FESTO氣缸原理和有什么作用

FESTO氣缸原理和有什么作用
汽缸是產(chǎn)生汽車驅(qū)動力的“源頭”，不論你的汽車能達(dá)到多高的速度，能爬多大的坡，能拉多重的貨物，切動力都來自汽缸內(nèi)部，都是由于燃料在汽缸內(nèi)部燃燒后推動活塞直線運動（轉(zhuǎn)子
發(fā)動機除外），然后再通過連桿、曲軸、變速器、傳動軸，zui后將動力傳遞到車輪，從而推動汽車飛速前進(jìn)。
在汽缸中，zui受罪的就是其中的活塞，它頭頂上不斷地有燃料燃燒“爆炸”，而腳底下又必須不停地蹬動曲軸。正是由于汽缸中活塞的辛勤勞作，你才會坐在車上到處亂跑。
汽缸原理源于大炮？
汽缸源于大炮？這并不是聳人聽聞。你車上的汽缸戰(zhàn)士確實與大炮有關(guān)。
1680年，荷蘭科學(xué)家霍因斯受到大炮原理的啟發(fā)，心想如將炮彈的強大力量用來推動其它機械不是挺好嗎？他開始仍用火藥作燃燒爆炸物，將炮彈改成“活塞”，把炮筒作“汽缸”，并開個單向閥。他在汽缸內(nèi)注入火藥，當(dāng)點燃火藥后，火藥猛烈地爆炸燃燒，推動活塞向上運動，并產(chǎn)生動力。同時，爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥，排出廢氣。而后，汽缸內(nèi)殘余廢氣逐漸變冷，氣壓變低，汽缸外部的大氣壓又推動活塞向下運動，以準(zhǔn)備進(jìn)行下次爆炸。當(dāng)然，由于行程過長，效率太低，他zui終沒有取得成功。但是，正是霍因斯提出了“內(nèi)燃機”的設(shè)想，后人在此基礎(chǔ)上才發(fā)明了汽車用的發(fā)動機。
早期汽車使用單缸機
汽車*卡爾·奔馳和戴姆勒在當(dāng)年設(shè)計制造汽車時，他們不約而同地只用了個汽缸的發(fā)動機。就像我們現(xiàn)在認(rèn)為輛汽車不可能使用兩臺或更多臺發(fā)動機樣，估計當(dāng)時的人們也不會想象出還會用兩個汽缸或更多汽缸的發(fā)動機。然而現(xiàn)在不同了，別說發(fā)達(dá)國家，看看國內(nèi)汽車廣告就會發(fā)現(xiàn)，不少總拿發(fā)動機的汽缸數(shù)目和排列形式來說事，賣微型車的極力吹鼓他的車用的是四缸機而非三缸，用v6發(fā)動機的定要把v字弄得醒目惹眼，廣告宣傳確實起到了很大效果，現(xiàn)在不少車迷已認(rèn)同了 “4缸比3缸好”、“6缸比4缸好”、“v型比直列好”、“v型發(fā)動機是發(fā)動機”等概念?，F(xiàn)在國產(chǎn)車中已有近20種車裝配了v6或v8型發(fā)動機。
單缸發(fā)動機的曲軸每轉(zhuǎn)兩周才能產(chǎn)生次燃燒做功，這樣它的聲音聽起來也不連續(xù)順暢，聽聽小排量摩托車的聲音就知道了。zui為不能讓人接受的是它的運轉(zhuǎn)極不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動較大，而且單缸發(fā)動機的外形也不適合裝在汽車上。為此，現(xiàn)在的汽車上已見不到單缸發(fā)動機上，兩缸機也不好找了，zui少是3缸發(fā)動機。國內(nèi)的華利面包車、老款夏利車、吉利豪情和奧拓、福萊爾上，裝的都是3缸機。
1升以下的微型車上多用3缸機，1升2升的發(fā)動機般采用4缸或5缸機。2升以上的發(fā)動機大多為6缸，4升以上的發(fā)動機使用8缸的占大多數(shù)。
