发动机的所有气缸均按同一角度并排成一个平面,只使用一个气缸盖,结构相对简单。
直列发动机,一般缩写为L,比如L4就代表直列4缸。直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面,并且只使用了一个气缸盖,同时其缸体和曲轴的结构也相对简单,好比气缸们站成了一列纵队。
直列三缸发动机一般用在1升以下的微型车上。它结构简单,维修方便,制造成本也低,重量轻,比较省油。如果一台直列三缸机能达到一台直列四缸机的动力性能,那当然是三缸机要好些。
作为比较传统的直列四缸发动机,就是将四个气缸排成“一路纵队”,所以也叫单排直列式。优点就是结构简单,加工容易,生产价格便宜,维护方便,冷却条件好。但是缺点是发动机高度较高,长度较长。这样会影响车辆的设计外观。所以,基本上都是以四缸的为主。
不管是横式还是纵式,都是直列四缸发动机发展的结果,各有各的优点和缺点。不管怎样,由于现在车型的设计都是以中小排量为主,所以直列四缸发动机仍旧可以纵横天下。
L5型发动机介于L4与L6之间,L4型发动机外形尺寸小巧,L6型发动机则运转平稳,如果把他们二者进行折中,发动机的排量不大不小,如在2升出头,用L5型发动机应是不错的选择,我国长春一汽曾生产过的奥迪100也是用L5型发动机。由于L5型发动机存在很难解决的平衡问题,容易引起振动,因此L5型发动机现已不多见,只知道现在沃尔沃S60)、XC90)等还在用L5型发动机。
L6型发动机现在主要用在前置发动机后轮驱动方式的汽车上。从平衡角度来讲,L6比L4、L5,甚至V6的平衡性都要好。出于此原因,当机盖子下面的空间足够大时,就可以考虑采用L6型发动机,这也是宝马沃尔沃等中高级车仍使用L6型发动机的主要原因之一,现在宝马的每个系列几乎都有L6型发动机。(常见车型:宝马335i、沃尔沃S80 3.0T6等)
最小的直列四缸发动机是1961年Carol轻型车,排气量仅有358cc,这种发动机除了顶置气门的都很平常。但是,大部分的直列四缸发动机排量都在1升以上。也有达到范围上限2.5升的量产汽车。大一点(有4.3升)也见之于竞赛用和轻型卡车用发动机,尤其是柴油动力发动机。公认的使用平衡轴的是保时捷3.0 L (2990 cc)直列四缸发动机Porsche 968,最大的非柴油动力直列四缸发动机是装配1961年Pontiac Tempest的195 3.2 L (3188 cc)发动机。
1913年,Jules Goux驾驶着一辆标致赢得了印第安纳波利斯500大奖赛。这个赛车的发动机就是由Ernest Henry设计的直列四缸发动机。这个设计的特色是第一次采用了顶置双凸轮和4个气门每个循环,因而作为赛车用发动机深具影响力。直到今天也是赛车用直列四缸发动机的结构标准。
这辆标致后来卖给了美国人“Wild Bob” Burman,他在1915年拆了这个发动机。因为标致无法在一战期间研发出新的发动机,Burman要求亨利米勒造一个新的发动机。于是亨利同约翰爱德华、Fred Offenhauser一同创造出Peugeot-INSPIRE)d直列四缸发动机。这个版本的发动机是1976年以前第一个能一次跑完500英里。它的商标先是Miller后来又变成了是Offenhauser。
另一个在赛车史上占有重要地位的直列四缸发动机是由Aurelio Lampredi设计的法拉利发动机。这个发动机最初是为法拉利 500按照F2、排量2升的标准设计的,最终却是以排量2.5升的F1赛车法拉利 625完工的。跑车当中排量有达到3.4升的Ferrari 860 Monza。
另外一个很成功的直列四缸发动机是Coventry Climax,它是由Walter Hassan原始设计的。它是1.5升的formula 2 发动机。后来改进成了2495cc FPF,并赢得了一次F1冠军,这辆车的底盘是CoopeR汽车公司的底盘。
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