汽车发动机为什么不采用星型发动机?

汽车为什么不采用星型发动机?与其问汽车为什么不采用星型机器,不如去思考下汽车为什么要用星型发动机?可以说星型发动机自身的特性与汽车的进化方向完全是不相匹配的,重心高、噪音大、转速低等等问题使得星型发动机很难匹配汽车。

当然曾经也不是没有汽车采用星型发动机的例子,比如克莱斯勒,但那也仅仅是昙花一现而已。在这就是一些民间改装达人将星型发动机布置在汽车上或摩托车上,这算是一种怀念吧。不过显然这么做并无什么实际的意义,道理很简单如果星型发动机真的适合汽车,那么厂家早就把它用在汽车上了。如上图星型机不仅可以立着放,也是可以卧着放的。

如何定义星型发动机

实际上星型发动机本就是活塞机,只不过它气缸布置与L型、V型、H型机存在差异。所以星型发动机并没有太多的特殊之处,也很难形成一个独有的分类。星型机不同于转子发动机,转子发动机从结构、运行原理方面与活塞发动机皆存在极大差异。但星型发动机则不同,它本质是活塞机、只是活塞发动机大类中的一个小分支。可以视作与v、l、h型活塞机等价的存在。星型机如今汽车的确没有用的了,难道H型机用的就多么?

做偏心运动的星型发动机转速提不起来

如上图所示星型发动机,本身就在做偏心运动,转速自然做不高。原因很简单这种单纯的偏心运动一旦转速被拉高,动态的不平衡能把自己的机体给拆解了。这就好比在洗衣机的滚筒内某个位置固定一块铁,当滚筒转起来后就会异常抖动,洗衣机的转速才有多高?所以星型发动机不适合高转速,至少达不到汽车所需的转速。

曲轴也算是某种角度上的偏心轴,但它的一根轴上有多个偏心点,带动多个部件进行运转。而布置在各个偏心点上与活塞相连的连杆协同工作可抵消很多不平顺,如多阶惯性力、惯性力拒等等。就好比L6、V12、H6发动机一般先天平衡,所以这就是曲轴的轴体上也存在多个偏心位置,但依然能适应高转速的原因。但星型发动机则不同,它的轴上只有一个偏心位置,典型的偏心轴。

如此星型发动机转速上不去,用在早期的固定翼飞机上还勉强,省掉减速齿轮直接带动螺旋桨。螺旋桨直接在空气中转自然不会被气流憋熄火,所以用不到减速机构对发动机增扭矩。但汽车行么?即便是V12的跑车起步时离合抬快了都熄火,这就是内燃机的特性罢了。所以内燃机汽车要有减速装置,变速器的低速档、尾牙,变速器1挡*尾牙比,能把发动机转速减至约1/16,当然重卡之类的车能减到1/60。

星型发动机用在汽车上,是不是得上一套减速装置?本来极限转速就低,再来一套减速装置,那么轮速就太低了。间接影响到车辆的极限速度,人家用V型、L型发动机的车子可以轻松突破200公里。结果用星型发动机的最高120km,当然机器排量越大、扭矩越大越不容易把转速提高。这就好比单缸杵拖拉机用就没办法把转速提高,因为排量太大了,而摩托车用的单缸转速就能上去,原因很简单排量小、扭矩超低,高速转起来后的破坏力就轻。

重心太高、太靠前了

随着发展汽车的重心越来越低、前后轴荷比也开始标榜50:50,即便是前置发动机也尽可能的将机器靠后布置。比如纵置发动机就能将重心后移,毕竟曲轴很长。但星型发动机本就是一个偏心轴所带动,所有气缸都围绕在一个偏心位置上,扁、薄。所以重量全压在车头,且重心被抬高。这对于当今汽车运动取向完全不匹配,车子越来越快。用上星型发动机车头重、重心高,那这车子还好得了么?

