发动机气缸排列方式模板.ppt

1、第六组：发动机气缸排列方式,主讲人： 郑湖城 童细美 董德权 梁圣波 黄国威 梁志聪 黄阿样,汽车的心脏 四冲程汽油发动机的工作原理,现代汽车发动机的发展史,可变气门正时技术 缸内直喷技术 VCM汽缸管理技术 涡轮增压技术 发动机技术,汽车的发动机,分类依据： 气缸的排列方式,制造成本、尺寸、 油耗、 燃油效率、功率等,发动机技术需考虑的一些因素：,讨论,发动机分类：气缸排列方式不同,1、直列型发动机,2、V型发动机,3、 W型发动机,4、水平对置式发动机,5、转子型发动机,6、VR型发动机,在接下来的时间里，让我们逐个详细介绍每种气缸排列类型的内容,缸体的直列形式,直列的简介 直列的类型 直

2、列的优缺点,直列的简介,“直列”可用L代表，后面加上汽缸数就是发动机代号。直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使用了一个气缸盖，同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单，好比气缸们站成了一列纵队。现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机,直列3缸,L3型发动机一般用在 1升以下的微型车上。 他结构简单，维修方 便，制造成本也低， 直列的优缺点 重量轻，比较省油。 如果一台直列3台机能 达到一台直列4缸机的 动力性能，那当然是3 缸机要好些。,直列4缸,L4型发动机俨然已成了现代汽车的一种标准

3、选择。他的适用范围极广，小到微型车，大到2升多的车型，均由四汽缸机为汽车提供动力。与6缸机相比，4缸机的体积小，结构简单，重量轻，但他的动力性和平稳性与同排量6缸机的差别并不十分显著；现代轿车大多为前置发动机前轮驱动方式，需要发动机横放在车头，要求发动机的体积不能太大，直列4缸机的体积尺寸正好，因而直列4缸机获得了广泛应用。,直列四缸发动机,高尔夫的1.6升发动机悦动的1.8升发动机,高尔夫的1.6升发动机,标致307的1.6升发动机,锋范的1.5升发动机,悦动的1.8升发动机,福特2.0排量Ecoboost DOHC L4发动机,沃德十佳发动机之一,下面介绍目前的比较先进技术,直列5缸,直列

4、4缸发动机外形尺寸小巧，直列6缸机则运转平稳，如把它们二者进行折衷，发动机的排量不大不小，如在2升出头，用直列5缸应是不错的选择，我国长春一汽曾生产过的奥迪100也是用直5发动机。由于直列5缸机存在很难解决的平衡问题，容易引起振动，因此直列5缸发动机现已不多见，只知道现在沃尔沃S60、S80还在用直5发动机。,直列六缸,L6型发动机现在主要用在前置发动机后驱方式的汽车上。从平衡角度来讲，L6比L4、L5，甚至V6的平衡性都要好。出于此原因，当你的机盖子下面的空间足够大时，就可以考虑采用L6型发动机，这也是宝马、沃尔沃、凌志等中高级车仍固执地使用L6型发动机的主要原因之一，现在宝马的每个系列几乎

5、都有L6型发动机。,至此，我们都知道了L型发动机的各种分类及其优缺点，那么，是否意味着我们只需不L型发动机继续完善就行了呢？ 那么，我们为什么还需要V型发动机呢？ 显然，L型发动机不能完全满足人们的需求，于是，V型发动机以它更平稳、更紧凑 、高强化 ，在高端层次上，很大程度的取代了L型发动机,现代汽车比较重视空气动力学，要求汽车迎风面越小越好，也就要求发动机盖越低越好。另外，如果将发动机长度缩短，便能为驾乘舱留出更大的空间。,由于汽缸之间已相互错开布置，这便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。此外，V型发动机汽缸对向布置，还可抵消一部分振动，使发动机运转更平顺。,说了那么

6、多，那么， V 型发动机的气缸如何排列？,那么，V 型式发动机的气缸排成两列，两列气缸的中心线夹角180，相邻两个气缸以60度90度夹角，该型式一般用于6缸以上的双数机型,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。它便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。 目前国产的中高档车型中，不少采用V型6缸发动机，比如君威，帕萨特及奥迪A6等等。 V型发动机的缺点是必须使用两个汽缸盖，结构较为复杂。另外其宽度加大后，发动机两侧空间较小，不易再安排其它装置。,V型发动机的汽缸数一般为5、6、8、10、12、16。那么我们就分别讲一下各种不同类型的V型发动机的典型例子。,在

