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近年来,随着环保法规越来越严格,各种品牌的新车发动机排量越来越小,内燃机也逐渐废弃,走纯电动路线。大多数销售的发动机只有最常见的直列式4缸发动机。在6缸发动机非常少见的今天,各种类型的发动机层出不穷,还有很多值得一谈的地方。今天就来说说当年为了增加对汽车的陌生知识而出现的奇妙发动机。
星形发动机
明星引擎可能很多朋友都不熟悉。它是一种往复式内燃机,气缸围绕曲轴布置。它的活塞通过主连杆与曲轴相连。最上面的活塞连接的连杆是主连杆,其他活塞的连杆是铰接连杆,通过顶尖孔连接到主连杆的中心。它整体看起来像星星,因此得名“星星引擎”。
二战前和二战期间,包括日本0型和美国P-47闪电战斗机在内的飞机都配备了星发动机,直到后期德国才正式将燃气轮机飞机引入战场,这是现在最常见的军用飞机发动机。
配备星引擎的P-47闪电战斗机。一般情况下,星发动机垂直放置在飞机螺旋桨的后面,直接驱动螺旋桨旋转。与直列活塞式发动机相比,这种布局更合理地利用了空间,省略了减速机构和动力转向传动机构,有利于减轻机身重量,使机身更加灵活。同时,核心部件占据的空间越小,对飞机造成致命伤害的概率越低,这也是其被广泛使用的原因之一。
目前在很多改装的重卡上也能看到这种型号的发动机,一般都是单缸,以5缸、7缸、9缸居多。如果需要增加动力,也可以叠加正时曲轴和多层气缸组。与目前的直列式发动机相比,星型发动机的外围部件少了很多,包括曲轴连杆、冷却系统和飞轮,因此具有占用空间小、重量轻的优点。
星形发动机不能广泛应用于汽车的原因有很多。第一,星发动机很难水平放置在汽车上,因为动力输出轴变成垂直的,像飞机一样垂直放置会导致重心过高、占地面积过大等问题。此外,由于这种发动机的气缸布置角度太特殊,每个气缸角度都不同,很难满足运行时的润滑要求。
1939年普利茅斯皮卡改装成星形发动机。对于内燃机的历史来说,明星发动机只是昙花一现。虽然它具有结构紧凑、稳定性高、功率大的优点,但其缺点也非常明显,如散热差、油耗高、噪音大、振动明显等。也是随着时间的推移逐渐被淘汰的必然结果。
椭圆活塞发动机
气缸和活塞必须是圆柱形的吗?不一定在本田这里!1987年在法国勒芒赛道,本田新战车NR750的亮相成为全场焦点。这款车采用本田开发的NR椭圆活塞发动机,气门比常规圆活塞多,能带来更顺畅的进排气和更高的限速。
因为有椭圆形气缸和活塞,每个气缸可以配备两个火花塞、两个喷油器和八个气门,每个活塞配备两个连杆。发动机转速可轻松达到20000转/分以上,最大功率可超过200马力!首次亮相的NR750轻松夺得杆位,将对手远远甩在后面。
在工程师的天堂本田,你可以根据自己的想法实现各种创意,而正是这种创意成就了本田的“技术屋”设计。
V16发动机
说起16缸发动机,首先想到的是布加迪的W16发动机,但是很少有人知道V16发动机。实际上,V16发动机本质上是由两个直列式8缸发动机以90度夹角拼接而成,而同样气缸数的W16发动机是由两个VR8发动机以45度夹角排列而成。
1929年,玛莎拉蒂在其TipoV4车型上首次采用了V型16缸发动机,随后是阿尔法罗密欧(Alfa Romeo)制造的490马力3.0升V16发动机。第二次世界大战后,BRM制造了一台1.5升的V16发动机,可以爆发出600马力参加大奖赛。但其增压系统经常出现故障,可靠性不尽人意。
玛莎拉蒂TipoV4直列8缸发动机搭载V16发动机已经很大了,更不用说拼接在一起的两款V16发动机了,这也是20世纪二三十年代的老爷车都有很长鼻子的原因。2003年,通用汽车在凯迪拉克16概念车上安装了排量13.6升的V16发动机,最大功率1000马力,最大扭矩1355NM。
凯迪拉克16概念车配有13.6升V16发动机,最大功率为1000马力,最大扭矩为1355牛米。
当然,V16发动机已经退出历史舞台。毕竟这个发动机从实用性和成本上来说完全不适合量产。
星形/椭圆形活塞/V16
转子发动机
转子发动机是德国人费利克斯汪克尔(FelixWankel)发明的,他在总结前人研究成果的基础上,解决了一些关键技术问题,成功研制出第一台转子发动机。
一向对新技术情有独钟的马自达,花巨资从汪克尔公司购买了这项技术。因为是高新技术,所以研究过这个领域的人很少。发动机坏了谁也修不好,而且耗油量大,这让其他汽车品牌对这款发动机的市场前景产生了怀疑。其实大众的VR6发动机今天依然存在,很大程度上归功于W型发动机。毕竟W型发动机的研发是基于VR6的。换句话说,奥迪A8L上的W型发动机拆成两半后依然可以独立运行。W16发动机由两台VR8发动机拼接而成,夹角更小,体积和布局更紧凑,至今仍在量产,但其生产和维护成本太高,排量过大带来的一系列环境问题导致产量非常低。
布加迪威龙配W16发动机。
水平对置发动机
将V型发动机气缸的夹角扩大到180度,即水平放置,成为水平对置的发动机。因为发动机工作时活塞就像拳击手互相击打,所以通常被称为拳击发动机。虽然这个概念最早是由汽车的发明者卡尔奔驰提出的,但奔驰并没有发扬光大。目前只有保时捷和斯巴鲁在生产和使用水平对置发动机,这已经成为这两个品牌极具象征意义的卖点。
因为水平对置发动机的主体结构平放在底盘上,它相对于L型和V型最大的优势就是重心低,对于追求性能和控制极限的车辆来说是非常必要的。能有效提高车辆的稳定性,转弯时车身侧倾较小。此外,在这种结构中,活塞从左向右相对运动,水平方向产生的振动会相互抵消,因此发动机的乘坐舒适性也很好。
缺点是成本太高,气缸需要两套相同的配气、正时、润滑和冷却系统辅助工作,技术要求很高。如果安装涡轮增压器,只能安装在气缸两侧(双涡轮),占地面积大,而且发动机室的布局和主流车完全不一样,所以所有部件都要重新设计定制,成本自然也就上升了。
另外,由于水平对置发动机活塞横向运动,润滑油由于重力只能“照顾”发动机下半部分,磨损不均匀,容易烧坏机油,需要复杂的润滑系统才能有效润滑,这也是水平对置发动机的核心技术。
编者按:自汽车工业发展以来,发动机作为最重要的核心部件之一,经历了一百多年的不断演变,在无数工程师的不懈努力下,为我们呈现了一个又一个堪称艺术品的发动机,今天,虽然其中一些已经不再生产,但它们精湛的机械设计和创造性的思维开阔在今天是极其惊人的。也许这就是穿越时空的机器带来的永恒魅力吧。
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