升功率(Kw/l)體現發動機品質高低主要是看動力性和經濟性, 也就是說發動機要具有較好的功率、良好的加速性和較低的燃料消耗量。 影響發動機功率和燃料消耗量的因素有很多, 其中影響最大的因素有排量、壓縮比、配氣機構。 但這只是泛指而言。 具體到發動機的比較, 由於用途、設計、材料及製造工藝的差別, 往往造成顯著差別。
有一些排量大的發動機功率不一定比排量小的發動機功率大, 例如以排量比較, 甲車是2.0升發動機最大功率是97千瓦, 乙車是2.2升發動機最大功率可能只有79千瓦。 同樣,
具體措施
升功率表示了單位氣缸工作容積的利用率, 升功率越大表示單位氣缸工作容積所發出的功率越大。 那麼, 當發動機功率一定時, 升功率越大發動機的重量利用率就越高, 相對而言發動機就越小, 材料也就越省。 升功率的高低反映出發動機設計與製造的品質。 因為升功率(N)大小主要決定於氣缸平均有效壓力(P)和轉速(n)的乘積, 即N=(P)×(n)。 提高升功率就要從提高氣缸壓力和轉速入手, 因此提高升功率的具體措施也就有:
(1)提高充氣量。 這是四衝程發動機增加熱量的首要條件,
(2)提高轉速以增加單位時間內的充氣量。 現在轎車的發動機一般都是高轉速發動機, 每分鐘轉速在5千轉以上。
(3)改善混合氣質量和燃燒過程。 採用電控燃油噴射系統, 在所有工況下混合氣的品質盡可能達到最佳, 空氣與燃油的混合地點從節氣門處移至噴油嘴處, 燃油直接與吸入的空氣混合, 從本質上改善了混合氣的均勻性。
(4)提高發動機機械效率增加有效功的輸出, 減少機械損失主要是減少零件之間的摩擦, 涉及到零件加工的精度、表面加工品質、潤滑品質、溫度控制及減少附件等。
這裡指出的是, 多氣門與2氣門設計的結構上最大差異, 就是多氣門的配氣結構複雜, 增加氣門、導管、凸輪軸搖臂等, 有些還要專門增加一支凸輪軸, 即雙頂置凸輪軸(DOHC), 這些增加的裝置必然會增加機械損失。 因此, 一些講究實際的廠家仍然在中小型汽車發動機上採用2氣門設計。 以上四點是相互關聯的, 例如發動機轉速越高引起的每次迴圈充氣量減少問題也越突出, 這就要採用增大氣門通道截面積的措施, 加大進氣門頭直徑或者採用多進氣門形式。
江南奧拓和通田閣蘿的升功率屬於最小的一類, 都只有33左右;普桑1.8的是40;高檔車大致都為50多;跑車三菱十代evo能達到148,保時捷9ff DraXster甚至達到了242.5。 越野車的就相對較低, 陸虎新發現只有34.43, 升功率比較高越野車寶馬X5也只是53.4。
擋位個數擋位個數, 是指有級齒輪變速箱所具有的擋位的數量。
手動變速箱的擋位個數多為5或6擋,而自動擋多為4-8擋,擋數越多,汽車對行使條件的適應性越好,油耗越低,但變速器也越複雜,操作不便,成本也高。在變速器的擋位元中,數字小的擋叫做低擋,數字越小,速比越大,牽引力也越大,車速越低。如一擋車速最低,但牽引力最大。數位大的擋叫做高擋,數字越大,速比越小,牽引力也越小,車速越高。如五擋變速器中,五擋車速最高,牽引力也最小。
而CVT變速箱理論上來說沒有擋位,但是為了更有駕駛樂趣,用行車電腦在CVT變速箱的連續的傳動比上取出若干個相應的值,模擬出傳統自動變速箱的動力輸出。
變速箱類型變速箱的分類為以下幾種:
手動變速箱
普通自動變速箱/普通自動變速箱帶手自一體
CVT無級變速箱/CVT帶擋位的變速箱
雙離合變速箱
AMT
序列變速箱
例如您在參數/配置頁看到的,“6擋手自一體”這個參數是指:這個車型是普通自動擋變速箱,帶有手動控制擋位功能,有6個擋位。
如果您看到“7擋CVT”,那是指的變速箱結構是CVT結構,但是帶有7個模擬擋位。
手動變速箱
寶馬7系的8擋手自一體變速箱
奧迪A4L的8擋CVT手自一體變速箱
大眾高爾夫的7擋雙離合變速箱』
MG3的5擋AMT變速箱
汽缸數汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。
