汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害),附详细介绍

非常开心您能坚持经常到363导航网的博客,今天就来给您讲一讲关于网友投稿栏目发布的文章,还有其他相关的各种硬货文章,请查看网站相关目录,这篇文章对很多新手朋友来说是比较重要的,因为涉及到了各个方面非常多的内容,阅读看完那您一定会有很多的收获!

之前教授有文章讲过发动机的入门理论以及常见的直列四缸发动机,发动机抖动的原因等,今天我们来看看V6、H4、V8、V10、V12以及W16发动机有什么特点。

V型发动机,顾名思义是气缸成V字排列,基本上从6缸起步,因为V6发动机最大的优势在于长度比L6短,能容易布置,即便是前置前驱的车型也可以使用,例如日产有一段时期很喜欢使用V6的前驱车,例如风度A33等。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V6发动机,一般情况下我们称靠近自己一侧的气缸为1号气缸,随后一次交替顺序定义,V6发动机的点火顺序也特别好记,同样是123456,左右左右交替点火,点火间隔我们之前的文章也曾经讲过如何计算,4×180/6=120,也就是120度,这也是V型气缸的夹角,也就是两组缸体的夹角是120度。但现实中的V6最常用的夹角是60度。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V6发动机的曲轴,1、2活塞、3、4活塞以及5、6活塞两两共用共一个曲轴曲柄,有些V型发动机的夹角是180度,他们之间还叫V型发动机而不是水平对置发动机,是因为两个活塞共用一个曲柄。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

1、2活塞和3、4活塞之间相差120度,也就是说1、2活塞跟56活塞相差240度,假如从曲轴的轴向看过去,那么上面是1、2活塞的曲柄,左下是3、4活塞的曲柄,右下的5、6活塞的曲柄,他们互相间隔120度,大致呈一个等边三角形。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V6发动机不像是L6发动机能实现完美自平衡,V6需要曲轴配重来平衡一阶振动。V型气缸的夹角是120度,左侧活塞处于下止点,而对应的曲轴配重当然刚好指向这个活塞,于是两者的力就互相抵消了;与此同时,在同一个曲柄上的另外一个活塞正处于下行阶段,随着曲轴旋转,当右侧这个活塞到达下止点的时候,配重刚好转到指向它,于是二者的力又互相抵消了。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

当活塞到达上止点时,与到达下止点时的情况刚好相反,所以同样可以平衡掉两者的力,使发动机达到平衡状态。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

不过实际中,汽车厂家更常用的夹角是60度的V6,而不是使用120度的V6,这样做发动机会更加紧凑。要实现这个目标,可以调整点火间隔或者用错位曲柄(Split pin crank)的曲轴。错位曲柄是让两侧活塞的位置互相错开一定的角度,2号活塞与1号活塞连接位置要向左偏转60度,之后再连接到曲轴上,这么做带来的结果就是1号气缸会比2号气缸早点火120度,这样就能同样做到点火间隔为120度。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V6发动机最大的优点在于发动机比较紧凑,紧凑的发动机能够让布置更加简单,可以用在前驱、后驱、四驱布局上;V6发动机能够有比L4更大的排量,由于L4发动机由于二阶振动问题,排量无法做得很大,那么对于自然吸气发动机来说,V6就能做得更大排量;发动机强度也是V6的特点,L6发动机由于发动机纵向过长,所以容易引起扭转,而V6发动机则不存在这个问题。

V6发动机的缺点在于其机械结构比较复杂,需要有两套缸头,更多的部件意味着更多的摩擦、惯性;制造成本也会更高,因为两个缸头需要有两套配气机构,还有一个形状特别的中缸;此外,V6发动机也会有二阶振动问题,跟L6相比V6发动机更像是两台三缸机的合体。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

水平对置跟传统直列和V型发动机不同,它的缸体是横向布置的,活塞也是平行运行的。水平对置发动机还被称为Boxer发动机,原因是因为它的活塞运动时是来回水平运动,看上起像拳击手出拳一样,所以也被称之为拳击手发动机。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