在相同排量的情況下，增加汽缸數(shù)可以提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，從而可以提高發(fā)動機的輸出功率。另外，增加汽缸數(shù)可以使發(fā)動機運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，使其輸出扭矩和輸出功率更加穩(wěn)定。增加汽缸數(shù)可以使汽車更容易起動，加速響應(yīng)性更好。為了提高汽車的，必須增加汽缸數(shù)。因此，豪華轎車、跑車、賽車等高汽車的汽缸數(shù)都在6缸以上，zui多者已達(dá)到16缸。
但是，汽缸數(shù)的增加不能無限制。因為隨著汽缸數(shù)的增加，發(fā)動機的零部件數(shù)也成比例地增加，從而使發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低發(fā)動機的可靠性，增加發(fā)動機重量，提高制造成本和使用費用，增加燃料消耗，并使發(fā)動機的體積變大。因此，汽車發(fā)動機的汽缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動機的用途和要求，在權(quán)衡各種利弊之后做出的合適選擇。
肩并肩站成排
直列發(fā)動機
直列發(fā)動機（line engine），它的所有汽缸均肩并肩排成個平面，它的缸體和曲軸結(jié)構(gòu)簡單，而且使用個汽缸蓋，制造成本較低，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛。其缺點是功率較低。“直列”可用l代表，后面加上汽缸數(shù)就是發(fā)動機代號，現(xiàn)代汽車上主要有l(wèi)3、l4、l5、l6型發(fā)動機。
直列3缸（l3）
3缸機般用在1升以下的微型車上。它結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，制造成本也低，重量輕，比較省油。如果臺直列3臺機能達(dá)到臺直列4缸機的動力，那當(dāng)然是3缸機要好些。
直列4缸（l4）
直列4缸發(fā)動機儼然已成了現(xiàn)代汽車的種標(biāo)準(zhǔn)選擇。它的適用范圍極廣，小到微型車，大到2升多的車型，均有四汽缸機為汽車前進(jìn)提供*的動力。與6 缸機相比，4缸機的體積小，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，但它的動力性和平穩(wěn)性與同排量6缸機的差別并不十分顯著；現(xiàn)代轎車大多為前置發(fā)動機前輪驅(qū)動方式，需要發(fā)動機橫放在車頭，要求發(fā)動機的體積不能太大，直列4缸機的體積尺寸正好，因而直列4缸機獲得了廣泛應(yīng)用。
直列5缸（l5）
直列4缸發(fā)動機外形尺寸小巧，直列6缸機則運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，如把它們二者進(jìn)行折衷，發(fā)動機的排量不大不小，如在2升出頭，用直列5缸應(yīng)是不錯的選擇，我國長春汽曾過的奧迪100也是用直5發(fā)動機。由于直列5缸機存在很難解決的平衡問題，容易引起振動，因此直列5缸發(fā)動機現(xiàn)已不多見，筆者只知道現(xiàn)在沃爾沃 s60、s80還在用直5發(fā)動機。
直列6缸（l6）
直列6缸發(fā)動機現(xiàn)在主要用在前置發(fā)動機后驅(qū)方式的汽車上。從平衡角度來講，直6比直4、直5，甚v6的平衡性都要好。出于此原因，當(dāng)你的機蓋子下面的空間足夠大時，就可以考慮采用直6發(fā)動機，這也是寶馬、沃爾沃、凌志等中車仍固執(zhí)地使用直6發(fā)動機的主要原因之，現(xiàn)在寶馬的每個系列幾乎都有直6發(fā)動機。
