?——【·前言·】——?
汽缸是发动机产生动力的地方，燃料在这儿燃烧然后变成机械能，来带动汽车。这就说明，汽缸越多，动力就越足。一般汽车的汽缸数量可能是四个、六个或者八个。
这些不一样类型的发动机布局，在汽缸的排列上有区别，不过内燃机的基本原理都能通用。这些发动机的设计和功能形式差别挺多，有直列的，有 V 型的，也有平型的。
在这篇文章里会把各种发动机的布局还有它们的优点、缺点详细地说一说。
?——【·单缸发动机·】——?
单缸发动机起步，它就是那种只有一个汽缸的活塞发动机。通常来讲，这种发动机在摩托车、滑板车、卡丁车以及全地形车上能见到。单缸发动机有四冲程的，也有两冲程的。
卡尔·本茨搞出来的首个汽油发动机是个单缸两冲程的，在 1879 年头回运行。单缸发动机价钱更低，由于汽缸周边通风更顺溜，空气冷却一般对单缸发动机更管用。
因为单缸发动机有着更大的缸径跟行程，所以在转速比较低的时候就能产生更高的扭矩，这就让它更适用于承载很重的东西以及那些在低转速下需要高扭矩的应用。
另一方面，双缸发动机在高转速时能产生更多功率，不过在低端扭矩输出方面有所牺牲。这种情况更适合运动型摩托车，因为这类摩托车的轻量化组件起初得费更大劲去提升负载和起步，可最终在高转速下性能会更好。
多数用在机动车上的单缸发动机是用汽油的，走的是四冲程循环的路子，不过呢，柴油单缸发动机也会在静止应用中使用。单缸发动机里，活塞还有其他组件的尺寸，相对其容积重量来讲比较重。
活塞在汽缸里上下活动的时候，会出现一种不平衡的力。主要和次要的这种不平衡力会留在引擎里面，然后就造成了振动。主要不平衡力当中的一小部分（差不多 85%到 90%）能够靠在曲轴上加配重去平衡，这些配重一般在连杆的末端。
在一些情形里，用上了特别极端的手段，比如说在某些设备里装一个虚拟的连杆。这虚拟连杆跟同一个曲轴连着，和活塞一块儿干活，而虚拟连杆的另外一头又连着一个带重量的摇臂。从理论上讲，这样能把主活塞的重量给平衡了，进而让振动变小。
这种设置能让发动机转速更高，进而带来更多动力。那些平衡装置会削弱单缸发动机在重量轻和复杂度低上的优势。动力传递不平衡往往意味着单缸发动机得有比能相比的多缸发动机更重的飞轮，致使发动机转速变化比较慢。
?——【·直列发动机·】——?
直列发动机就是那种所有气缸都排成一溜儿，没有啥偏移的内燃机。这种发动机设计不复杂，一般都被叫做 I 型发动机，常见的有 4 缸、6 缸和 8 缸的配置。
8 个气缸排成一排，这太长啦，在大多数发动机舱里都没法儿适应。它们被用在了不少轻型、中型还有重型的商用车辆、土方机械、火车头，就连航空领域也在用。
直列式发动机要比水平对置或者 V 型发动机好制造些，这是因为气缸组跟曲轴能在一块铸造件上弄出来，用的气缸头和凸轮轴更少。直列式发动机重量分布挺均匀，能保持最优平衡，它体积也小，所以需要的空间相对不大，价格也相对便宜。
宝马出名就靠高性能的直列六缸发动机。这几年呢，四缸直列发动机因为经济实惠、省油还能减排，被广泛运用。直列式发动机设计简单，制造容易，个头小，所以占的空间相对也小。
和 V8 还有 V6 发动机一对比，直列式气缸发动机刚性不足，容易过热。跟其他种类相较，它重心偏高，路上碰到凸起就会有挺大的噪音。
?——【·V型发动机·】——?
