优势有所不同 悉数发动机气缸排列形式

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发动机作为衡量汽车动力的重要因素，就像人的心脏一样。对于大多数朋友来说，更注重排量、最大功率、最大扭矩等基本数值。但事实上，气缸的不同布置形式对我们关心的车辆的安静性和乘坐舒适性也有重要影响。本文列举了当今汽车发动机常见的气缸布置形式，大致可分为L型布局、V型布局、W型布局、H型布局和三角转子发动机。

1.2.5L型布局，排量在l以下最常见的气缸布局。

●代表发动机:直列四缸和直列六缸。

标致307（查成交价|参配|优惠政策）的1.6升发动机和封帆的1.5升发动机

高尔夫用1.6升发动机，伊兰特（查成交价|参配|优惠政策）用1.8升发动机

如果说现在发动机最广泛使用的气缸布局形式显然是L型。尤其是排量低于2.5L的发动机..顾名思义，这种布局的发动机所有气缸都以相同的角度排列在一个平面内，只使用一个气缸盖，气缸体和曲轴的结构相对简单。具体来说，我们通常有四种类型的L3、L4、L5和L6。这种布局发动机的优点是体积紧凑、稳定性高、低速扭矩特性好、油耗少，这当然意味着制造成本更低。同时，直列气缸布局的发动机紧凑，可以适应更灵活的布局。也方便布置增压器装置。但其主要缺点在于发动机本身功率低，不适合6缸以上的车辆。

●经典直列发动机——宝马3.0L Mg-Al合金直列6缸发动机

近20年来，宝马品牌以良好的运动控制性能著称，其中直列6缸发动机的研发贡献明显。2021年，宝马集团推出了全新的3.0L Mg-Al合金直列6缸发动机，最大功率190kw，最大扭矩300Nm。当然，与令人印象深刻的数据相比，更值得称道的是它是第一台量产的Mg-Al合金发动机。相比之下，镁比传统铸铁轻80%，比传统铝轻35%。因此，Mg-Al合金制造的曲轴箱比之前的全铝曲轴箱轻了10kg，整机质量只有161kg，是同性能水平最轻的发动机。此外，新的Valvetronic可变正时气门系统也适用于这款直列6缸发动机。根据节气门的位置，可以无级调节进气门的升程和关闭时间，从而节省12%的燃油。

2.流畅优势明显——V型布局

●代表发动机:V型六缸和V型八缸。

所谓V型发动机简单来说就是把所有的气缸分成两组，相邻的气缸以一定的夹角排列在一起，使两组气缸形成一个夹角平面，气缸从侧面呈V型，所以称为V型发动机。与我们之前介绍的L型布局相比，V型发动机缩短了机体的长度和高度，较低的安装位置可以方便设计人员设计出风阻系数更低的发动机。同时，得益于气缸的对置布置，还能抵消部分振动，让发动机运转更顺畅。比如一些追求舒适、平顺驾驶体验的中高端车型，依然坚持使用大排量V型发动机，而不是使用更先进的“小排量直列发动机+增压器”的动力组合。综上所述，我们可以理解发动机气缸的V型布局在结构层面上可以克服传统直列式布局的一些缺点，但同时精密的设计使得制造工艺更加复杂，同时由于发动机缸体的宽度较大，不方便安装其他辅助装置。

●大众“VR6”发动机，体积小，动力充沛。

销往北美市场的大众EOS（查成交价|参配|优惠政策）搭载的是3.2L VR6发动机，但这款动力还没有正式引入国内。

众所周知，对于V型6缸发动机来说，60度夹角是最优设计，这一点已经被无数科学实验所证明。因此，大多数V6发动机都采用这种布局。然而，为了在更小的空间内放下V6发动机空，大众集团在1994年开发了一款夹角为15度、体积更小的VR6发动机。从动力参数来看，并不逊色于普通的V6发动机，但在研发之初就暴露出明显的抖动问题。通过一系列的平衡和稳定手段，问题得到了明显的改善。然而，它仍然无法超越改变自身的结构特征。就像普通直列发动机的振动通常大于V型发动机一样，较小夹角的VR6的振动由结构本身决定大于V6。比如大众的高尔夫R32、EOS等车型都已经搭载了这款发动机。为了环保和成本，这款3.2升的VR6发动机已经逐渐淡出历史舞台。然而，采用分层燃油喷射技术的3.6升VR6发动机仍广泛装配在奥迪Q7（查成交价|参配|优惠政策）、大众途锐（查成交价|参配|优惠政策）、R36等众多车型上。

