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直列四缸发动机

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直列四缸发动机是四缸活塞发动机,其中汽缸被布置成沿着共同的曲轴上的线。

绝大多数汽车四缸发动机的使用的直四布局:第13-16(用的例外平四个发动机由昴和保时捷制造)和布局也很常见在摩托车和其他机械中。因此,术语“四缸发动机”通常是直列四缸发动机的同义词。大多数示例使用液体冷却剂来管理热量积聚,同时也制造风冷示例。

2005年至2008年间,四缸发动机在美国销售的新车比例从30%上升到47%。到2019车型年,轻型车的份额已经上升到57%。

直列四缸发动机的设计

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四冲程直列四缸发动机总是在其做功冲程上有一个气缸,这与气缸较少的发动机不同,在某些时候不会发生做功冲程。与V4发动机或四缸发动机相比,直四发动机只有一个气缸盖,降低了复杂性和生产成本。

当直列四缸发动机以倾斜角度安装时(而不是垂直方向的气缸),它有时被称为斜四缸。

位移

现代量产汽车中使用的汽油直列四缸发动机的排量通常为1.3-2.5升(79-153立方英寸),但过去曾使用过更大的发动机,例如1927-1931年的宾利4½升。

柴油发动机已生产大排量,例如3.2升涡轮增压三菱发动机(使用帕杰罗/幕府将军/蒙特罗SUV)和3.0升丰田发动机。欧洲亚洲的卡车总重量介于7.5至18吨之间,通常使用排量约为5升的直列四缸柴油发动机。在机车、船用和固定式发动机中发现了更大的排量。

排量也可以非常小,如在日本销售的kei汽车中发现的那样。当法规规定xxx排量为550cc时,其中一些发动机有四个气缸;xxx尺寸目前为660cc。

主要和次要平衡

具有首选曲轴配置的直四发动机具有完美的初级平衡。:第。12这是因为活塞成对移动,一对活塞总是在向上移动的同时另一对向下移动。

然而,直列四缸发动机有一个次要的不平衡。这是由于在曲轴旋转上半部分时活塞的加速/减速大于曲轴旋转下半部分时活塞的加速/减速(因为连杆不是无限长的)。结果,两个活塞总是在一个方向上加速得更快,而另外两个在另一个方向上加速得更慢,这会导致二次动不平衡,从而在两倍曲轴速度下引起上下振动。这种不平衡在所有活塞发动机中都很常见,但对直列四缸发动机的影响尤其强烈,因为两个活塞总是一起运动。

这种不平衡的强度由往复质量、连杆长度与行程之比以及活塞峰值速度决定。因此,轻活塞的小排量发动机效果不大,而赛车发动机使用长连杆。然而,这种影响随着发动机转速(rpm)呈指数增长。

直列四缸发动机

电力输送中的脉动

具有五个或更多气缸的四冲程发动机能够在任何给定时间点至少有一个气缸执行其动力冲程。然而,四缸发动机在动力传递方面存在差距,因为每个气缸在下一个活塞开始新的动力冲程之前完成其动力冲程。与超过四个气缸的发动机相比,这种脉动的动力传递会导致更多的振动。

平衡轴的使用

甲平衡轴系统有时被用来降低由直线四缸发动机产生的振动,通常在发动机具有较大位移。平衡轴系统于1911年发明,由两根带有相同偏心配重的轴组成,偏心配重以曲轴速度的两倍向相反方向旋转。:pp.42–44该系统在1970年代由三菱汽车公司获得专利,此后已被其他几家公司在许可下使用。

然而,并非所有大排量直列四缸发动机都使用平衡轴。没有平衡轴的较大型发动机的例子包括2.4升雪铁龙DS发动机、2.6升Austin-Healey100发动机、3.3升福特A型(1927年)发动机和2.5升GMIronDuke发动机。从1950年代到1990年代,排量高达2.9升的苏联/俄罗斯GAZ伏尔加和UAZ发动机在没有平衡轴的情况下生产,但这些是相对低转速的发动机,减少了对平衡轴系统的需求。

在量产车中的使用

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汽车中使用的大多数现代直列四缸发动机的排量为1.5-2.5升(92-153立方英寸)。最小的汽车直列四缸发动机用于1963-1967年的本田T360kei卡车,排量为356cc(21.7立方英寸),而xxx的量产直列四缸发动机是1999-2019年的三菱4M41柴油发动机用于三菱帕杰罗的发动机,排量为3.2升(195立方英寸)。

重要的直列四缸发动机包括:

  • 1954–1994阿尔法罗密欧双凸轮发动机:首批量产的双凸轮发动机之一。1990年,它成为xxx台具有可变气门正时的量产发动机。
  • 1908-1941福特T型发动机:世界上生产最广泛的发动机之一。
  • 1951–2000BMCA系列发动机:xxx款用于量产横向发动机前轮驱动汽车的发动机。
  • 1966–2000FiatTwinCam发动机:最早量产的双凸轮发动机之一,从1959年开始生产。
  • 1968-1981TriumphSlant-4发动机:早期的多气门发动机,构成了萨博xxx款涡轮增压发动机的基础。
  • 2000-2009本田F20C发动机:为当时的自然吸气发动机提供最高的比输出。

在赛车中的使用

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许多早期的赛车使用直列四缸发动机,但赢得1913年印第安纳波利斯500大奖赛的标致发动机是一款极具影响力的发动机。这款发动机由欧内斯特·亨利(ErnestHenry)设计,具有双顶置凸轮轴(DOHC),每缸四个气门,这种布局直到今天都成为赛车直列四缸发动机的标准配置。

在受标致设计启发的发动机中,米勒发动机是1920年代和1930年代初期成功的赛车发动机。米勒发动机演变成奥芬豪泽发动机,从1933年到1981年取得了巨大的成功,包括1971年到1976年在印第安纳波利斯500的五连胜。

许多为二战前的voiturette大奖赛赛车类别生产的汽车都使用直列四缸发动机设计。1.5升增压发动机应用于汽车,例如玛莎拉蒂4CL和各种英国赛车(ERA)车型。这些在战后复活,并形成了后来成为一级方程式赛车的基础,尽管直八增压Alfettas将主宰F1的早期。

另一种在赛车历史上发挥重要作用的发动机是AurelioLampredi设计的法拉利直列四缸发动机。该发动机最初是为法拉利500设计的2升一级方程式发动机,但后来演变为2.5升以参加法拉利625的一级方程式比赛。

在考文垂顶极直四引擎也是一个非常成功的赛车引擎,开始生活,1.5升式2引擎。1958年为一级方程式赛车扩大到2.0升,后来演变成大型2,495ccFPF,在1959和1960年凭借Cooper的底盘赢得一级方程式锦标赛冠军。

在一级方程式中,1980年代以1,500cc涡轮增压汽车为主。在宝马M12/13引擎为是著名的时代以其高增压压力和性能铸铁缸体以标准公路车缸体为基础,为Brabham、Arrows和Benetton的F1赛车提供动力,并于1983年赢得世界冠军。据说1986年版本的发动机在排位赛中可产生约1,300马力(969千瓦)的功率修剪。

在摩托车中的使用

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比利时臂制造商FN赫斯塔尔,已被制造摩托车自1901年开始生产用直列四肢xxx摩托车在1905年所述的FN四个有其发动机安装直立与曲轴纵向。即使用这种布局的其他厂商包括皮尔斯、恒基兆业、王牌、克利夫兰和印度在美国,雨云在丹麦,Windhoff在德国和威尔金森在英国。

xxx辆跨框架4缸摩托车是1939年的Gilera500Rondine,它也有双顶置凸轮轴、强制感应增压器和液冷。现代直列四缸摩托车发动机首次成为流行与本田的SOHCCB750在1969年推出,而其他人随后在20世纪70年代。从那时起,直列四缸发动机已成为街头自行车中最常见的发动机配置之一。在巡洋舰类别之外,直列四缸是最常见的配置,因为它具有相对较高的性价比。所有主要的日本摩托车制造商都提供带有直列四缸发动机的摩托车,MVAgusta和宝马也是如此。宝马早期的直列四缸摩托车沿车架水平安装,但目前所有的四缸宝马摩托车都配备了横向发动机。现代Triumph公司提供了直列四驱摩托车,但它们已停产,取而代之的是三轮摩托车。

2009款雅马哈R1配备直列四缸发动机,即使在180°的间隔内也不会点火。取而代之的是,它使用交叉平面曲轴来防止活塞同时到达上止点。这导致了更好的二次平衡,这在更高的转速范围内尤其有益,“大爆炸点火顺序”理论说,向后轮胎不规则地传递扭矩使得在赛车速度下在弯道中的滑动更容易控制。

直列四缸发动机还使用摩托车由铃木(自2015年)和雅马哈(自2002年)的球队。在2010中,引入了四冲程的Moto2类时,为类引擎是一个600毫升(36.6CU)通过由直列四缸发动机本田基于所述CBR600RR与110千瓦的xxx功率输出(150马力).从2019年开始,发动机被Triumph765cc(46.7cuin)三重发动机取代。


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词条目录
  1. 直列四缸发动机
  2. 直列四缸发动机的设计
  3. 位移
  4. 主要和次要平衡
  5. 电力输送中的脉动
  6. 平衡轴的使用
  7. 在量产车中的使用
  8. 在赛车中的使用
  9. 在摩托车中的使用

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