7、第一次听说V5发动机时，不少同学认为可能是搞错了：两侧汽缸数量不一样一定不利于发动机平衡。那么V5发动机是否是合理、科学的存在呢？,的确， V5发动机两侧汽缸数量不一样一定不利于发动机平衡。 但据说用平衡块将平衡问题解决后它的优势就显现出来了。它不仅为车主多提供了一种选择，而且还能显示与众不同的个性来。现在大众汽车公司生产的V5发动机广泛装在新甲壳虫、高尔夫和宝来轿车上。,V6发动机的长度与直列4缸的相当，因此可以横放在前轮驱动的轿车上，从而使它的应用范围比直列6缸较广； 现在中高级轿车上普遍采用V6发动机，就像普通轿车上使用直列4缸发动机一样常见。 V6发动机的汽缸夹角一般为60度或90度。

8、60度的夹角对V6的平衡性较好。,V6发动机的优点：扭矩范围较广泛、功率比较强劲，主要用于中、大排量发动机。主要特点：发动机扭矩范围宽广、躁音较小、结构精细复杂、传动的功耗损失较小，中段提速、后段提速较快，功率较高，发动机强化程度较高。,V8发动机应是高级车的“标配”了。虽然V8发动机的性能极其优秀，但他的制造成本太高，重量太大，油耗极高，厂家一般不敢轻易采用，在国内许多汽车制造商喜欢将V8用在四轮驱动的车上。,理论上讲，V10发动机的平衡性不是特好，因此一般市售版汽车上很少采用V10发动机，要用也是在高性能的跑车上。现在美国的道奇蝰蛇一直使用V10发动机作为其动力源泉，后来又有保时捷的Car

9、rera GT跑车，大众辉腾5升V10柴油车，兰博基尼Gallardo也是采用V10发动机。,道奇蝰蛇,至于V12发动机 ，使用它的汽车，主要集中在欧洲，并以德国、英国的顶级豪华车和意大利顶级跑车为主。 V12发动机工艺复杂，造价昂贵，重量奇大，油耗高。,现在装配V12发动机的豪华轿车有：奔驰旗舰S600、宝马旗舰760Li、迈巴赫、劳斯莱斯新幻影；使用V12发动机的跑车有法拉利的456GT和ENZO；兰博基尼的“魔鬼”、阿斯顿马丁的V12 Vantage、埃多尼斯的BEX38等,至于V16发动机 ，在我看来，它的象征性意义要大于实用意义。,2003年元月，美国通用汽车公司在北美车展推出一款概

10、念车凯迪拉克“16”，这款不可思议的轿车以一台V16型发动机为动力，发动机排量高达13.6升，能产生1000马力的功率和1000磅英尺的扭矩,凯迪拉克在上世纪30年代制造出世界第一台V16发动机，但与现在的V16发动机决不可相提并论，那时的V16发动机的排量只有7.4升，最大功率才165马力。,W型气缸排列,许多人以为就像V型发动机的汽缸呈V形排列那样，W型发动机的汽缸排列形式也一定是呈W形，其实不然，它只是近似W形排列，严格说来还应属V型发动机，至少是V型发动机的一个变种。 W型发动机是德国大众专属发动机技术。,W型发动机的设计思路是：利用两个V型发动机，再组成一个V型发动机。将V型发动机的

11、每侧汽缸再进行小角度的错开，就成了W型发动机。或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形,两组V型发动机共用一根曲轴。,W型发动机是兼顾发动机效能和节省车室空间的最佳做法，数十年来许多顶尖的人才和技术竞相投资在W型发动机设计，以制造出在运转顺畅和安静性上远远超越V型发动机的革命性代替品。 W型与V型发动机相比可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，同时重量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机舱更满。 其实W型的与传统的发动机效率差不了多少。减少的重量让车子的操控更加灵活，W型发动机所省下来发动机室空间，也让设计师能提供更多安全和操控的配备，以及更宽裕

12、的室内乘坐空间。,W型发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时必然会引起很大的振动。针对这一问题，大众在W型发动机上设计了两个反向转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消。,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：结构太复杂了！运转平衡性也不好。,由于成本高昂用W发动机的只有大众以及它旗下其他品牌的车辆，比如老帕萨特的W8，大众辉腾、宾利欧陆和奥迪A8的W12以及布嘉迪的W16这些顶级车型上。,对置式气缸式排列,气缸布置的特点,在上面介绍气缸V型排列发动机的时候 已经提过，V型布局形成的夹角通常为 60（左右两列气缸中心线的夹角 180），而水平对置

