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    四冲程发动机的种类,特点

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    发表于 2015-10-5 15:18:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
    1.单列汽缸
      单列汽缸是所有发动机的基本起点,也是摩托车发动机发明时采用的排列方式。所有不同形式的发动机可以说都是由不同数量的单缸发动机布置而成。由于曲轴需要旋转两周才会燃烧做功一次,因此工作的流畅感不佳,驾驶者会很清楚地感受到汽缸内的活塞上下运动的震动感。从表面上看,在性能上是缺点,但是在骑士的主观情感上有的车迷却偏爱这种感受。
      优点:价格便宜、造型简单、风阻和外形尺寸小。由于曲柄轴长度较短和发动机宽度窄,有利于发动机倾斜转向,为驾乘者提供轻快的乘骑感受。此外,单缸发动机还比多缸发动机省油。
      缺点:燃烧效率会随着燃烧室容积的增大而不断下降。加上排气量越大,发动机活塞越大,其重量也随之增加,造成转速不能设计过高,限制了大功率的输出。单缸发动机常见于小排量(一般不大于250mL)摩托车或以轻巧为上的各种车款。
    2.并列双缸
      简单来说,并列双缸发动机可以想象为把两个单汽缸发动机连接在一条180°的曲轴上。当一个活塞在上止点时,另个活塞则在下止点位置(少数发动机如本田CD250除外)。由于两个汽缸活塞上下运动惯性差不多可以互相抵消,因此,运动零件引起的震动较单缸要少。
      优点:在同一排量条件下,燃烧速率较单汽缸发动机为好,发动机部件的重量和体积均细小,有利于作较高转速的功率发挥,化油器和进气管的布局也较简单。
    缺点:由于汽缸数的增加,相应的曲轴、汽缸、活塞、活塞环、活塞销等零件数量就会相应增加。此外,像化油器、汽缸盖、曲轴、进排气系统等专用零件的结构要比单缸机更加复杂,这无疑使得双缸机的制造成本会大大高于单缸机,而且由于零件数量的增加,会导致发动机的故障点增多,再加上还需要增加调整双缸机的平衡,因此使用维护也显得更加复杂。
    3.V2双缸
      汽缸呈V型布置的发动机,可以从简单的V2发动机开始说起。不同的汽缸数目V型夹角,可使发动机产生很大的变化。发动机的夹角越小,工作越不流畅,这也是美式巡航车营造强烈节奏感的源头。
      优点:使对向布置的连杆都装在同一个曲柄销上,减少了曲轴的长度,有利于发动机减小体积和轻量化,营造轻巧的转向特性。V2发动机的工作顺畅程度一般以90°夹角最为流畅,所以高性能的V型发动机跑车多以90°夹角布置。因为在V 型夹角的开阔空间里可以放置化油器等附件,利用V形汽缸不同轴向运转动作来相互抵消因活塞上下运动而产生的震动,这对于转速在10000r/min以上的发动机,此方案特佳。
      缺点:制造较为昂贵、结构比较复杂。虽然化油器或电子燃油喷射系统可以放在V2的夹角中,但后排汽缸的排气、排气系统的布置和散热效果都是V型发动机常见的问题。如果把V 型夹角做成70°~75°时,和90°夹角相反,发动机便发出“哒、哒、哒”有规律的震动声,这种震动能一直传到骑手的身体,美国名车哈雷V型双缸摩托车就是这样;当夹角只有42°时,排气声更使人感到像马蹄声一样,这就是哈雷迷们如痴如醉的所谓哈雷声。
    4.水平对向双汽缸
      水平对向的双汽缸发动机夹角为180°,两个活塞连杆分别装在两个相位角差180°的曲柄销上形成一个绝佳的活塞惯性抵消作用。由于两个活塞犹如拳击手搏击般运动,因此,人们都习惯称这种发动机为Boxer(意译为拳师)。
      优点:发动机的重心低,在弯道中的操控稳定性十分优良。由于两个汽缸向横延伸,风冷效果显著,维修也较方便。水平对置双缸机因其活塞顶正面相对,像两个拳击运动员对打一样,活塞和曲轴的惯性力能被相对的对向布置的二个汽缸抵消而达到平衡。在力的理论上,惯性力的一阶振动和二阶振动都能完全平衡,而且两个汽缸的点火间隔相等,以上二点都有助于提高发动机的平稳性,因此,从平衡角度来看,这是一种很好的结构形式。
