明明白白汽車"心"———汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“掃盲”行動(dòng)之分類篇
一臺(tái)車最重要的部分是什么？當(dāng)然是發(fā)動(dòng)機(jī)，
它是車子所有動(dòng)力的源泉，是汽車當(dāng)之無愧的“心臟”。然而當(dāng)我們駕駛著自己愛車飛馳時(shí)，卻往往對(duì)身旁這顆正以數(shù)千轉(zhuǎn)在飛快轉(zhuǎn)動(dòng)著的“心臟”知之甚少。提到發(fā)動(dòng)機(jī)，人們總會(huì)以為其太過專業(yè)復(fù)雜，望而卻步。其實(shí)不然，在這次策劃中，我們專門針對(duì)普通車主編寫了一些關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用知識(shí)，求的是簡(jiǎn)單明了好懂。其實(shí)無論對(duì)于購車者還是車主們而言，掌握一些關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的常識(shí)都是十分必要的，不了解一臺(tái)車的發(fā)動(dòng)機(jī)，便談不上是真正了解這款車。
本次專題策劃預(yù)計(jì)共分兩篇，本篇將介紹目前發(fā)動(dòng)機(jī)的一些主要種類及不同特點(diǎn)。而在下一篇我們將介紹一些常見的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及術(shù)語，以及目前國內(nèi)幾款常見發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)要介紹。
按結(jié)構(gòu)分類
一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)往往具有3個(gè)以上的汽缸，對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)主要的分類方式是根據(jù)汽缸的布局及排列方式來劃分。一般有直列、V型、W型以及水平對(duì)置等幾種。
直列發(fā)動(dòng)機(jī)(LineEngine)，它的所有汽缸均按同一角度肩并肩排成一個(gè)平面，它的優(yōu)點(diǎn)是缸體和曲軸結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，而且使用一個(gè)汽缸蓋，制造成本較低，尺寸緊湊。直列發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也較少，但缺點(diǎn)是功率較低，并且不適合6缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)采用。
直列發(fā)動(dòng)機(jī)在國產(chǎn)車中應(yīng)用十分廣泛，幾乎所有中檔以下國產(chǎn)車及采用四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的車型都是直列發(fā)動(dòng)機(jī)。
經(jīng)典實(shí)例：寶馬公司一直是直列發(fā)動(dòng)機(jī)的堅(jiān)決擁護(hù)者，寶馬的L6(直列六缸)發(fā)動(dòng)機(jī)無論在技術(shù)含量、缸數(shù)上還是在性能表現(xiàn)上都可算是直列發(fā)動(dòng)機(jī)的極致。寶馬的頂級(jí)車型新7系轎車仍然有采用L6發(fā)動(dòng)機(jī)的版本。
V型發(fā)動(dòng)機(jī)，將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起，使兩組汽缸形成有一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形，故稱V型發(fā)動(dòng)機(jī)。
V型發(fā)動(dòng)機(jī)的高度和長(zhǎng)度尺寸小，在汽車上布置起來較為方便。尤其是現(xiàn)代汽車比較重視空氣動(dòng)力學(xué)，要求汽車迎風(fēng)面越小越好，也就要求發(fā)動(dòng)機(jī)蓋越低越好。另外，如果將發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度縮短，便能為駕乘艙留出更大的空間。由于汽缸之間已相互錯(cuò)開布置，這便于通過擴(kuò)大汽缸直徑來提高排量和功率并且適合于較高的汽缸數(shù)。此外，V型發(fā)動(dòng)機(jī)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)更平順。
V型發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)則是必須使用兩個(gè)汽缸蓋，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、成本較高。另外其寬度加大后，發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)空間較小，不易再安排其它裝置。
目前國產(chǎn)的中高檔車型中，不少采用V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，比如君威，帕薩特及奧迪A6等等。
經(jīng)典實(shí)例：歐洲的豪華轎車往往采用8缸以上的V型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，比如勞斯萊斯的、奔馳頂級(jí)的S600轎車等都是V12發(fā)動(dòng)機(jī)，而目前V型發(fā)動(dòng)機(jī)最高可達(dá)到16缸，排量在10升以上。
W型發(fā)動(dòng)機(jī)，W型發(fā)動(dòng)機(jī)是德國大眾專屬發(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(如帕薩特W8的小角度為15度)，就成了W型發(fā)動(dòng)機(jī)。或者說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。嚴(yán)格說來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)室更滿。
W型發(fā)動(dòng)機(jī)最大的問題是發(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。
經(jīng)典實(shí)例：大眾的旗艦車型輝騰以前由于沒2缸發(fā)動(dòng)機(jī)，而與同級(jí)別奔馳S600相比底氣不足，而大眾全新W12發(fā)動(dòng)機(jī)則徹底改變了這一劣勢(shì)，大眾旗下的另兩款豪華車：本特利新車GT和奧迪旗艦A8L6.0都將采用W12發(fā)動(dòng)機(jī)。
水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，如果將直列發(fā)動(dòng)機(jī)看成夾角為0度的V型發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)兩排汽缸的夾角擴(kuò)大為180度，汽缸水平對(duì)置排列，就是水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)了。
水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是重心低。由于它的汽缸為“平放”，因此降低了汽車的重心，同時(shí)又能讓車頭設(shè)計(jì)得又扁又低。這些因素都能增強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性。此外，水平對(duì)置的汽缸布局是一種對(duì)稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動(dòng)機(jī)更好，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也是最小。
