V6发动机
拥有6个气缸的V型发动机
V6发动机是指拥有6个气缸的V型发动机。六个气缸分成两排,一排三个,两排气缸之间成一定的角度,这个角度一般约为60°或者90°,但是也有特殊的,例如大众汽车VR6发动机的夹角为15°。V型排列的每个气缸都相互协调,所以噪音很少,运转很平顺。
发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并带动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机,称为热力发动机(简称热机)按气缸数及布置分类。仅有一个气缸的称为单缸发动机;有两个以上气缸的称为多缸发动机,多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式发动机,对置式发动机和V型发动机。V型发动机分为V2、V4、V6、V8等。
汽油发动机由两大机构和五大系统组成,即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统;
1905年Marmon汽车公司生产了世界上第一款装备V6发动机的轿车。2018年11月7日,中国一汽首款V型增压直喷发动机3.0L V6TD (CA6GV30TD)量产启动仪式正式举行。2021年08月29日,红旗新一代V6TD发动机试制成功。目前世界上具有代表性的V6发动机有德国保时捷EA839-V6涡轮增压汽油发动机,通用汽车汽车凯迪拉克XT6日本日产汽车公司3.0T V6发动机,德国奔驰V型发动机等
V6发动机是一种紧凑的发动机构造,广泛地使用于前轮驱动布局的汽车中。现在的V6发动机的排量大部分在2.5至4升,但也有一些更大或更小排量的V6发动机存在。V6发动机优点有噪音少,运转平顺,动力足等有点。缺点结构相对复杂,价格也较贵。
发展历史
1905年Marmon汽车公司生产了世界上第一款装备V6发动机的轿车。
1908年到1913年,道依茨生产使用V6发动机作为发电机的苯电动列车。
第一款量产的V6发动机由蓝旗亚于1950年引入,被应用于蓝旗亚 Aurelia之中。其它的汽车制造商开始关注V6发动机。很快V6发动机开始被广泛使用。在1959年,吉姆西引入了一款独特的60°重型发动机,这种发动机首先被用于雪佛兰 Suburban,之后更大马力的V6发动机生产出来被用于重型货车和公共汽车。工程师们随后发现当V角夹角为60度时,发动机的输出功率最大并且震动和发动机体积最小。
1962年,别克 Special推出,该车使用V角为90°的V6发动机。
2018年11月7日,中国一汽首款V型增压直喷发动机3.0L V6TD (CA6GV30TD)量产启动仪式正式举行。2021年08月29日,红旗新一代V6TD发动机试制成功。
工作原理
发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并带动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机,称为热力发动机(简称热机)按气缸数及布置分类。仅有一个气缸的称为单缸发动机;有两个以上气缸的称为多缸发动机,多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式发动机,对置式发动机和V型发动机。V型发动机分为V2、V4、V6、V8等。轿车使用最多的是4缸发动机和6缸发动机,高级轿车也有采用8缸发动机的。6~12缸发动机一般采用V形排列,V形发动机长度和高度尺寸小,布置起来非常方便,而且一般认为V形发动机是比较高级的发动机,也成为轿车级别的标志之一。
V6发动机原理
V型六缸发动机的发火间隔角仍为120°,3个曲拐互成120°。工作顺序R1-L3-R3-L2-R3-L1。面对发动机冷却风扇,右列气缸用R表示,由前向后气缸号分别为R1、R2、R3.左列气缸用L表示,气缸号分别为L1、L2和L3。