排量1升以下的發動機常用三缸,1~2.5升一般為四缸發動機,3升左右的發動機一般為6缸,4升左右為8缸,5.5升以上用12缸發動機。一般來說,在同等缸徑下,缸數越多,排量越大,功率越高;在同等排量下,缸數越多,缸徑越小,轉速可以提高,從而獲得較大的升功率。設計和製造汽缸數少的發動機肯定都相對容易,因為每增加一個汽缸,相應地就要增加氣門數量,加長曲軸,增加曲軸上的平衡載荷,增加點火和噴油硬體,這些東西的增加都增加了發動機的複雜程度,直接的結果就是設計難度提高,製造成本提高,甚至連發動機控制軟體也要相應地變得更加複雜。但是在發動機用途和性能一般都是設計階段最早確定下來的參數,在衝程和缸徑都有一定限制的情況下要增加排氣量得到大馬力只有靠增加汽缸數量來實現了。所以現在的普遍設計都是單缸0.5L排氣量,4、6、8、10、12缸的發動機都有相應的常見排量。
一般發動機多採用直列四缸(L4)、直列六缸(L6)和V型六缸(V6)、V型八缸(V8)的設計結構。三缸和五缸發動機因動平衡性差,不易解決,因此使用的較少,但夏利有三缸發動機配置,在我國已停產的奧迪100轎車則使用五缸發動機。
壓縮比壓縮比的定義就是發動機混合氣體被壓縮的程度,用壓縮前的氣缸總容積與壓縮後的氣缸容積(即燃燒室容積)之比來表示。就發動機某個氣缸而言,當活塞的行程到達最低點,此時的位置點便稱為下止點,整個氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積,當活塞反向運動,到達最高點位置時,這個位置點便稱為上止點,所形成的容積為整個活塞運動行程容積最小的狀況,需計算的壓縮比就是這最大行程容積與最小容積的比值。
若發動機的壓縮比較高,壓縮時所產生的氣缸壓力與溫度相對地提高,混合氣中的汽油分子能汽化得更完全,顆粒能更細密,再加上剛才所說的渦流和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果,使得在下一刻運動中,當火花塞跳出火花時就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動作,釋放出最大的爆發能量,來成為發動機的動力輸出。反之,燃燒的時間延長,能量會耗費並增加發動機的溫度而並非參與發動機動力的輸出,所以我們就可以知道,高壓縮比的發動機就意味著可具有較大的動力輸出。
通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下,高壓縮比在10以上,相對來說壓縮比越高,發動機的動力就越大,目前所知三菱GPI發動機的壓縮比已經達到了12。
燃油選用標準
選用汽油標號的唯一標準是汽車發動機的壓縮比。一般來說,壓縮比越高的發動機,可燃性混合氣被壓縮的體積越小,動力性越足、油耗也越小。但壓縮比得有另一個指標配合,它就是汽油的抗爆性指標,亦稱辛烷值,即汽油標號。壓縮比越高的發動機,要求汽油的抗爆性指標越高,即汽油的標號也就越高。中國的汽車發動機主要是引進或參照國外標準生產,目前國外油品市場只有93、95、98這三種標號的汽油,發動機的壓縮比也是參照這三種標號而設計,所以與90號汽油匹配的發動機不多。然而現在降標用油的現象極為普遍,據測算和觀察,現在小車壓縮比大都在9.0以上,有的進口車壓縮比甚至在10.8以上,這些都應該用95號以上的汽油。
氣缸容積我們汽缸內部是活塞在往復運動來提供動力給汽車的。排量就是這個過程中活塞掃過的容積,也就是有效容積,而汽缸容積則是指汽缸的總容積,汽缸容積實際上是大於排量的(至於為什麼排量數字更大的問題,是因為排量有取整數的邏輯)。
一般汽車的壓縮比大概在10:1左右,可以這樣理解:這裡的10就是汽缸容積,而那個1則是無效容積,而它們的差9則是排量。如果我們把燃料壓縮到體積為零的話,那就是容積等於排量了,而這是不可能的。
