发动机气缸排列和部件名称.ppt

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1、LOGO 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

2、的简介 直列的类型 直列的优缺点 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

3、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.

4、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

5、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。

6、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

7、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，

8、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。 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

9、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 Carrera 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

10、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

11、 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 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

12、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，以及更宽裕的室内乘坐空

13、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

14、气缸中心线的夹角 180），而水平对置发动机的气缸 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

15、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

16、。 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 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

17、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

18、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 从 V型发

19、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

20、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

21、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 发动机一个较大的变 化就是缸体材质由铸 铁换成了铝合金铸造， 让发动机的散热更良 好。同时在进气系统 上， VR6发动机采用 了塑钢材质的进气道。 横贯发动机顶部的进气歧管 其实 VR形式的发动 机并不是由大众公司 所开创的，最早搭载 此种发动机的厂商是 意大利的 Lancia，其 中文名称为蓝旗亚。 蓝旗亚 Lamb

22、da车型 大众公司是从上个世 纪的 80年代开始着手 VR发动机的设计与开 发的，直至 1991年， 第一代 VR6发动机被 搭载在第三代帕萨特 上。 搭载 2.8L VR6发动机的第三代帕萨特 在 VR6的发展历程中， 最具代表性的是 VR5发 动机，排量减为 2.3L。 而且奇数气缸的排列形 式给人一种神秘感，但 在结构上比 VR6要更加 简单。这款发动机则被 应用在当时的宝来、甲 壳虫和帕萨特等车型上。 搭载 VR5发动机的帕萨特 B5 VR发动机的前景 VR系列发动机可以堪称汽车动力系统里的一 朵奇葩，特殊的小夹角结构可以使其占用更小 的空间，为车辆整体的结构布局提供了更为广 阔的可行性。 VR6发动机的成功为新一代大排 量紧凑型发动机的开发奠定了坚实的基础。 各气缸比较优点 1、直列型气缸布局：尺寸紧凑，稳定性高，燃 油消耗少， 制造成本低 2、 V型发动机：缩短了机体的长度和高度，使发动机运 转更平顺 3、 W型：发动机结构紧凑、易于布局 4、 H型：降低汽车重心、让车头设计又扁又低，增强汽 车行驶稳定性、功率损耗也是最小 5、转子型：尺寸小、重量轻、振动噪声小 6、 VR型：发动机结构非常紧凑 LOGO 谢谢观赏 恳请评委老师批评指正