多缸发动机的气缸按做功行程依次进行排列,气缸的工作顺序称为发动机的点火次序。点火次序是由曲轴曲柄的布置决定的,为了实现最平稳的运行,各缸做功行程的间隔应相等。每个间隔等于每个工作循环的度数除以气缸数,六缸发动机为720°/6=120°。V6发动机,点火间隔为120°,按顺序排列为右一左一右一左一右一左。任意一组气缸中曲轴相邻气缸之间的夹角为240°。每组气缸的点火顺序是前一中一后。总体点火次序为1—4-2--5-3-6。
参考资料
发动机构造
汽油发动机由两大机构和五大系统组成,即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统;
V型发动机
V型发动机气缸排成两列,且两列气缸中心线夹角\u003c180°。V型结构大大缩短了发动机的纵向长度,并降低了高度,气缸体刚度增加,结构紧凑,质量减轻,最大优点是通用性强,增加气缸数量可以提高功率,其缸径与行程等结构参数相同,活塞连杆组件通用。但发动机宽度增大,气缸体形状复杂,加工难度大,必须使用两个气缸盖。因而,V型发动机制造成本较高。常见的V型发动机多为V6、V8、V12三种机型。lux多采用V6发动机。V6发动机两列气缸间采用60°夹角时动平衡效果较好。
曲柄连杆
把燃料燃烧产生的热能转换为推动活塞做直线运动机械能,将活塞往复运动转变为曲轴旋转运动,并向外输出动力。其中机体组是发动机的骨架,它是其他各个机构和系统的安装基础。
曲轴
曲轴是发动机最重要的部件之一,承受连杆传来的力,并将该力转化为绕其自身轴线的力矩对外输出。在发动机工作过程中,在离心力周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用下,曲轴承受弯曲应力和扭转应力。为了保证可靠工作,要求曲轴具有足够的刚度和强度,各相对运动工作表面应耐磨且润滑良好。V形气缸结构在两个主轴颈之间安装两个曲柄销,可使发动机长度较短,同时保持良好的轴刚度,如V6发动机只需要4个主轴承。曲轴磨光的支承表面叫轴颈。将曲轴支承在缸体内旋转的轴颈叫主轴颈。轴线都在同一条直线上的轴颈就是主轴颈。那些偏离主轴颈中心线的轴颈叫连杆轴颈连杆通过连杆轴颈将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆轴颈也叫曲柄销。6缸发动机曲轴的连杆轴颈互差120°。连杆轴颈的偏位情况在各种V6发动机中是不·样的。因此,当更换V6发动机曲轴时,一定要注意与原发动机曲轴的连杆轴颈分布情况相同。通用汽车公司早期的V6发动机没有采用偏位连杆轴颈设计。它最初设计成像V8发动机曲轴那样,仅比V8发动机少两个气缸。
两排气缸夹角为60°的V6发动机的发火间隔角是均匀的。某些夹角为90°的V6发动机发火间隔角也是均匀的,但有些则不是。夹角为90°的V6发动机要获得120°的均匀的发火间隔角,曲柄销就要偏位布置。有许多曲轴的曲柄销偏位布置。有些设计者认为,曲柄销偏位角度在30°以上时,将对曲轴的平衡和受力产生不利影响
配气机构的功用
按照发动机每一汽缸内所进行的工作循环和发火次序的要求,定时开启和关闭各汽缸,使得新鲜充量及时进入汽缸,废气及时从汽缸排出,在压缩与膨胀行程中,保证燃烧室的密封。新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的混合气,对于柴油机而言是纯空气。
燃料供给系统
将汽油经过雾化、蒸发(汽化)并和空气按一定比例均匀混合成可燃混合气,再根据发动机各种不同工况的要求,向发动机汽缸内供给不同质(即不同浓度)和不同量的可燃混合气,以便在临近压缩终了时点火燃烧而放出热量燃气膨胀作功,最后将汽缸内废气排至大气中。
润滑系统
润滑系统是向润滑部位供给润滑剂的一系列给油脂、排油脂及其附属装置的总称。润滑系统可分为5种,即循环润滑系统、集中润滑系统、喷雾润滑系统、浸油与飞溅润滑系统、油和脂的全损耗性润滑系统。
冷却系统
把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
点火系统
点火系统在汽油机的汽缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入到燃烧室内,因此,能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系统。
