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發(fā)展歷史

回顧發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，它經(jīng)歷了蒸汽機(jī)、外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)三個(gè)發(fā)展階段。

外燃機(jī)

外燃機(jī)，就是說(shuō)它的燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的外部燃燒，1816年由蘇格蘭的R.斯特林所發(fā)明，故又稱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，瓦特改良的蒸汽機(jī)就是一種典型的外燃機(jī)，當(dāng)大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時(shí)，高壓便產(chǎn)生了，然后這種高壓又推動(dòng)機(jī)械做功，從而完成了熱能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)變。

內(nèi)燃機(jī)

明白了什么是外燃機(jī)，也就知道了什么是內(nèi)燃機(jī)。

發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（圖1） [1]

這一類型的發(fā)動(dòng)機(jī)與外燃機(jī)的大不同在于它的燃料在其內(nèi)部燃燒。內(nèi)燃機(jī)的種類十分繁多，常見的汽油機(jī)、柴油機(jī)是典型的內(nèi)燃機(jī)。不常見的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)上裝配的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)也屬于內(nèi)燃機(jī)。不過(guò)，由于動(dòng)力輸出方式不同，前兩者和后兩者又存在著巨大的差異。一般地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。當(dāng)然有些汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀(jì)錄的目的，也在汽車上裝用過(guò)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，但這總是很特殊的例子，并不存在批量生產(chǎn)的適用性。

燃?xì)廨啓C(jī)

此外還有燃?xì)廨啓C(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)是燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)?，利用燃?xì)獾母邏和苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)，從而輸出動(dòng)力。燃?xì)廨啓C(jī)使用范圍很廣，但由于很難精細(xì)地調(diào)節(jié)輸出的功率，所以汽車和摩托車很少使用燃?xì)廨啓C(jī)，只有部分賽車裝用過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)。

基本參數(shù)

排量

首先來(lái)看看常見的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)——發(fā)動(dòng)機(jī)排量。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是發(fā)動(dòng)機(jī)各汽缸工作容積的總和，一般用升（L）表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的氣體容積，又稱為單缸排量，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是非常重要的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動(dòng)機(jī)的大小，發(fā)動(dòng)機(jī)的許多指標(biāo)都同排氣量密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，排量越大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率越大。

缸數(shù)

了解了排量，再來(lái)看發(fā)動(dòng)機(jī)的其他常見參數(shù)。很多初級(jí)車友都反映經(jīng)常在汽車資料的發(fā)動(dòng)機(jī)一欄中見到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣，想弄明白究竟是什么意思。這些都表示發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。

汽缸排列形式

氣缸排列形式，顧名思義，是指多氣缸內(nèi)燃機(jī)各個(gè)氣缸排布的形式，直白的說(shuō)，就是一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上氣缸所排出的隊(duì)列形式。

目前主流發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸排列形式：

L：直列

V：V型排列

其他非主流的汽缸排列方式：

W：W型排列

H：水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)

R：轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

直列發(fā)動(dòng)機(jī)：

直列發(fā)動(dòng)機(jī)，一般縮寫為L(zhǎng)，比如L4就代表著直列4缸的意思。

內(nèi)燃機(jī)

直列布局是如今使用為廣泛的氣缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的發(fā)動(dòng)機(jī)上。這種布局的發(fā)動(dòng)機(jī)的所有氣缸均是按同一角度并排成一個(gè)平面，并且只使用了一個(gè)氣缸蓋，同時(shí)其缸體和曲軸的結(jié)構(gòu)也要相對(duì)簡(jiǎn)單，好比氣缸們站成了一列縱隊(duì)。

具體來(lái)說(shuō)，我們常見的大致有L3、L4、L5、L6型四款（數(shù)字代表氣缸數(shù)量）。這種布局發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于尺寸緊湊，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也較少，當(dāng)然也意味著制造成本更低。同時(shí)，采用直列式氣缸布局的發(fā)動(dòng)機(jī)體積也比較緊湊，可以適應(yīng)更靈活的布局。也方便于布置增壓器類的裝置。但其主要缺點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的功率較低，并不適合配備6缸以上的車型。

V型發(fā)動(dòng)機(jī)：

所謂V型發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起（左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180°），使兩組汽缸形成一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形（通常的夾角為60°），故稱V型發(fā)動(dòng)機(jī)。

與直列布局形式相比，V型發(fā)動(dòng)機(jī)縮短了機(jī)體的長(zhǎng)度和高度，而更低的安裝位置可以便于設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出風(fēng)阻系數(shù)更低的車身，同時(shí)得益于汽缸對(duì)向布置，還可抵消一部分振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更為平順。比如一些追求舒適平順駕乘感受的中高級(jí)車型，還是在堅(jiān)持使用大排量V型布局發(fā)動(dòng)機(jī)，而不使用技術(shù)更*的“小排量直列型布局發(fā)動(dòng)機(jī)+增壓器”的動(dòng)力組合。