擺出勝利隊形
v型發(fā)動機
將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以定的夾角布置在起，使兩組汽缸形成兩個有個夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈v字形，故稱v型發(fā)動機。
v型發(fā)動機的高度和長度尺寸小，在汽車上布置起來較為方便。尤其是現(xiàn)代汽車比較重視空氣動力學(xué)，要求汽車的迎風(fēng)面越小越好，也就是要求發(fā)動機蓋越低越好。另外，如果將發(fā)動機的長度縮短，便能為駕乘艙留出更大的空間，從而提高舒適性。將汽缸分成兩排然后“打斜”，便能縮小發(fā)動機的高度和長度，從而迎合車身設(shè)計的要求。
由于汽缸之間已相互錯開布置，因此在汽缸之間有較大的空間，這樣便于通過擴大汽缸直徑來提高排量和功率。v型發(fā)動機的汽缸均成角度對向布置，還可以抵消部分振動。
v型發(fā)動機的缺點是必須使用兩個汽缸蓋，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另外其寬度加大后，發(fā)動機兩側(cè)空間較小，不易再安排其它裝置。
v型發(fā)動機的汽缸數(shù)般為5、6、8、10、12、16。
v5發(fā)動機
筆者*次聽說大眾的v5發(fā)動機時,認(rèn)為可能是搞錯了，兩側(cè)汽缸數(shù)量不樣定不利于發(fā)動機平衡。但據(jù)說用平衡塊將平衡問題解決后它的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。它不僅為車主多提供了種選擇，而且還能顯示與眾不同的個性來。筆者現(xiàn)只知道大眾汽車公司v5發(fā)動機，并廣泛裝在新甲殼蟲、高爾夫和寶來轎車上。
據(jù)透露，大眾汽車公司還有v7、v11等非對稱式v型發(fā)動機，但筆者未見有關(guān)資料，不敢亂語。
v6發(fā)動機
v6發(fā)動機的長度與直4相當(dāng)，因此可以橫放在前輪驅(qū)動的轎車上，從而使它的應(yīng)用范圍比直6較廣，現(xiàn)在中轎車上普遍采用v6發(fā)動機，就像普通轎車上使用直4樣常見。
v6發(fā)動機的汽缸夾角般為60度或90度。60度的夾角對v6的平衡性較好。
使用v6發(fā)動機的轎車，機蓋下般都是“滿當(dāng)當(dāng)”的，發(fā)動機周圍空間緊張，要求設(shè)計師對發(fā)動機室空間要精打細(xì)算。
v8發(fā)動機
v8發(fā)動機應(yīng)是車的“標(biāo)配”了。雖然v8發(fā)動機的極其，但它的制造成本太高，重量太大，油耗*，般不敢輕易采用，只有在4升以上的車上才能見到v8的影子，國產(chǎn)車中現(xiàn)只有大切諾基擁有v8發(fā)動機，即將投產(chǎn)的金杯通用豪放也是由v8發(fā)動機提供動力。美國車比較喜歡v8，這與美國人的喜好及不知柴米油鹽貴有關(guān)。
v8發(fā)動機不論是放在前驅(qū)還是后驅(qū)車上，由于重量大，都容易造成汽車重心前移，即頭重腳輕。因此，許多汽車制造商喜歡將v8用在四輪驅(qū)動的車上。
采用90度的夾角，可使v8發(fā)動機獲得較佳的平衡性。
v10發(fā)動機
理論上講，v10發(fā)動機的平衡性不是特好，因此般市售版汽車上很少采用v10發(fā)動機，要用也是在高的跑車上?，F(xiàn)在美國的道奇蝰蛇直使用v10發(fā)動機作為其動力源泉，后來又有保時捷的carrera gt跑車，大眾輝騰5升v10柴油車，即將投產(chǎn)的蘭博基尼gallardo也是采用v10發(fā)動機。