除此之外它还有不平顺、噪音大、挡视野等种种问题,所以如今被淘汰了。为啥曾经星型发动机曾流行过?其一在于其扁,适合布置在飞机头部。其二在于其不需要多拐结构的曲轴,曲轴拐越多加工难度越大、废品率越高。在一战、二战那个时期资源稀缺且时间紧迫,当然还是不需要多拐曲轴的星型发动机更容易生产了。这就是那个时期星型发动机流行的原因,并不是它多好、只是它有独特的作用罢了。

至于汽车完全没必要用星型发动机,就好像大多数品牌不会碰水平对置、转子发动机一样。只是星型机自身的缺陷远比转子机、水平机多得多。一样的排量,它一定比其它活塞机中心高、一定比其它机器功率低。貌似很多文献都说星型机功率高?实际上那是种不对称的比较,二战时飞机用的星形机动不动就3、40个气缸,弄过2000来匹马力难道不正常么?V型机弄40个气缸马力只会比它更大,因为转速比它高,只不过无论V型、L型造40个气缸就太长了,不像星型机那么容易控制纵向长度。




专业相关。

星型发动机早期被广泛应用于飞机上,一般有五到七个缸,动力强劲(缸数多,且动力传递方式与一般汽车发动机的曲柄连杆机构略有不同)。这种引擎为什么没被应用到汽车上来?因为自身没啥特别突出的优点,且缺点很多。下面具体说明:

优点:结构紧凑,功率提升潜力大,生存性高。

说通俗点就是: 劲大 耐操。喷气机没有出来之前,战斗机动力来源几乎都是星型活塞发动机。这种发动机沿轴向放置在机头,输出轴直连桨叶,比直列式活塞发动机更合理的利用了空间,省去了减速机构和动力变向传递机构等,利于减轻机身重量,使机体更灵活。由于星型发动机气缸沿周向布置,所以在需要更大的功率输出时,可以一圈又一圈的增加缸数(某变态64缸发动机就是这么来的,虽然严格讲不是星型排列,但原理大同小异)二战时一些双排大型星型发动机可以输出惊人的3400匹马力。 另外,发动机在枪林弹雨中穿梭,生存性高也是一重要指标。而对于缸数众多的星型发动机而言,这都是小case,就算一个缸中弹停止工作,剩下的缸也能继续发挥作用。

以上这些优点使得星型发动机在早期战斗机上被广泛应用,然而对于现代汽车,星型发动机就成了傻大粗的存在。

首先,星型发动机径向尺寸太大,也就是一圈气缸显得太粗,在汽车上不方便布局。即使平躺着放,还得在输出轴与离合器之间加装机构来改变动力传递方向,得不偿失。

另外对汽车而言,并不需要几百甚至上千千瓦的功率输出。战斗机当然是越快越好,但汽车300匹马力绰绰有余。(地表最强超跑布加迪Chiron也不过1500匹)

虽说星型发动机生存性高,但随着材料技术和加工工艺的提高,如今汽车发动机直列四缸也很耐操。况且!万一就算坏了,在地面上怕啥?

星型发动机的缺点:散热 偏磨 油耗 噪音、振动

星型发动机多为风冷发动机,置于机头,靠迎风面气流冷却。如果将它装在汽车上,为了获得最佳冷却效果,得沿汽车中心线轴向布置,就算不考虑视线干扰————顶这么大个轮子在车头不丑么?要是像之前说的那样,发动机平躺在车屁股,失去了大面积散热的条件,各气缸独立的散热片又容易将热量散发到周围空气,毫无疑问车屁股会成为一个火炉。

再说偏磨。不论是斜置式、水平对置式还是星型发动机,偏磨都是个令工程师头疼的问题。无论活塞做的多么轻,在重力作用下缸壁上下两侧必然磨损不均。最后结果就是:在间隙变大和活塞环泵油现象的共同作用下出现烧机油现象。

油耗也是大问题。以丰田陆地巡洋舰5700为例,它搭载v8引擎的百公里综合油耗在16L左右。而星型发动机缸数一般为七个或者更多,油耗上20简直轻而易举(工作容积相似的情况下)

最严重的问题:噪音和振动。现代汽车对舒适性的要求相当高。而星型发动机显然不是位安静的美男子。

如图,星型发动机转子是偏心式的。在汽车上,曲轴的对称配重设置可以抵消大部分振动,而单排星型发动机则很难做到。于是在高速运转时星型发动机的振动问题十分严重。这点决定了它不适合装在汽车上。

综上,优点不再成为优势,缺点依旧还是缺点,所以星型发动机没有被应用于汽车上

————当然

也不是没有

再多的缺点也无法阻挡浇熄改装狂人的好奇



你一定不会喜欢车变成这个样子的

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页面更新:2024-04-24

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