科普贴：一文看懂V型四缸 直列四缸 十字曲轴的设计意图

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经常有车友问骠骑府，什么叫做十字曲轴？直列四缸机与V四发动机各有何优劣？设计出发点是什么？

十字曲轴在雅马哈的车型上比较常见，例如雅马哈R1。这种称谓是相对于直列四缸发动机的平面曲轴而言。

首先说明一点，雅马哈所谓的十字曲轴四缸发动机也是并列（直列）四缸机，只是在曲轴相位角上与传统的并列（直列）四缸发动机使用的平面曲轴不同而已。下图为雅马哈的十字曲轴的实物图。

从曲轴侧面看，每两个曲拐之间的夹角90度而不180度，所以看到的轮廓像“十”字，这就是十字曲轴名称的来由。

由于每个气缸点火之间的曲轴夹角为90度，因此在圆周为360度的曲轴旋转周期内，他的点火密度分布更均匀，因而在震动上更小，同时由于十字曲轴的曲轴相位更近，也将原本的动力死角错开，所以相比于平面曲轴而言，他的扭力输出更加的线型，这就是雅马R1喜欢使用十字曲轴的原因。当然，缺点也是有的，由于点火间隔时间短，很容易产生排气干扰，因而凡是十字曲轴的发动机（不仅仅是摩托车），他的声浪一般都不太好听，没有平面曲轴悦耳。另外由于每缸是单独一个点火和供油系统，结构更复杂，因而在成本上会高于普通平面曲轴。

上图为十字曲轴与并列（直列）四缸发动机惯用的平面曲轴，因为从侧面看，曲轴的曲拐之间夹角为180度，是一条直线，因而称之为平面曲轴。

这种曲轴的相位角是每缸点火的夹角180度，当点火时，一个缸下来的同时另一个缸正好在压缩，由于下行活塞的惯性力矩会大于上行活塞的惯性力矩，因而在震动上会大于十字曲轴，同时180度的曲轴夹角也会导致动力死角产生（什么叫动力死角参考单缸发动机的偏置汽缸技术），因而平面曲轴的发动机在扭力输出上没有十字曲轴那么线型可控。优点当然也有，首先平面曲轴的声浪悦耳，很纯净的啸叫声。

例如本田CBR1000RR就是采用的平面曲轴，你可以听听他的声浪和雅马哈R1的声浪区别。另外因为平面曲轴的四缸发动机是以每两个缸为一组点火供油系统，结构上更简单更可靠，成本也相对来说要低。

V4发动机是以两个气缸为一组呈V型布局，脑补下哈雷的V2发动机每侧再增加一个气缸。这种布局的四缸发动机是顶级赛事用车里面普遍被公认为比较理想的动力布局，但是成本高昂，只有那些有实力的厂商才能玩得起，例如本田，杜卡迪，阿普利亚和KTM等等。

他不像并列（直列）四缸机那样四个气缸共用一组曲轴和缸盖，缸体，因而在制造成本和难度上远远大于那些传统直列四缸机器。

与V4布局的发动机相比，并列四缸发动机占用空间更小，结构更紧凑，不占用后方的摇臂悬挂等部件的空间，而且排气管出气方向单一，容易布置。但是缺点是会导致车辆重心过于靠前，另外并列四缸机的宽度会远远大于V4发动机布局，车身没有V4布局的车型纤瘦，导致弯道内的下压倾角不会有V4布局的四缸机车型更低，简单说就是倾角没有V4车型大，不利于更快速的劈弯。

另外较大的发动机宽度在风阻系数上会更大，也不利于高速冲刺。因此，采取哪种发动机布局，是一个全面平衡的结果，各有利弊，正如同风冷发动机与水冷发动机一样，尽管水冷发动机在高性能摩托车上面相当普及一样，小排量通路车和踏板车一样也是风冷发动机的天下。

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