zui常見到v10發(fā)動機的地方應(yīng)是f1賽車場，那里每輛車上裝配的都是v10發(fā)動機。f1比賽規(guī)則規(guī)定，所有賽車的發(fā)動機排量不能超過3升，當(dāng)然車隊都想達(dá)到zui高排量以獲得zui大功率。如采用v8，汽缸數(shù)較少，不利于提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，每個汽缸直徑也太大，很難達(dá)到所要求的功率；如采用v12，功率是提高了，但發(fā)動機重量太大，整車又受到影響。綜合考慮，還是用v10zui合適，凡正賽車追求的又不是平衡性，有點振動無所謂，只要發(fā)動機功率強大即可。
v12發(fā)動機
在我看來，v12發(fā)動機的象征性意義要大于實用意義。使用12缸發(fā)動機的汽車，主要集中在歐洲，并以德國、英國的*豪華車和意大利*跑車為主。 v12發(fā)動機工藝復(fù)雜，造價昂貴，重量奇大，油耗高得你都找不到提供的*數(shù)據(jù)。也是，買這種車人怎會在乎其油耗高低！
現(xiàn)在裝配v12發(fā)動機的豪華轎車有：奔馳旗艦s600、寶馬旗艦760li、邁巴赫、勞斯萊斯新幻影；使用v12發(fā)動機的跑車有法拉利的456gt和 enzo、蘭博基尼的“魔鬼”和murcielago、阿斯頓馬丁的v12 vanquish、布加迪的eb16-4、埃多尼斯的bex38等。
雖然v8在美國車上不少，但講究派頭、喜歡大氣、不知油貴的美國人對v12卻不感興趣。這并不是因為他們的性格發(fā)生改變，而是他們要玩就玩zui大的，這才導(dǎo)致卡迪拉克v16發(fā)動機今年在美國底特律亮相。
v16發(fā)動機
2003年元月，美國通用汽車公司在北美車展推出款概念車——凱迪拉克“16”，這款不可思義的轎車以臺v16型發(fā)動機為動力，發(fā)動機排量高達(dá)13.6升，能產(chǎn)生1000馬力的功率和1000磅·英尺的扭矩。
在行駛中的大部分時間里，這臺v16發(fā)動機只有半的汽缸工作，以減少燃料消耗。當(dāng)需要增強功率時，如急加速或重載荷時，另半汽缸會自動、自然地工作，以滿足汽車對驅(qū)動力的需求。
凱迪拉克在上世紀(jì)30年代制造出世界*臺v16發(fā)動機，但與現(xiàn)在的v16發(fā)動機決不可相提并論，那時的v16發(fā)動機的排量只有7.4升，zui大功率才165馬力。
兵分四路出擊
w型發(fā)動機
大眾汽車公司在發(fā)動機技術(shù)上不定是世界*，但在發(fā)動機的汽缸排列方式上是zui能出花樣的。除了前面提到的v5、v7、v11等非對稱發(fā)動機外，還種w型發(fā)動機。
許多人以為就像v型發(fā)動機的汽缸呈v形排列那樣，w型發(fā)動機的汽缸排列形式也定是呈w形，其實不然，它只是近似w形排列，嚴(yán)格說來還應(yīng)屬v型發(fā)動機，少是v型發(fā)動機的個變種。
將v型發(fā)動機的每側(cè)汽缸再進(jìn)行小角度的錯開（如帕薩特w8的小角度為15度），就成了w型發(fā)動機?；蛘哒fw型發(fā)動機的汽缸排列形式是由兩個小v形組成個大v形。
w型與v型發(fā)動機相比可以將發(fā)動機做得更短些，曲軸也可短些，這樣就能節(jié)省發(fā)動機所占的空間，同時重量也可輕些，但它的寬度更大，使得發(fā)動機室更滿。
w型發(fā)動機相對v型發(fā)動機zui大的問題是發(fā)動機由個整體被分割為兩個部分，在運作時必然會引起很大的振動。針對這問題，大眾在w型發(fā)動機上設(shè)計了兩個反相轉(zhuǎn)動的平衡軸，讓兩個部分的振動在內(nèi)部相互抵消。