V 型发动机属于常见的发动机类型，它的气缸是 V 形排列的。这发动机由两个气缸组构成，一般来说，两个气缸组的气缸数量相同，并且每个气缸组都和一个公共曲轴相连。
在如今大多数的汽车里，要是气缸数超过了四个，多半会是 V 型排列。像常见的 V6、V8、V10 或者 V12 就是这样。因为有两个气缸组，进气和排气能恰当分开，所以 V 型发动机运行起来特别平稳、平衡。
要是气缸数增多，V型排列的好处就更明显，而且因为它长度短，所以比直列式更紧凑。和不常见的那种平坦发动机相比，V型发动机更窄、更高，重心也更高。
不同发动机中，气缸组之间的 V 角度差别挺大，有的发动机这 V 角度是 180 度，跟平坦发动机的角度一样。
比如说几款法拉利的 V12 发动机，而另外一些用的是较小的 V 角度，像 V4 以及大众 VR6 发动机，它推出时的夹角是 15 度，还有一个单独的气缸头，两个缸行都用这个头。
V12 发动机能实现完美的一次和二次平衡，它的每个缸行就如同一个单独的直列六缸发动机，自身就有着绝佳的一次和二次平衡。凭借恰当的 V 夹角，V12 发动机便能拥有完美平衡，而且 V 发动机的紧凑特点很适合高端跑车。
高端超级摩托车用的是 V4 设计，轿车、跑车还有 SUV 一般用 V6 和 V8 设计。V 发动机因为零部件不少，所以成本也许会更高。
因为设计复杂，汽车制造商造 V 发动机很困难，而且冷却对 V 发动机来说也是个问题。零部件多会让发动机变重，燃油效率往往也不高，所以配 V 发动机的车一般都是豪华和运动型的。
?——【·平对置发动机·】——?
平对置发动机指的是水平放置活塞的发动机，从 1890 年代就有了。平对置发动机属于 180 度的 V 型发动机，跟其他 V 型发动机差不多。
每对气缸共用一个曲轴销，所以要是一个活塞往里走，另一个活塞就往外走。两个相对的活塞会朝着相同方向动，不过其中一个在压缩，另一个在燃烧。一个活塞会在上止点，另一个则在下止点。
比起常见的直列发动机，平对置发动机的一次平衡更好，振动也就少了。平对置发动机平衡绝佳是出了名的，能给跑车带来高性能和动力，不用担心振动问题。而且它们重心低，能让车辆的空气动力学性能变好。
另外，就因为它水平对置的这个特性，平对置发动机冷却起来相对轻松些。不过这类发动机的毛病是更宽，占的地方大。而且发动机头在汽车侧面，维修跟保养可能也会有麻烦。
平对置发动机不是说所有水平对置发动机都算，只有那种高度比较低的扁平对置发动机，才能叫“平对置发动机”。平对置发动机属于水平对置式的内燃发动机，它的设计是在中央旋转曲轴的两边各有对置的气缸。
在活塞开始运动的时候，每一对对置活塞的行程都一样，左边活塞压缩，右边活塞也跟着压缩；第二个活塞燃烧，第二个活塞也就燃烧，就这么个情况类推下去。当下，只有保时捷、斯巴鲁和丰田这几家能提供平对置发动机。
保时捷 911 老是装着平对置发动机，现在的车型系列存在好多六缸的版本或者扁平六缸发动机。而保时捷 718 Boxster、718 Cayman 以及 718 Spyder 用的是四缸水平对置发动机，也叫扁平四缸发动机。
当下所有的斯巴鲁发动机全是四缸水平对置式的，跟斯巴鲁 BRZ 差不多的丰田 86 用的也是扁平四缸发动机。水平对置发动机能给活塞带来不错的旋转平衡，所以振动比较小。
另外，它重心低，对维持车辆的稳定和操控很有好处。但平对置发动机个头大，占地方多，维护起来又难费用又高，生产的周期也比较长。
?——【·W型发动机·】——?