●组合“v+ V”-W布局

其实严格来说，W型发动机还是V型发动机的一种，只是将V型发动机两侧的气缸分成两组，从侧面看像“W”，因此得名。也就是说，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，有利于空发动机舱的优化，但缺点是结构过于复杂。W型发动机是大众的专利技术，目前只有大众，也就是大众旗下的品牌在使用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（查成交价|参配|优惠政策）、大众辉腾（查成交价|参配|优惠政策）等。

3.更稳定的设计-H型布局

●代表发动机:H型四缸

图为斯巴鲁福曼采用的水平对置发动机。

如前面介绍的带气缸的V型发动机，V型布局形成的夹角通常为60°，而水平对置发动机的气缸间夹角仅为180°。与传统的以运动机械为原理的汽车发动机组合相比，其制造成本和技术难度都相当高。目前全球只有保时捷和斯巴鲁在使用。

“水平对置布局的气缸可以降低车身重心，但对润滑的要求也比较高。”

水平对置发动机最大的优点是重心低。因为它的气缸是“扁平”的，不仅降低了汽车的重心，还使汽车的前部变得扁平而低矮。这些因素可以增强汽车的行驶稳定性。同时，水平对置气缸布局是对称稳定的结构，使得发动机的运行平顺性优于V型发动机，运行时的动力损失也最小。当然，更低的重心和均衡的分布也给车辆带来了更好的机动性，那么为什么其他厂商还没有研发出水平对置发动机呢？除了水平相对结构的复杂性之外，还有其他难以解决的问题，如油润滑。由于重力作用，水平油缸会使油流向底部，使一个油缸不能充分润滑。显然，保时捷和斯巴鲁很好地解决了很多技术问题，但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。

4.重量轻、体积小的三角形转子发动机

●代表性发动机:马自达转子发动机

与常见的L型和V型气缸布局相比，很多朋友可能对三角转子发动机不太熟悉，所以有必要先详细介绍一下。事实上，三角形转子发动机，也称为米勒循环发动机，是由德国人菲加斯·万克尔发明的。这项技术后来被马自达收购。众所周知，在传统的往复缸发动机中，工作时活塞在缸内做往复直线运动，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。另一方面，转子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，旋转发动机消除了无用的直线运动，因此同等功率的旋转发动机体积更小，重量更轻，振动和噪音更低，具有很大的优势。

工作原理:三角形转子转动时，以三角形转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合。齿轮固定在气缸上，不旋转。内齿圈与齿轮的齿数比为3:2。上述运动关系使三角形转子顶点的运动轨迹看起来像图8。三角形转子将气缸分成三个独立的空室，三个空室分别完成进气、压缩、做功和排气。三角形转子旋转一次，发动机点火做功三次。而旋转发动机的转子每转一圈就工作一次。

旋转式发动机示意图

与一般四冲程发动机每转只做一次功相比，它具有功率容积比高的优点。此外，由于旋转发动机的轴向运行特性，它可以在没有精确曲轴平衡的情况下实现更高的运行速度。整个发动机只有两个旋转部件。与一般的进排气门等20多个运动部件的四冲程发动机相比，结构大大简化，故障的可能性大大降低。除了上述优点外，旋转发动机的优点还包括体积小、重量轻、重心低等。相应地，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类发动机难以维护。

总结:

对于发动机气缸布局，目前使用最广泛的是L型和V型，更高的可靠性和平顺性是更多厂家的要求。相比之下，旋转发动机和水平对置发动机虽然也有独特的优势，但受到较高的维护成本和制造精度的制约，应用范围不断缩小。