起动系统
为了使静止的发动机进入工作状态,必须先用外力转动发动机曲轴,使活塞开始上下运动,汽缸内吸入可燃混合气,然后依次进入后续的工作循环。而依靠的这个外力系统就是起动系统,
基本分类
V6发动机分为汽油发动机和柴油发动机
汽油发动机
在轿车上应用较多的是V6缸汽油机,为了节约燃料,汽车向小型化、轻量化发展,发动机向直列4缸及V6缸发展。
柴油发动机
车用V型柴油机在结构上采用整体缸体及缸盖浇铸。凸轮轴有的安置在气缸夹角内,喷油泵用两只直列整体式的分置于机体两外侧。其优点是接近性好,拆装调整维修方便,也有将双凸轮轴置于两列气缸外侧,而喷油泵则置于气缸夹角内。为了适应V6缸机型机身短的特点,采用了V型整体喷油泵,以适应安装空间。V型机的连杆多采用并列连杆,左右两缸的连杆并列地安装在一个曲柄销上。
性能指标
可变气缸管理(VCM)
可变气缸管理(VCM)是本田技研工业研发的一种可变气缸技术,它可通过关闭个别气缸的方法,使3.5升V6发动机可在3、4、6缸之间变化,使得发动机排量也能在1.75~3.5升之间变化,从而大大节省燃油。车辆起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下,该发动机将会把全部6个气缸投入工作;在中速巡航和低负荷工况下,将运转一个气缸组,即3个气缸;在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时,发动机将会用4个气缸来运转。通过本田的VTEC系统关闭进、排气门,以中止特定气缸的工作,与此同时,由动力传动系控制模块切断这些气缸的燃油供给。非工作缸的火花塞会继续点火,以尽量降低火花塞的温度损失,防止气缸重新投入工作时因不完全燃烧造成火花塞油污。
应用领域
V6发动机现主要用途在汽车上,有保时捷EA839-V6涡轮增压汽油发动机凯迪拉克XT6日产汽车公司3.0T V6发动机奔驰V型发动机奥迪3.0L机械增压DOHC V6发动机等。奥迪3.0L机械增压DOHC V6发动机的缸体采用了硅铝合金材质,轻量化的设计使整机重量只有189公斤。缸内直喷技术的应用提高了燃油经济性,而机械增压器则可以进一步榨取发动机的动力性能,333马力的最大功率、441N·m的峰值扭矩以及高达111hp/L的升功率使其在同排量车型中颇具优势,同时宽泛的扭矩输出使得这款发动机有着不错的乐趣。在中国,奥迪A6L、A8、Q7等车型也都装备了此款发动机。
发展趋势
制约六缸发动机发展主要有政策和技术两方面因素。政策因素,通常六缸发动机排量会在3升左右,以前国家关于排量是不征收税的,现在是有排量税的,排量税是政府向企业征收不是消费者。但是这部分税钱厂家还是分摊到车价上,这么一来,车价就上来,性价比可能不如同级别车型,久而久之影响销量,厂家想要降低车辆销售价,降低排量是十分奏效的举措。技术因素。小排量涡轮增压四缸发动机的动力性能越发强劲,随着涡轮增压技术的成熟的突破,小排量涡轮增压发动机已经能够满足不同级别车型对动力的需求。对厂家而言成本低税收少,对消费者来说,车价降低、油耗减少、动力还能保证,这时双赢的局面。
标准规范
中国铸造协会2020年 9月8日发布《商用车发动机气缸体铸件技术条件》。本标准规定了四缸(直列或V型)以上(含四缸)、排量在3.0升以上的商用车发动机气缸体铸件的技术要求。
参考资料
[科普中国]-V6发动机.科普中国网.2024-02-22
v型发动机和直列发动机的区别.中国汽车网汽车频道.2024-02-25
红旗新一代V6TD发动机试制成功.国家发展和改革委员会网站.2024-02-22
奔驰新型V6发动机.太平洋汽车网.2024-02-22
8张GIF图看懂发动机原理.手机新浪网.2024-02-25
六缸发动机点火顺序.汽车维修技术网.2024-02-22
目录
概述
发展历史
工作原理
V6发动机原理
发动机构造
V型发动机
曲柄连杆
曲轴
配气机构的功用
燃料供给系统
润滑系统
冷却系统
点火系统
起动系统
基本分类
汽油发动机
柴油发动机
性能指标
可变气缸管理(VCM)
应用领域
发展趋势
标准规范
参考资料