W 型发动机属于活塞发动机，有三个或者四个气缸组共用同一根曲轴，从前面瞧是 W 形的。因为外观像箭头，有三排气缸的 W 型发动机还被叫做“宽箭头发动机”。
W 型发动机不常见，一般来说比 AV 型发动机要短些也宽些。在常规的 V 型发动机里，V 的角度大概在 60 到 90 度，可 V 型和 W 型发动机的夹角差不多是 15 度，所以很难看清狭窄角度的 V 型或者 W 型发动机每个块之间的区分。
W 型发动机在重型豪华车和超级跑车里用得挺广泛，原因是占的空间小，动力还更足。这些年，W 型发动机有 3 缸、6 缸、8 缸、12 缸和 16 缸这些配置。最大的 W30 曾经在二战时被用在了谢尔曼坦克上。
大众汽车股份有限公司（VAG）承担着大规模生产 W 型发动机的任务。W 型发动机属于 V 型发动机的升级版，它尺寸紧凑，让发动机也更紧凑，不过得用更多部件来维系。这些多出来的部件，导致汽车制造商大规模生产有困难，所以 W 型发动机很罕见。
?——【·旋转活塞发动机·】——?
旋转发动机是个挺特别的构想，马自达已经把它给造出来了。这是德国工程师费利克斯·万克尔发明的，它是由一个呈三叶形的三角形转子构成的，侧面是曲线状，在椭圆形的空间里偏心转动。
转子依靠外部与内部的齿轮装在曲轴上。旋转发动机有着和活塞发动机类似的点火系统以及燃料输送系统。Wankel 旋转发动机运用的是四冲程燃烧循环，这跟四冲程活塞发动机所用的循环一样，只是实现的途径全然不同。
比起活塞往复发动机，旋转发动机在耐久性能、操作以及维护的简便性上，往往表现更出色。它还有别的优点，像部件数量不多，Wankel 设计很平滑，又紧凑又轻便，而且因为没有活塞，也不是垂直安装的，重心特别低，所以车辆的操控和乘坐都特别稳。
比起内联或者 V 型排列，它们要紧凑得多。但 Wankel 发动机存在问题，就是容易费油，排放也不好。而且它们得常保养，修理费用还很高，所以现在汽车行业没人用旋转发动机。
最后配备 Wankel 旋转发动机的车型是马自达 RX-8，不过这车型在 2012 年就停产了。RX-8 主要是由于燃油效率和排放的问题才被舍弃的。没燃烧的燃料以及燃烧了的油，都会让旋转式发动机出现严重的排放问题，而这排放问题也是 RX-8 停产的原因之一。
?——【·辐射发动机·】——?
辐射发动机属于往复式的内燃机，这气缸是从中心曲轴往外呈放射状分布的，跟轮辐似的。1901 年，CM Manly 造出了一款水冷的五缸雷达发动机。
在燃气涡轮发动机占据主导地位之前，辐射配置在飞机发动机领域是挺常见的。辐射发动机对飞机来说有好些优点，能产生不少动力。就像 B-17 轰炸机上用的那种典型辐射发动机，有九个气缸，排量是 1800 立方英寸，能达到 1200 RPM。
辐射发动机跟其他四冲程发动机在工作原理上差不多，零件也有相似的，可结构和设计却不一样。每个气缸都要经历进气、压缩、爆发以及排气这四个冲程。
辐射发动机的气缸从顶部起按顺时针来编号，头一个气缸编的是 1 号，这第一个气缸的连杆直接连着曲轴，属于主连杆，其余气缸的连杆则连在主连杆周边的枢轴点上。
每个辐射发动机的气缸数量都是奇数，而且是交替点火的，像五缸发动机就按 1、3、5、2、4 这样的顺序点火，七缸发动机则按 1、3、5、7、2、4、6 来点火。虽说这类发动机主要在航空领域用，但辐射发动机可不是只能装在飞机上。在过去，有坦克、汽车或者摩托车也配备过辐射发动机。
?——【·X型发动机·】——?
