今天有人问我,美式V8发动机和欧洲V8发动机的交错平面曲轴相位和平面曲轴相位有什么区别?这个问题问得相当专业,它涉及到曲轴曲拐空间布置方式以及发动机工作顺序方面的知识,如果想要深入的研究,问题相当复杂。我们作为普通的汽车爱好者,当然不必研究得那么深刻。下面我就以自己粗浅的知识来简略的回答一下这个问题。?大家知道,普通的汽车发动机是四冲程往复活塞式发动机,发动机在工作时,活塞在气缸中上下运动,完成进气、压缩、做功、排气四个冲程,将燃料的化学能转化为机械能,通过曲轴对外输出。那么活塞为什么能在气缸中上下运动呢?发动机各个气缸工作是如何协调配合的呢?这就是曲轴曲拐的功劳了。
曲轴,顾名思义就是一个弯曲的轴。不过它的弯曲并不是随意的,而是有一定形状与规则的。一个完整的曲轴,是由前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端轴组成的。一个两个轴颈与它两端的曲柄和主轴颈构成一个曲拐。直列发动机的每一个气缸对应一个曲拐,V型多缸发动机每两个气缸对应一个曲拐,比如单缸发动机有一个曲拐,双缸发动机有两个曲拐,四缸发动机有四个曲拐,直列六缸发动机有六个曲拐,但是V型六缸发动机却只有三个曲拐,V型八缸发动机有四个曲拐,等等。

所谓的曲拐布置方式,是指多缸发动机各曲拐之间的夹角,常见的三种夹角是90°、120°和180°,其中90°和120°称为空间曲拐,180°称为平面曲拐。曲拐的布置位置与发动机气缸数量、气缸的排列型式、发动机的平衡以及各气缸的工作顺序密切相关,并且具有一定的规律。一般来说,应遵循各气缸的做功间隔角均衡、连续做功的两个气缸相隔较远、V型发动机左右两排气缸尽量交替做功,曲拐布置应对称、均匀,发动机工作平衡性较好等原则。
下面我们就来分析不同类型的发动机的曲拐布置方式以及它对发动机性能的影响。?1、单缸发动机?单缸发动机只有一个曲拐,所以也就无所谓布置了。由于单缸发动机在工作中无法实现自平衡,所以它的振动非常大,必须设计一根平衡轴来缓冲振动。
2、双缸发动机?双缸发动机有三种型式,分别是直列、V型以及水平对置。不论哪一种,它都有两个曲拐,这两个曲拐互成180°夹角,属于平面曲拐布置,做功间隔角360°,做功顺序1-2。这种发动机在理论上可以实现自平衡,发动机的振动比较小,尤其是水平对置的布置方式,活塞相对运动,振动更小。比如很早以前的长江750摩托车,就搭载了水平对置双缸发动机,运转得非常平稳。
3、三缸发动机?三缸发动机只能直列布置,它有三个曲拐,互相之间的夹角为120°,属于空间曲拐布置,做功间隔角240°,做功顺序1-3-2。三个发动机现在应用得非常广泛,在很多轿车和SUV上搭载。大家对三缸机最大的顾虑就是振动。由于它各气缸做功有间隔有空档期,并且各气缸活塞的上下运动互相干涉,所以它的振动是天生的。虽然加装了平衡轴,但是它的振动仍然能够感受得到。
4、四缸发动机?四缸发动机直列、V型以及水平对置三种型式。在普通的汽车上,直列四缸是最为常见的,它有四个曲拐,绝大多数都是互相成180°,属于平面曲拐布置。不过也有互成90°的空间曲拐布置,这种发动机一般应用在摩托车上。V型以及水平对置发动机也有四个曲拐,也是互相成180°的平面曲拐布置,为了缩短发动机的长度,一般会采用半支撑式曲轴。四缸发动机在运行中可以平衡掉一阶振动,但是二阶振动无法平衡,所以绝大多数的四缸发动机还是有一个平衡轴的。四缸发动机的做功间隔角180°,做功顺序有1-3-4-2和1-2-4-3两种。