      缺点:因这种发动机采用顶置式气门,所以不能用于高速发动机(如果凸轮轴上置便可用于高速机,但左右各需要一个传动链)。发动机横向体积巨大,如果不幸遇到事故时,发动机容易受到结构性的伤害。尤其是摩托车转弯时,若车身过分倾斜,汽缸盖容易擦地,造成机件损坏。
      目前沿用Boxer发动机最为人津津乐道的是宝马摩托车。除了各代F650和C-1系列之外,几乎所有宝马摩托车仍然使用水平对向双汽缸发动机作为独门标记。倘若您骑在宝马车上,会发现左右两汽缸中心线并不在一条线上,而是前后错开一定的距离,汽缸下的左右踏板也是前后错开的。我国早期生产的长江750跨斗式摩托车,就是采用这种水平对置双缸机。总而言之,装用水平对置并列双缸发动机的摩托车,是在高速路上做长途旅行是最适宜的车型。
    5.并列三汽缸
      三汽缸发动机可以想象为把三个单汽缸发动机连接在一条120°的曲轴上,糅合了单汽缸和多汽缸发动机的优点,在重量和运动性能方面提供一个中间的落脚点。
      优点:以并列三汽缸为例,制造成本便宜,随着电脑加工中心CNC技术的发展,制造一条标准的120°曲轴已经非常容易。并列三汽缸发动机的性能比并列两汽缸要好。但重量却比直列四缸或V4发动机轻许多,成本也低不少。再有,曲柄旋转的惯性效应较四缸发动机低,在大排气量的摩托车上,能够提供较为轻快的驾乘感受。
      缺点:发动机的工作流畅方面仍不及四缸以上的发动机,曲轴相位的准确度也需要技术调校。目前仍沿用三汽缸发动机的摩托车主要以英国凯旋(Triumph)为主流,为其产品树立独特风格的卖点。
    6.并列四汽缸
      顾名思义,四汽缸发动机,可以说是把四个单汽缸并列在一起。第一和第四活塞平衡了第二和第三活塞的运动惯性,这是250mL以上的街车或跑车最乐意采用的标准布局。
      优点:发动机工作流畅,震动小,排气声浑厚连绵。加上发动机部件轻巧,燃烧速率高,有利于高转速发动机的功率发挥。供油系统和排气系统的布置也十分方便。况且,各汽缸都能够接触自然风散热,不仅可布置水冷系统,采用风冷散热也可。
      缺点:发动机体积庞大、沉重,结构较为紧密,造价昂贵。曲轴旋转的惯性效应较高,不利于倾斜转向,同时,燃油消耗也较高。
      采用并列四汽缸发动机的摩托车以高性能的街车(CR/KJR/ZRX/GSX)和跑车(CBR/YZF-R/ZX-R/GSX-R)为主,强调极速的ZX-12R、CBR1100和GSX-1300R,都采用并列四汽缸的设计。
    7. V4汽缸
      V4发动机,简单来说是把两台V2发动机结合在一起而得来的。当然,这种结构在进气系统和排气系统的布置上将更为复杂。
      优点:如果将V4汽缸发动机与并列四汽缸发动机作比较,则V4发动机对向布置的两个汽缸的连杆可以使用同一个曲柄销,缩短了曲轴长度,大大节省了空间和发动机的重量,轴距也可以设计较短,即使大排量的发动机,其宽度也比并列四缸发动机窄,这样,容许车身有更深的倾斜度。采用V4发动机的车种通常都是高性能的跑车或重型巡航车。
      缺点:发动机结构紧密复杂,不利于维修保养作业,且价格较为昂贵,不是一般工薪阶层能拥有的“宝驹”。
    8.水平对向六汽缸
      水平对向六汽缸发动机,可以想象是三台Boxer前、中、后排在一起再塞入车架中。在摩托车的世界里属于极为罕见的品种。这是因为发动机庞大的体积和沉重的重量,非一般摩托车能把它容纳。近代仍然采用水平对向六汽缸发动机的摩托车,广为人知的是本田金翼1800,它装有全球定位巡航系统等世界最尖端技术的仪器,是所有车迷朝思暮想的超级豪华摩托车。
      优点:发动机运行极为平滑顺畅,全区域功率扭矩输出都非常出色,很少有其它类型的发动机可以与它比拟抗衡。
      缺点。发动机的体积、重量和宽度都十分的惊人。结构之复杂、造价之昂贵,其它类型的摩托车发动机望尘莫及。




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