X 型发动机是外国的一种活塞发动机，它的四排缸都在共同的曲轴周围。从前面看，这些气缸组成了一个 X 形，这种 X8 的布局引起了亨利·福特的关注。
1920 年的时候，他搞了个秘密项目要造这种发动机，可 X8 最后被发现有毛病，福特到 1926 年就彻底不干这个项目了。
1926 年，帕卡德汽车公司弄出了 Packard x - 2775，这是一款美国搞实验用的液冷飞机发动机。这发动机有一个单独的曲轴箱，还有四排六缸发动机，差不多是个 X 形的布局。
这发动机是由两个 V12 发动机构成的，其中一个是竖着的，另一个是倒着的，它们都用同一个曲轴箱。X 型发动机还有个例子，那就是劳斯莱斯秃鹫发动机。
它是英国在二战前不久搞出来的一款航空发动机，由劳斯莱斯有限公司负责设计跟制造。秃鹫发动机采用了少见的 X-24 布局，这布局用了两个劳斯莱斯猎鹰 V12 发动机。
劳斯莱斯的鹘鹰 V12 发动机，又叫双排或者双行星发动机，是由两个直列发动机装在一起构成的，每个发动机都有自己单独的曲轴，然后它们都连到了共用的输出轴上。从前面瞅，这发动机的样子就像字母“U”。
还有别的变种 U 型发动机，像正方形 4 发动机，这是由两个 U 型发动机构成的，差不多就等于四个一起干活的直列发动机来共用某些零件。U 型发动机布局的主要好处在于能和它的基础直列发动机共用常见的部件。
另外，要是两个曲轴朝着相反的方向转动，每个气缸行里旋转部件的陀螺效应就会彼此抵消。埃德里·布加迪在 1916 年设计出了第一款 U 型发动机，也就是布加迪 U16 飞机发动机，它有 16 个气缸，排量达 24.3 升。
1931 年，Aerial Square for Motorcycle 采用了一个正方形的 4 发动机。1985 年，铃木 RG500 以及几款相关的赛车摩托车用上了一款水冷的 4 缸 U 型发动机。
?——【·H型发动机·】——?
H 型发动机属于一种发动机的配置，其气缸要么垂直要么水平排列成 H 型，从前面瞧就跟字母“H”似的。这种发动机是由两个有着独立曲轴的平型发动机构成的，一般通过齿轮连在一个共同的输出轴那里。
H 型发动机的设计能让它变窄，能在又长又紧凑的空间里用，能靠大量气缸产生大量牵引力。因为是平型的结构，所以机械平衡性能好，振动也小。
不过，H 型发动机比较重，重心也高，这一方面是由于一个曲轴在另一个曲轴上头，另一方面是发动机得高于地面，好给排气管留出充足的地方。最成功的 H 型发动机是起初的 Napier dagger，而最有名的是 Napier saber 系列。
Lotus 43 方程式赛车装的是 16 缸 H 型的发动机，1970 年代动力船比赛用的则是 8 缸 H 型发动机。
外国的对置活塞发动机，它有两排气缸是直接相对的，中间安着曲轴。两组气缸的活塞全都和单个曲轴相连。
?——【·结语·】——?
理论上说，对置活塞发动机效率高有优势，这是因为没有气缸头，散热系统热量损失不多，压力和温度更低，产生的污染物数量就少了。另外，两个气缸之间的联合冲程比较长，能让燃料燃烧得更充分，这样废物生成量就进一步降低了。
主要的毛病在于两个相对的活塞动力得靠齿轮传动连在一块儿，这就加重了重量，也让结构更复杂了，要是跟用单个曲轴当动力输出的传统活塞发动机一对比的话。
您觉得这些发动机布局咋样？您的车是哪种布局，在评论里跟我讲讲。
?——【·参考文献·】——?
1. 王立凯所著的《旋转活塞发动机冷却系统设计与热力学分析》，由哈尔滨工业大学出版社于 2012 年出版。
2.柴建宇所著的《辐射发动机流场数值模拟及性能分析》，由兵器工业出版社于 2015 年出版。
3.孙长江所著的《Wankel 发动机的燃烧控制及排放特性研究》，是由西安交通大学出版社于 2011 年出版的。
4. 何清平所著的《对置活塞发动机的研究与应用》，由机械工业出版社于 2004 年出版。
5.刘丽的《H型发动机设计及其应用研究》，发表于北京交通大学学报，时间是 2009 年。
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