从平面图看,与V6发动机一样,1号气缸位于左下侧,2号气缸位于右下侧,以此类推。而点火顺序是1324,这样做就能平衡掉所有的不平衡的力。从曲轴上看,1、2号活塞同时向外或者向内运动,这样一来就可以平衡掉所有的力,3、4号活塞也是跟1、2号运动一样,所以同样能平衡。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

例如,3、4号活塞到达下止点时,此时的一阶力是向内的,而3、4号活塞是对向的,所以能互相抵消,而二阶力是向外的,但两个活塞同时拥有向外的力,所以二阶力也是平衡的。对于水平对置发动机来说,一阶力和二阶力都是平衡的。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

仔细观察,会发现其实两个对向的活塞是互相错开的,所以活塞给曲轴的力也是错开的,那么这些力就会使得发动机在自己的平面上左右摇摆(具体表现为俯视观察发动机时,会出现顺时针或逆时针的震动)。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

为什么不让活塞完全对称?当然这么做是可以的,但是这会导致气缸之间的间隙更大,从而发动机也会变长一些,最好的方式还是让它们保持错开的结构,再配合现代化先进的发动机悬置振动隔离技术处理,并且它本身产生的晃动也不会特别大。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

很明显,水平对置发动机的成本更高,它有两个缸体、两个缸头、两组气门装置这都让发动机的复杂程度增加。同时水平对置发动机宽度很大,需要更宽的地方去安装,维修保养的工作也会更加困难,尤其是缸头方面的工作,例如换个火花塞,普通发动机可能打开发动机盖就可以更换,但是水平对置发动机的车辆可能需要卸下发动机才能更换。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

首先,一阶振动和二阶振动都被平衡掉,这是水平对置发动机主要优势,所以发动机运转会更平顺,振动更小,甚至不需要曲轴配重来平衡活塞运动时重量产生的力,当然不能完全没有配重,还需要一些配重来平衡其他的一些力,不过水平对置发动机可以用一根更轻的曲轴,曲轴更轻意味着转动惯量更小,那么发动机转速的攀升也就更快,响应也更加好。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

另一个巨大的优势是重心低,直列引擎由于结构原因,重心不能降得很低,但是水平对置发动机不同,平躺式的结构让重心更加贴近地面,由于发动机是汽车重量占比较大的部件,降低发动机的重心也就是降低了车辆的重心,对于操控性有积极影响。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V8发动机跟V6发动机类似,不过V8发动机的1号气缸的位于右侧,然后像V6一样以此类推,而左右两列气缸之间互相错开一些,这样,左右两个活塞就可以安装在同一个曲轴上。点火间隔,根据之前的理论,V8发动机的点火间隔是90度,也就是曲轴每转90度就会有一个气缸点火,这也是V8发动机的最佳夹角,V8发动机用90度气缸夹角,刚好匹配点火间隔,这里会以十字曲轴的V8作为例子,关于十字曲轴和平面曲轴文章下面会讲到。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

十字曲轴的V8的点火顺序是18436527,V8发动机通过在曲轴上增加平衡配重来平衡发动机的各部分力。跟很多发动机一样,平衡块运行方向跟活塞运行方向相反,这样就能平衡掉某个活塞的力;当曲轴旋转90度后,平衡块就可以平衡相邻活塞的力。V8发动机的重点是两侧的活塞共用一个曲轴曲柄,只是位置稍微错开一些。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V8发动机的优势在于体积上,对于L6发动机来说,它很长,所以刚性也会弱一些;V8发动机把8个活塞都连接到一个更短的曲轴上,所以发动机本身也会更加紧凑,所以更容易安装在尺寸紧凑的机舱内。如果是十字曲轴的V8,那么它的平衡性会非常好。同时由于缸数更多,发动机的排量就能做得更大,不像是L4发动机由于二阶振动使得排量无法做得更大。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V8发动机拥有一些诸如结构复杂、摩擦损耗过高等V型发动机都有的毛病以外,对于平面曲轴的V8来说,平衡性就不是特别好,主要集中在二阶振动的问题上,这里下文会讲到。对于十字曲轴的V8来讲,需要在曲轴上增加配重来平衡一阶振动,所以曲轴重量会相对重一些。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