經(jīng)典實(shí)例：水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)是日本富士汽車的招牌技術(shù)之一，采用水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的富士WRX-STi車型是世界拉力賽場(chǎng)上的傳奇車型，也是全球飚車族們夢(mèng)寐以求的至愛。
轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)都是通過汽缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)最終驅(qū)動(dòng)車子前進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)及氣缸本身都是相對(duì)不動(dòng)的，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則是一種三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制壓縮和排放。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，它尺寸較小，重量較輕，功率很大，并且振動(dòng)和噪聲極低。但是由于轉(zhuǎn)子技術(shù)的復(fù)雜，使其制造成本極其高昂，耐用性也低于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
經(jīng)典實(shí)例：至今為止，將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟運(yùn)用于市場(chǎng)產(chǎn)品的僅有馬自達(dá)一家廠家。目前馬自達(dá)赫赫有名RX-8跑車正是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的最新繼承者。
按發(fā)動(dòng)機(jī)布局劃分
按照發(fā)動(dòng)機(jī)在車身上的布局，還可以分成前置發(fā)動(dòng)機(jī)、中置發(fā)動(dòng)機(jī)以及后置發(fā)動(dòng)機(jī)三種。
目前在國內(nèi)車市所能看到的絕大部分車型都是采用的前置發(fā)動(dòng)機(jī)，即發(fā)動(dòng)機(jī)位車前輪軸之前。前置發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了車子變速器與驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)于目前占絕對(duì)主流的前輪驅(qū)動(dòng)車型而言，發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力直接輸送到前輪上，省略了長(zhǎng)長(zhǎng)的傳動(dòng)軸，不但減少了功率傳遞損耗，也大大降低了動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和故障率。因外，將發(fā)動(dòng)機(jī)置駕駛員的前方，在正面撞車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以保護(hù)駕駛員免受沖擊，從而提高了車的安全性。
與前置發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)的是后置發(fā)動(dòng)機(jī)，后置發(fā)動(dòng)機(jī)往往對(duì)應(yīng)于一些后輪驅(qū)動(dòng)的大馬力車型，典型車型為保時(shí)捷的911系列跑車。此外，還有一種布局便是中置發(fā)動(dòng)機(jī)，即發(fā)動(dòng)機(jī)位于汽車的前后輪軸之間，對(duì)于一些極端追求性能的車型而言，將發(fā)動(dòng)機(jī)中置是一種最理想的方式，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的位置正好位于車子重心附近，而不是重量過于集中在車頭或車尾，達(dá)到最佳的配重比，這將大大提高車子的操控性和行駛穩(wěn)定性。包括法拉利、蘭博基尼在內(nèi)的不少經(jīng)典跑車都采用的是中置發(fā)動(dòng)機(jī)布局。
按燃料分類
柴油機(jī)與汽油機(jī)
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)按所使用的燃料進(jìn)行分類，可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。
汽油與柴油相比較，汽油的沸點(diǎn)低、容易汽化，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通過氣缸壓縮，將吸入的汽油氣化，并與缸內(nèi)空氣相混合，形成可燃混合氣體，最后由火花塞放電點(diǎn)燃?xì)怏w推動(dòng)汽缸活塞作功；柴油的特點(diǎn)是自燃溫度低，所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無需要火花塞之類的點(diǎn)火裝置，它采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃測(cè)試，這時(shí)再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時(shí)自己點(diǎn)火燃燒。兩種發(fā)動(dòng)機(jī)相比較而言，一般來說，因?yàn)槠桶l(fā)動(dòng)機(jī)需要對(duì)汽油的噴入量、噴入時(shí)間以及點(diǎn)火時(shí)間控制得十分準(zhǔn)確，因此結(jié)構(gòu)往往比柴油機(jī)更復(fù)雜精密一些，而柴油機(jī)由于汽缸的壓力大于汽油機(jī)，因而對(duì)材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度則要求更高一些。
從性能上說，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)處是最大功率及轉(zhuǎn)速高，運(yùn)轉(zhuǎn)安靜平順，排放低，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)則是燃燒效率高、油耗低，并且低轉(zhuǎn)速扭矩及最大扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汽油機(jī)。體現(xiàn)在駕駛感受上，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)柴油驅(qū)動(dòng)的轎車起步十分迅速，在山路及坡道上后勁十足，然后在中后段的加速性以及最高車速方面又會(huì)遜于同檔次的汽油機(jī)版本。國內(nèi)傳統(tǒng)柴油機(jī)一直給人以體積笨重、振動(dòng)噪聲大以及排放污染嚴(yán)重的印象，因此國產(chǎn)轎車基本都采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，然而近年來，國外知名車商開始將一些最新的柴油機(jī)技術(shù)引入到中國，大大改善了國人對(duì)柴油機(jī)的偏見，譬如一汽大眾剛剛推出TDI柴油發(fā)動(dòng)機(jī)寶來，其環(huán)保性、動(dòng)力性以及平順性都不遜于汽油機(jī)，同時(shí)又具有柴油機(jī)特有的巨大扭力和超低油耗，市場(chǎng)前景十分看好。 (朱利安 馬萌)
編輯： 張卓 來源： 深圳特區(qū)報(bào)