德國大眾汽車公司現(xiàn)有三種w型發(fā)動機w8、w12和w16。
w8發(fā)動機
現(xiàn)在只有帕薩特w8使用w8型發(fā)動機，排量為4升，zui大功率為270馬力/6000rpm。由于w8的長度較短，因此它可以縱置在并不太大的發(fā)動機室，為駕乘艙留出更大空間。
w12發(fā)動機
裝用大眾w12發(fā)動機的汽車有大眾的旗艦車型輝騰、本特利新車gt和奧迪旗艦車型a8l60 三款量產(chǎn)車。另外大眾的w12概念跑車也裝用w12發(fā)動機。大眾的w12發(fā)動機排量為6升，zui大功率為420馬力/6000rpm。
w16發(fā)動機
大眾公司在200年北美車展上推出的布加迪eb16-4veyron.概念車，裝配種w16缸的發(fā)動機，排量為8升，沖程和缸徑均為86mm，64氣門，zui大功率為1001馬力/6000rpm。
其實在1928年，布加迪就曾制造出兩款u16型發(fā)動機來，分別裝配在布加迪t45（3.8升）和t47（3升）賽車上，zui大功率分別只有270馬力/5000rpm和240馬力/5000rpm。那可能是zui早的16缸發(fā)動機了。
w18發(fā)動機
1998年，世界名車布加迪（bugatti）被大眾汽車公司收購，就在當(dāng)年的巴黎車展上，大眾推出款裝有18個汽缸發(fā)動機的布加迪eb118。此臺w18發(fā)動機由大眾開發(fā)，是世界上轎車上使用的汽缸數(shù)zui多的發(fā)動機。它的排量為6.3升，zui大功率555馬力。18個汽缸分成三排（而不是像上述的w 型發(fā)動機那樣“兵分四路”），每排6個汽缸，就像是在v12發(fā)動機的又加了臺直6發(fā)動機。當(dāng)時大眾公司將此種發(fā)動機稱為w型發(fā)動機，顯然它與現(xiàn)在大眾的w型發(fā)動機的汽缸排列方式有區(qū)別，不過筆者認(rèn)為它的排列方式與w字母更近似。
直接對抗博擊
水平對置發(fā)動機
如果將直列發(fā)動機看成是夾角為0度的v型發(fā)動機，那么當(dāng)兩排汽缸的夾角擴大為180度時，那就是水平對置發(fā)動機了。所有的汽缸呈水平對置排列，就像是拳擊手在搏斗，活塞就是拳擊手的拳頭（當(dāng)然拳頭可以不止兩個），你來我往，毫不示弱。水平對置發(fā)動機的英文名（boxer engine）意義就是“拳擊手發(fā)動機”，可簡稱為b型發(fā)動機，如b6、b4，分別代表水平對置6缸和4缸發(fā)動機。
由于相鄰兩個汽缸水平對置，可以很簡單地相互抵消振動，使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。
水平對置發(fā)動機的重心低。由于它的氣缸為“平放”，而不是像v型或直列發(fā)動機那樣“斜放”或“立放”，因此降低了汽車的重心，同時又能讓車頭設(shè)計得又扁又低。這兩些因素都能增強汽車的行駛穩(wěn)定性。
由于水平對置發(fā)動機本身就左右對稱，因此它可使變速器等放置在車身正中，讓汽車左右重量對稱，而不會像大多數(shù)汽車那樣重心偏向側(cè)。
水平對置發(fā)動機的動力輸出軸方向與傳動軸方向致，因此不需要改變動力傳遞方向或利用齒輪傳動，而是可以直接與離合器、變速器對接，動力傳遞效率較高，使汽車的起跑和加速更迅猛。
水平對置發(fā)動機的缺點是維修不方便，而且各缸點火間隔*，使其排氣聲響比較怪異，普通汽車極少裝配水平對置發(fā)動機。現(xiàn)在世界上只有德國保時捷和日本富士兩家車廠仍這種發(fā)動機。