W型發(fā)動(dòng)機(jī)：

許多人以為就像V型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸呈V形排列那樣，

發(fā)動(dòng)機(jī)（圖2）

W型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸排列形式也一定是呈W形，其實(shí)不然，它只是近似W形排列，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)還應(yīng)屬V型發(fā)動(dòng)機(jī)，至少是V型發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)變種。

W型發(fā)動(dòng)機(jī)，W型發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)大眾專屬發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。將V型發(fā)動(dòng)機(jī)的每側(cè)汽缸再進(jìn)行小角度的錯(cuò)開，就成了W型發(fā)動(dòng)機(jī)?；蛘哒f(shuō)W型發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸排列形式是由兩個(gè)小V形組成一個(gè)大V形,兩組V型發(fā)動(dòng)機(jī)共用一根曲軸。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)W型發(fā)動(dòng)機(jī)還應(yīng)屬V型發(fā)動(dòng)機(jī)的變種。

W型與V型發(fā)動(dòng)機(jī)相比可將發(fā)動(dòng)機(jī)做得更短一些，曲軸也可短些，這樣就能節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)所占的空間，同時(shí)重量也可輕些，但它的寬度更大，使得發(fā)動(dòng)機(jī)艙更滿。

W型發(fā)動(dòng)機(jī)大的問(wèn)題是發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)整體被分割為兩個(gè)部分，在運(yùn)作時(shí)必然會(huì)引起很大的振動(dòng)。針對(duì)這一問(wèn)題，大眾在W型發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)計(jì)了兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡軸，讓兩個(gè)部分的振動(dòng)在內(nèi)部相互抵消。

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)：

在上面介紹氣缸V型排列發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候已經(jīng)提過(guò)，V型布局形成的夾角通常為60°（左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180°），而水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸夾角為180度。但是水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本和工藝難度相當(dāng)高，所以目前世界上只有保時(shí)捷和斯巴魯兩個(gè)廠商在使用。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)：

相比常見的L型、V型氣缸布局形式，可能很多朋友會(huì)對(duì)三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)感到陌生。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，由德國(guó)人菲加士·汪克爾發(fā)明，之后這項(xiàng)技術(shù)由馬自達(dá)公司收購(gòu)。我們都知道：傳統(tǒng)的氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而為了把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無(wú)用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢(shì)。

VR發(fā)動(dòng)機(jī)：

VR發(fā)動(dòng)機(jī)是大眾的專屬產(chǎn)品，1991年，大眾公司開發(fā)了一種15°夾角的V6 2.8L發(fā)動(dòng)機(jī)，稱做VR6，并安裝在第三代高爾夫上。這種發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，寬度接近于直列發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)度不比直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)多少。

*，對(duì)于V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，60度夾角是化的設(shè)計(jì)，這是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)論證過(guò)的結(jié)果。因而絕大多數(shù)的V6發(fā)動(dòng)機(jī)都是采用這種布局形式的。但為了能在更小的空間內(nèi)放下V6發(fā)動(dòng)機(jī)，大眾集團(tuán)另辟蹊徑的研發(fā)出了夾角為15度、體積更小的VR6發(fā)動(dòng)機(jī)。而從動(dòng)力參數(shù)來(lái)看，它并不遜色與普通的V6發(fā)動(dòng)機(jī)，但在研發(fā)之初就暴露了明顯的抖動(dòng)問(wèn)題。通過(guò)一系列的平衡穩(wěn)定手段雖使問(wèn)題得以明顯改善。但這依然無(wú)法超越改變其本身結(jié)構(gòu)上的特性，就像普通直列發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)通常都會(huì)大于V型發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，夾角更小的VR6從結(jié)構(gòu)本身就決定了它的震動(dòng)會(huì)大于V6。諸如大眾旗下的高爾夫R32、EOS等車型都曾裝配過(guò)這款發(fā)動(dòng)機(jī)。

VR發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸夾角非常小，兩列汽缸接近平行，汽缸蓋上火花塞的孔幾乎并在一條直線上。VR發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)就是體積特別小，所以非常適用于大眾車系的前置發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，因?yàn)榇蟊姷那爸冒l(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)底盤都是縱置式的設(shè)計(jì)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)在前軸之前所以發(fā)動(dòng)機(jī)不能過(guò)長(zhǎng)否則難以布置前懸掛。這款發(fā)動(dòng)機(jī)非常緊湊，雖然是V缸機(jī)，但由于兩列汽缸相離很近所以只需要一個(gè)汽缸蓋就可以搞定，比90度和60度夾角的V6成本低很多（因?yàn)槠胀╒缸機(jī)必須加工兩個(gè)汽缸蓋如果是DOHC的V缸機(jī)還需要加工4根凸輪軸，所以成本很高）。