程內燃機的一種,曾在馬自達多款高性能車上出現,并命名為“轉子發動機”。
奎西發動機
汪克爾發動機轉子轉動一圈可做功三次,而普通活塞式發動機轉動兩圈才做功一次,所以前者更容易拉高轉速,由于只有兩個轉動部件,所以體積縮小、重量輕,故障率也減少。轉子旋轉的圓形運動比往復式活塞引擎的水平直線運動(靠活塞連桿、曲軸帶動活塞)運行得更平順,故汪克爾引擎的震動與噪音比較小。
對于汪克爾發動機發動機,我們最熟悉的莫過于馬自達經典的RX-7跑車,雖然由于發動機壽命短而發展受限,但隨著技術發展,新材料的應用也將逐漸擴展到汽車領域,或許可以解決氣密性問題也說不定。
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原文標題:分享|全球公認最奇葩的六種發動機
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