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星型發動機設計圖

汽車 更新时间:2024-07-07 02:27:06

星型發動機是典型的氣缸活塞發動機,它的可靠性高,功率提升潛力大,很多飛機都采用了星型發動機,那它為什麼在汽車上沒有普及呢?


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)1

▲星型發動機


星型發動機是一種氣缸環繞曲軸排列的往複式内燃機,其活塞通過一根主連杆連接到曲軸上,最上方活塞連接的連杆即為主連杆,其它活塞的連杆為活節式連杆,它們通過梢孔連接在主連杆中央位置的環上。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)2

▲星型發動機


星型發動機可靠性高,重量輕,功率提升潛力大,維修性和生存性也不錯,一般星型發動機的氣缸組數是奇數個,有5缸,7缸,9缸,為了增加功率還可以将其多排疊加,将多個氣缸組排成好幾排,最多竟然能到4排×7缸,普·惠公司的巨黃蜂R-4360達到28個汽缸,功率為2200~3000kW。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)3

▲普·惠巨黃蜂R-4360發動機


在噴氣發動機出現之前,活塞式飛機發動機大多采用星型設計,因其曲軸短戰場生存性強,結構緊湊占用飛機空間小而被艦載機廣泛使用,其餘發動機則采用V型設計。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)4

▲星型發動機


星型發動機沿軸向放置在機頭,輸出軸直接連接槳葉,比直列式活塞發動機更合理的利用了空間,省去了減速機構和動力變向傳遞機構等,利于減輕機身重量,使機體更靈活。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)5

▲星型發動機用于飛機


由于星型發動機氣缸沿周向布置,需要大功率輸出時,可以一圈圈的增加缸數,二戰時某雙排星型發動機輸出了驚人的3400匹馬力。另外,發動機在槍林彈雨中穿梭,生存性高也是一個重要指标。對于缸數衆多的星型發動機而言,就算一個缸中彈停止工作,剩下的缸也能繼續發揮作用。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)6

▲星型發動機用于飛機


相比傳統發動機,比如現在最流行的直列發動機,星型發動機少了很多結構,散熱效果更加出色。由于推重比很高,相同功率下,星形發動機體積小重量要輕的多,另外星型發動機對稱的結構使得扭矩輸出也更加線性。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)7

▲星型發動機結構圖


雖然星型發動機有很多優點,但并不代表它适合汽車。比如為了滿足風冷要求,發動機前部需要長期裸露在外,極大程度影響發動機的使用壽命,迎風面積變大還會增加風阻系數。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)8

▲星型發動機


星型發動機雖然結構緊湊且體積小,但是相對于汽車而言,還是過于龐大。星型發動機徑向尺寸太大,在汽車上不方便布局。即使平躺放置,還得在輸出軸與離合器之間加裝機構來改變動力傳遞方向,還要為其布置排氣系統、冷卻系統和燃油系統,但汽車并無足夠空間。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)9

▲星型發動機


星型發動機多為風冷發動機,靠迎風面氣流冷卻。如果将它裝在汽車上,為了獲得最佳冷卻效果,需沿汽車中心線軸向布置。星型發動機獨特的活塞立式布置會升高汽車重心,不僅降低了汽車穩定性和抓地力,還提升了維修成本,且無法與當前變速箱匹配,需額外研發新型變速箱,提高了制造成本。還有發動機艙空間有限,還要做到盡可能的平整、位置低,以滿足艙内布局和駕駛視野需求。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)10

▲搭載7缸星型發動機的卡車


現代汽車對舒适性的要求相當高,星型發動機由于噪音過大,往往需要佩戴防噪耳機,嚴重降低駕駛樂趣,且容易發生交通事故。星型發動機轉子是偏心式的,單排星型發動機很難做到曲軸對稱配重,高速轉動時,星型發動機的振動問題十分嚴重。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)11

▲搭載7缸星型發動機的卡車


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)12

▲搭載7缸星型發動機的卡車


星型發動機的多氣缸會産生高油耗,汽車經濟性很不友好。以豐田陸地巡洋艦5700為例,它搭載V8引擎的百公裡綜合油耗在16L左右。而星型發動機缸數一般為七個或者更多,百公裡綜合油耗上20L很容易做到。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)13

▲星型發動機用于汽車


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)14

▲星型發動機用于汽車


并是沒有廠家嘗試過星型發動機的研制,比如在上世紀30年代中期,克萊斯勒曾秘密開發了兩台5缸22.38kW、1.1L水冷式星型發動機汽車,為了解決上面提到的技術難點,他們将發動機傾斜了45度。


星型發動機設計圖(動力強勁的星型發動機)15


雖然這兩台汽車累計測試裡程超過20萬公裡,但是生不逢時,随後的二戰和内部經濟狀況不良,使得這款汽車最終沒有上市銷售。

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