之所以被称为十字曲轴和平面曲轴,主要是由于它们的直观形象,纵向看曲轴时,十字曲轴趋向于“十”字型,12活塞的曲柄在上面,78活塞的曲柄在下面,56活塞在左侧,34在右侧。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

而平面曲轴如其名,所有的曲柄都是在一个平面上,12、78活塞的曲柄在上面,34、56的在下面,当曲轴旋转起来后会不断交换位置。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

十字曲轴最前面的活塞假如当前位于上止点,最后面的活塞位于下止点,中间两个位于同一个平面上,但曲柄的错开的。在这种情况下,在垂直方向的一阶力是平衡的,但是由于力的作用点不重合,所以会使得曲轴产生前后俯仰问题,这时就需要增加曲轴配重,配重不仅用来平衡活塞的一阶力,也使得曲轴的前后俯仰被消除。

十字曲轴V8的另外一个好处就在于二阶振动上,中间两个活塞的二阶力向下,两边的向上,于是二阶力也是平衡的,这也是为什么很多V8都是使用十字曲轴的原因。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

平面曲轴的V8基本上等同于两个L4用90度夹角合并而来,所以头尾的两个活塞会同步上下运动,中间的两个也会同步运动,由于L4发动机的二阶振动是不平衡的,所以平面曲轴的V8的二阶振动也是不平衡的。

十字曲轴的优势:一阶和二阶都平衡,振动很小,这也是被广泛使用的主要原因。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

缺点:由于需要增加曲轴配重,所以重量会相对较大,旋转惯量也会增大,发动机的响应会变差;此外,由于需要曲轴配重,就需要一个更大的曲轴箱,更大的曲轴箱意味着发动机的高度会增加,发动机的重心也会变得更高;此外,由于点火顺序的原因,十字曲轴的V8会有排气干涉问题,简单来讲就是十字曲轴V8的排气脉冲不像是平面曲轴V8的左右交替排放,所以导致了问题。

平面曲轴的优势:由于没有曲轴配重,转动惯量更小,发动机响应更快,转速攀升更快,曲轴消耗的能量更少,所以输出到车轮上的能量就会更多;排气不会像十字曲轴一样存在排气干涉问题,排气更加顺畅,

缺点:二阶振动问题,但平面曲轴的V8可以通过更轻的材料,更短的冲程都会使得振动变小,这取决于车型定位以及资金的投入。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V10发动机跟V8一样,只不过在两侧同时增加了一个气缸,点火间隔为72度,正是由于V10有很大的做功重叠角,所以V10的动力输出会很平顺。例如LFA,它的V10夹角是72度,跟它的点火间隔一致。当然,也可以使用不同的夹角,例如道奇蝰蛇的夹角为90度,使用其他角度时,可以改变点火顺序也可以使用错位曲柄来弥补这方面的不足。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

我们以宝马的V10举例,它的点火顺序是1-6-5-10-2-7-3-8-4-9,1到5号活塞位于缸体左侧,6-10号位于缸体右侧,其平衡性跟L5发动机有一定的相似之处,垂直方向的一阶和二阶力都是平衡的,但是会有前后俯仰问题,同样,V10使用平衡轴来解决前后俯仰问题。例如90度夹角的V10可以布置2根平衡轴来平衡发动机俯仰问题。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V10发动机的优点:转速攀升快,例如LFA的使用V10背后的原因是它的转速攀升比V8块,而转动惯量又比V12小,并且V10能够在较少气缸数下能有不错的排量。假如你想要使用一个比较小排量的V10发动机,那么较小活塞的转动惯量也比较小,此时转速变化会更快,这也是改善发动机动力输出的方法。

