当前位置: 气缸 >> 气缸优势 >> 引擎开发秘史H型多气缸引擎的疯狂计划
当世界诞生了第一颗内燃机发动机之后,人们就开始不断增加气缸数量和排气量,以当时所知道的有限的科技来提升内燃机的马力表现。不过,发动机的排量越大、气缸数量越多结构越复杂,虽然性能是有提升,但不可避免的体积也更大。虽然对于普通乘用车来说这个影响并不会非常大,但对于讲求性能的跑车乃至是赛车,这个缺点就变得非常明显。过长的引擎会严重影响车身的重量分布和布局。当时常见的气缸分布通常都是直列引擎、V型引擎乃至水平对向引擎等形式,这类形式的引擎体积压缩能力都并不强,于是大家希望能够制造一种体积更小的多汽缸型引擎,于是H型引擎就应运而生。
图:H型的引擎,实质上是将两副度V型发动机“叠”在一起,再通过中间的连接机构将动力集中输出。早期主要使用于对引擎长度较敏感的飞机上,英国的BRM也将这种形式的引擎放到了F1赛车上。
顾名思义,H型引擎就是从引擎正面看呈H型的引擎排列方式(不是水平对向四汽缸)。从结构上看,H型引擎就是将两副度V型发动机“叠”在一起,再通过中间的连接机构将动力输出连接起来。上下两副引擎可以看作是两套完整的引擎,因为包括曲轴连杆和配气机构等等都是上下独立的,只是共用中缸。虽然这种机构相比于传统布局的发动机多了中间的连接部分,体积会更大,但因为将引擎叠起来的做法,相同气缸数量的引擎总长比传统布局的几种形式都短。因此这种引擎布局非常适合那些气缸数量相当多的引擎,譬如H16和H24就是最常见的H型引擎布局。
图:两副度V型引擎在运行上说可以是完全独立的,包括冷却系统、配气机构、供油和点火等部分均服务于上下两副引擎。
这种引擎的诞生就是为了配合那种对引擎长度非常敏感的交通工具。H型引擎首次是在年开始应用于螺旋桨飞机上(那时候还没有喷气式飞机)。除了能继续应用多气缸引擎以确保发动机输出以外,更短的H型引擎也有助于缩短机头的长度,对飞机的整体配重布局都更有利。
图:H型引擎主要用于多气缸引擎上,最常见的就是H16和H24,能比传统的直列和V型排列节省更多的空间,但实质正体体积未见减少。在飞机上,这类型的引擎对于飞机的布局有较大的帮助。
将H型引擎应用在汽车上的,就是《汽缸数的战争车用16气缸引擎开发史话》介绍过的英国著名赛车公司BRM(BritishRacingMotor),也是唯一将H型引擎放在F1赛车上的厂商。在、和年三个赛季,BRM投入一副名为BRMP75的3公升H型16气缸引擎到F1赛场上。除了BRM自己的F1赛车(BRMP83、BRMP)以外,LOTUS车队也使用这副引擎,在、两个赛季搭载在其Lotus43F1赛车上。虽然使用了多达16个气缸的引擎,但因为引擎长度较短,足以放在驾驶者的身后。早期的32气门引擎最大马力在10,转的时候爆发出高达匹,后期改进的64气门型号则提升至匹,重量也从早期的公斤缩减到公斤。
图:BRM是制造多气缸引擎的痴迷者,之前已经介绍过其V16发动机。而这副H16发动机也是在这类超多气缸发动机应用在汽车和赛车上的尝试之一。
图:在一副普通V8和V12引擎的长度内,布置3公升16气缸发动机并成功安装在F1赛车上,也只有BRM会想出这种疯狂的尝试。
图:引擎异常复杂,零部件众多,导致这副引擎的可靠性并不高。而且PowerBand较窄,重量较大,在F1赛车中反而没有让更多的气缸发挥其优势。
虽然说,H型引擎能在更紧凑的长度内放下更多的气缸,从而通过提升转速压榨最大马力。但和当时与Ferrari、Honda和Weslake的V12引擎,还有Cosworth的V8引擎相比,P75引擎非常复杂。引擎同时使用两套独立的水箱、水泵,供油系统和分电器,部件比常规布局的引擎多。而且引擎零件过于复杂带来的副作用就是可靠性低下,容易发生问题,而且引擎内部功率消耗较大,重量和实际体积也不占优,作为赛车来说是不可忽视的劣势。另外,这类高转速引擎最直接的问题就是Powerband实在太窄,在赛事中很难发挥到最大功率的效果。
图:BRM这副代号P75的H16引擎主要搭载在BRMP83和BRMP两台F1赛车上,在年-年三个赛季服役。
图:要辨认这副引擎,除了其吸气部分的喇叭嘴在两边各8个的标志以外,一副发动机拥有四组排气管也是最大的特征之一。
图:H16引擎比其他V型和水平对向机器重心更高,且重量大,导致车尾的惯性太大,操控上需要更细腻的技巧。
图:除了BRM自己的赛车以外,LOTUS49也在和两个赛季搭载了BRM的H16气缸发动机。
图:依然是四组排气管。
图:一个名为BroughSuperiorGoldenDream的摩托车品牌,在年曾经推出一款使用1,ccH4发动机的摩托车。
图:根据缸盖的点火位置和配气机构,可以知道这四组气缸是H型的排列方式。
从结构上看H型布局引擎在飞机上有较好的表现,但用在赛车上却带来了另外一个缺点。因为整体结构上H型引擎是两副度V型引擎叠在一起的缘故,造成了引擎的重心偏高。另外,为了保持足够的离地距离,引擎也被迫被抬高。因此在赛车上,其表现并不算好。除了飞机和四轮汽车上,历史上也有摩托车使用了H型的发动机,也算是这类引擎的另一种尝试。这类型引擎的推出是因为当时在发动机燃效还相当低的时候,想办法提升发动机功率的不成功的尝试。现在在发动机燃效普遍上升的情况下,这类引擎行驶形式已经销声匿迹。
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