5、五缸发动机?五缸发动机是比较少见的,现在只有奥迪部分车型仍然在使用。五缸发动机一般呈直列布置,有五个曲拐,互成72°,属于空间曲拐布置。做功间隔角是144°,做功顺序是1-2-4-5-3。五缸发动机已经有做功重叠,所以它的运转是比较平顺的,只是型式比较特殊,不太容易被人接受,在家用车上很少见,只应用在一些性能车上。
6、六缸发动机?六缸发动机直列、V型以及水平对置三种型式,以直列六缸最为常见。它有六个曲拐,互成120°,属于空间曲拐布置。做功间隔角是120°,做功顺序是1-5-3-2-4(右式)或1-4-2-6-3-5(左式)。直列六缸发动机的六个曲拐均匀的布置在互成120°的三个平面内,恰好使活塞上下运动时产生的一阶振动和二阶振动互相抵消,并且各缸做功衔接完美,因此它可以完美的实现自平衡。在所有的发动机中,直列六缸发动机是唯一一个不用加装任何平衡装置就可以平稳运转的。
V型六缸发动机也是比较常见的,它的型式比较多,两列气缸的夹角有60°、90°和15°之分,曲拐的数量也不一样。一般60°和90°夹角的V6发动机有三个曲拐,互成120°布置,属于空间曲拐布置。15°夹角的VR6发动机属于大众公司的专利,它与直列六缸发动机差不多,也有六个曲拐,也是空间布置。做功间隔角是120°,做功顺序是1-6-3-5-2-4。
7、八缸发动机?八缸发动机只能V型布置,一般两列气缸的夹角为90°。发动机做功间隔角是90°,做功顺序因发动机不同而不同,一般有1-5-4-8-6-3-7-2和1-5-4-2-6-3-7-8两种。V8发动机有四个曲拐,这四个曲拐的布置方式有两种。一种是互成180°的平面布置,一种是互成90°的空间布置,那么这两种布置方式有什么区别呢?

曲拐互成90°的空间布置方式,一般被美系V8发动机采用。这种布置方式最大的优点就是运转起来特别的平顺,静音效果也比较好,发动机的使用寿命也比较长。不过这种布置方式曲轴重量比较大,发动机比较笨重,汽车加速性能稍差。此外,由于会有同侧气缸连续做功,因此会有排气干涉现象,发动机会发出独特的煮水声排气声浪。
(曲拐空间布置)?曲拐互成180°的平面布置方式,一般被欧系V8发动机采用。这种布置方式最大的优点就是曲轴重量轻、转动惯量小,发动机转速上升快,汽车加速性能好。缺点是发动机的振动比较大,需要加装平衡轴来平衡曲轴的转动惯量。所以欧洲生产的大排量V8跑车开起来性能优越,但是噪音、振动比较大;而美国生产的大排量V8跑车跑起来非常的宁静、优雅,直线加速性能挺好,但是赛道性能较差。
(曲拐平面布置)?以上就是常见发动机的曲拐布置方式以及它们对发动机性能的影响,还有一些不常见的发动机,比如V10、V12、W12发动机等。它们的气缸数更多,只能采用空间布置的曲拐布置方式。其实这个问题更多的应该是汽车工程师考虑的问题,我们作为终端的消费者,是无法选择的,也是不必纠结的。
发动机,又称为引擎,是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器,通常是把化学能转化为机械能。(把电能转化为机器能的称谓电动机)有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器.比如汽油发动机,航空发动机. 基本理论汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此,汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。 有两点需注意: 1. 内燃机也有其他种类,比如柴油机,燃气轮机,各有各的优点和缺点。 2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料(煤、木头、油)在发动机外部燃烧产生蒸气,然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少,也比相同动力的外燃机小很多。所以,现代汽车不用蒸汽机。 相比之下,内燃机比外燃机的效率高,比燃气轮机的价格便宜,比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。 结构 机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 一. 气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体——曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。 气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。 (3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型和对置式三种。 (1) 直列式 发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度,把发动机倾斜一个角度。 (2) V型 气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角γ<180°,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动机,6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。 (3) 对置式 气缸排成两列,左右两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线的夹角 γ=180°,称为对置式。它的特点是高度小,总体布置方便,有利于风冷。这种气缸应用较少。 气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式气缸强度和刚度都好,能承受较大的载荷,这种气缸对材料要求高,成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套),然后再装到气缸体内。这样,气缸套采用耐磨的优质材料制成,气缸体可用价格较低的一般材料制造,从而降低了制造成本。同时,气缸套可以从气缸体中取出,因而便于修理和更换,并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。 干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁不直接与冷却水接