缺点:跟L5发动机一样,需要布置平衡轴。此外,V10发动机平顺性不如V12,而复杂程度又比V8高,这意味着制造成本也会同时上升。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V12发动机是目前最平顺的发动机之一,大多数运用在某些旗舰车型例如劳斯莱斯、奔驰S级的顶级型号,或者某些超级跑车身上。V12的夹角可以是任意角度,因为V12是两个L6共用一根曲轴组成,而L6又是完美的自平衡发动机。V12的点火间隔是60度,曲轴每旋转60度就有一个气缸点火,所以V12的输出非常平顺。相对于L6发动机,V12的点火是其两倍,也就是有L6两倍的做功重叠,这是V12做功平顺的原因。

以法拉利V12发动机为例,从俯视图来看,其左边是1-6号气缸,右边是7-12号气缸,点火顺序是1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10,两侧的气缸交替点火,这样排气的脉冲也是均匀的。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

V12相比起L6,曲轴每转一圈的做功次数更多,所以动力输出更加平顺;此外,即便是同样排量下,小活塞相比起大活塞也有好处,假如有两台发动机,一台是6.0L直列六缸发动机,另外一台是12缸发动机,V12发动机的活塞尺寸会比L6的更小,假设两者的转速都是6000rpm,对于L6发动机来说,每个气缸的容量是1L,而V12的发动机每个气缸容量为0.5L;假如缸径是一样的,那么V12发动机的冲程就会比L6发动机的短,因为发动机的平均活塞速度是有限制的,一台发动机无法无休止提升转速,主要是因为受限于火焰的传播速度。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

平均活塞速度=2x冲程x转速,对于L6发动机来说,通过计算后得出其平均活塞速度为21.68m/s,而V12的平均活塞速度是17.2m/s,很明显V12是平均活塞速度会更慢,平均活塞速度更慢意味着发动机的转速可以更高。如果把V12的转速上升到7500rpm,此时的活塞平均速度是21.5m/s,还是要低于L6发动机6000rpm时的平均活塞速度,所以平均活塞速度更慢的发动机可以提高发动机的转速极限。

简单来说,V12的优点:极度平顺,并且由于做工密度、做工重叠更高,动力输出的平顺性会比L6更好;缺点:成本高、尺寸大、零件数量过多、重量大。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

W16发动机是量产发动机中最疯狂的做法,被用在布加迪车型上。W16可以看做是两台VR8发动机共用一根曲轴组成。

汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害)

这台发动机拥有四个涡轮增压器,我们可以分为左右两边来看,左侧8个气缸,右侧也是同样8个气缸。空气经过进气管路后,进入水冷式中冷器,这两个水冷式中冷器的散热器位于车辆的另外一个地方,用于冷却中冷器的冷却液,进而冷却穿过中冷器的空气,空气经过中冷器后,到达进气歧管,进气歧管分成8个管路,为单侧的发动机提供空气,另一侧同理。

以上就是V型发动机最有代表性的V6,以及重心极低的水平对置发动机还有高输出V10发动机的原理以及优缺点,了解这些,更有利于你去了解车辆为什么选择该发动机,例如LFA为什么使用V10而不用V12?此外,发动机内部结构是一个非常有意思的科学,工程师通过各种手段,在有限的框架下突破发动机本身的上限,这也是非常有意义的事情。

以上就是363导航网[网友投稿栏目]的相关内容

声明:此文版权归原作者所有,若有来源错误或者侵犯您的合法权益,您可通过邮箱与我们取得联系,我们将及时进行处理。邮箱地址:3580805300#qq.com #请换成@

版权声明:炊烟醉清风 发表于 2022-01-17 19:26:36。
转载请注明:汽车v12是什么意思(v12厉害还是w12厉害),附详细介绍 | 363导航网

暂无评论

暂无评论...