13、发动机的气缸 夹角为180度。但是水平对置发动机的 制造成本和工艺难度相当高，所以目 前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂 商在使用。,保时捷水平对置6缸发动机,其实水平对置式发动机也属于传统往复活塞式内燃机序列，只是气缸排列方式有所不同，为什么没有像气缸直列或者V型布局的发动机那样普及呢？（在这里，我们可以通过结构特性和优缺点结合来分析）,优点：,1、最大优点是重心低。由于它的汽缸为“平放”，不仅降低了汽车的重心，还能让车头设计得又扁又低，这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。 2、水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构，这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好，运行时的功率损耗也是最小。 3、更低的

14、重心和均衡的分配也为车辆带了更好的操控性。 此外，缸体的风冷散热效果相对较好。,水平对置发动机的低重心能让车辆过弯时侧倾更小,缺点：,1、水平对置结构较为复杂 2、发动机润滑很难解决 3、气缸要求的材料较高，相应的成本也高 4、高精度的制造要求 5、保养成本很高 6、机体较宽，不利于布局。,转子式发动机,发展简史,转子发动机又称为米勒循环发动机 20世纪60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。 1964年，日内瓦的德法合资企COMOBIL公司，首次把转子发动机装在轿车上成为正式产品。1967年，日本人也将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。,从买下这项技术后，马自达就一直就坚持

15、着项技术，其中代表车有RX-7，以及其改良版RX-8,应用状况及其原因,尽管转子发动机有高容积比、结构简化、体积小、质量轻、低重心等优点，但他的应用却并不广泛，目前使用该技术的就马自达一家而已。,由于当时是一项高新技术，懂得这项技术的人少，发动机坏了无人会修，而且耗油大，汽车界有人对这种发动机的市场前景产生了怀疑。 从生产装配到维护修理，转子发动机都与传统的发动机大不一样，开发成本大。 往复式活塞发动机在功率、重量、排放、能耗等方面都比过去有了显著提高，转子发动机没有显出明显的优势,一向对新技术情有独钟的马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项技术。 在世界环保意识日益强化，石油资源日渐沽竭的今

16、天，以氢气做动力源的研究已成为一大课题。当年马自达坚持下来的转子发动机从结构上讲是最适合燃烧氢气，而且最“干净”。,工作原理,直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，其取消了无用的直线运动，故同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。 三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。 三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。,与传统发动机的区别,其四个过程分别在三个空间里进行，而往复式发动机的四个过程都是在一个汽缸内进行的。 在往复式发动机中，曲轴（输

17、出轴）在四个工作过程中转两圈（720度）；而在转子发动机中，偏心轴转三圈（1080度），转子转一圈。这样，转子发动机就能获得较长的过程时间，而且形成较小的扭矩波动，从而使运转平稳流畅。 在高速运转中，转子的转速也相当缓慢，从而有更宽松的进气和排气时间，为那些能够获得较高的动力性能的系统的运行提供了便利。,现在，我们在马自达的RX-8上，可以看到看到转子式发动机的最先进技术的应用,双转子式发动机,从V型发动机引入到VR型发动机,发动机气缸采用V型布局，可以说在结构层面上克服了一些传统直列布局的劣势，但同样，精密的设计让制造工艺更复杂，同时由于机体的宽度较大，也不方便安装其他辅助装置。为了进一步的

18、改善，使得发动机宽度有所缩小，于是便诞生了VR型发动机。VR型发动机是气缸排列技术的一次新的发展方向。,VR型发动机的介绍,每种排列形式的发动机在重量、体积、运转平稳性、动力输出特性上都有所不同，能更好的满足不同车型对动力系统的需求 ，而VR发动机很好的将L型与V型发动机在各自尺寸上的优势集成在一起，以满足各种不同路况，拥有更强劲的动力输出。,VR发动机的汽缸夹角非常小，采用15度夹角的设计，两列汽缸接近平行，汽缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。VR发动机的特点就是体积特别小，所以非常适用于前置发动机平台。,VR发动机的气缸排列形式,可以清楚的看到VR6发动机的气缸布局,15度夹角的设计，巧妙的解决了发动机在空间布局上的问题，但是这个看似通过减小V型夹角的简单方式，却带来了有关振动、散热以及进、排气系统上的一系列相关问题。由此，引入平衡轴来有效降低发动机运转时的振动。,采用15度小夹角设计的VR6,VR6在进、排气系统上采用的是不对称的设计，气缸与气缸之间相互交错意味着从进气总管引入的新鲜空气很难进入远端的气缸侧，反之废气也很难从远端的气缸汇总到排气总管。,同时由于进、排气系统相对复杂的结构占用了气缸盖的大量空间，使得气缸盖周围的温度很高。,早期SOHC两气门的VR6同时采用不同形状的进气道来控制空气流速,举例大众VR6发动机的发展与应用,大众旗下全新的VR6发动机一个