行程發動機的活塞從一個極限位置到另一個極限位置的距離稱為一個衝程。也稱之為行程。衝程的長度對引擎的活塞速度有直接的關係,衝程變大後活塞速度也會隨之增加,機械損耗也就越大,這將直接限制了引擎的最高轉速。活塞運動均速公式為:衝程*2 / 轉速。一般引擎的活塞均速不會超過20m/s,無論引擎排氣量大小或者運作轉速範圍。活塞速度越快對於引擎壽命也越不利。
衝程有2衝程和4衝程之分
2衝程是指曲軸轉一圈即可完成一個工作迴圈,也就是完成吸氣(2衝程稱作掃氣)--壓縮--做功--排氣。這是2衝程發動機的特點。
4衝程發動機的特點是曲軸轉兩圈才完成一個工作迴圈,也就是 吸氣--壓縮--爆發--排氣(初中物理叫吸氣衝程--壓縮衝程--做功衝程--排氣衝程)。
2衝程發動機沒有氣門,利用缸套上的掃氣孔進氣。4衝程發動機有氣門,利用曲軸正時齒輪帶動正時鏈(小鏈),正時鏈帶動凸輪軸來實現氣門的開/關。同排量的2衝程發動機功率大過4衝程發動機,但4衝程發動機省油。
排量活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量;如果發動機有若干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。一般用升(L)來表示。發動機排量是最重要的結構參數之一,它比缸徑和缸數更能代表發動機的大小,發動機的許多指標都同排氣量密切相關。
如何識別汽車發動機排量:大部分國產轎車尾部都有一個由拼音字母和阿拉伯數字組成的汽車型號,其內容包括如下三部分:首部由2個或3個拼音字母組成,是識別企業名稱的代號。如紅旗轎車後面的CA代表一汽,福賴爾轎車的QC代表秦川;拼音字母的後面一般跟有4位阿拉伯數字,轎車左起首位數字為"7",中間兩位元數字就是該型號轎車的發動機排量,比如"08"就表示發動機排量為0.8升,"20"就表示2.0升,"16"則是1.6升;在表示排量的數位後面還有一位元數位表示企業自定的產品序號。
最大馬力馬力是發動機功率大小的單位;最大馬力指發動機在某一轉速所能發出的最大功率。扭矩是發動機輸出端力矩,大小單位是牛頓.米。它們的關係是:發動機功率(馬力或千瓦)=發動機扭矩(牛頓.米)×發動機轉速(轉/分鐘)馬力和千瓦都是發動機功率的單位,1千瓦=1.35馬力。
在油門開度相同的情況下,隨著發動機轉速的變化,扭矩和功率也隨之發生變化,這就是廠家提供發動機功率和扭矩特性圖。一般車輛的最大扭矩出現在3000~4000轉/分鐘的時候,然後下降;但由於“功率=扭矩×轉速”,所以功率還會隨著轉速繼續上升,大約在6000轉/分鐘的時候達到最大值。最大扭矩以後車輛一般還有一定的加速能力,因為只要發動機的扭矩能夠克服路面阻力和空氣阻力,車輛就能夠有正的加速度,直到二者平衡;而是隨著擋位的不同,這個轉速也不是固定的。其實,馬力大最高極速(Max Speed)就大;扭力大,瞬間加速的力道就大,簡單來說,起步或突然加速時會比較快。
排放標準汽車排放是指從廢氣中排出的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氫化合物和氮氧化物)、PM(微粒,碳煙)等有害氣體。
歐洲標準是由歐洲經濟委員會(ECE)的排放法規和歐共體(EEC)的排放指令共同加以實現的,排放法規由ECE參與國自願認可,排放指令是EEC或EU參與國強制實施的。汽車排放的歐洲法規(指令)標準1992年前巳實施若干階段,歐洲從1992年起開始實施歐Ⅰ(歐Ⅰ型式認證排放限值)、1996年起開始實施歐Ⅱ(歐Ⅱ型式認證和生產一致性排放限值)、2000年起開始實施歐Ⅲ(歐Ⅲ型式認證和生產一致性排放限值)、2005年起開始實施歐Ⅳ(歐Ⅳ型式認證和生產一致性排放限值)。
汽車排放的國標與歐標不一樣。國標是根據我國具體情況制定的國家標準。歐標是歐共體國家成員通行的標準。歐標略高於國標。 與國外先進國家相比,我國汽車尾氣排放法規起步較晚、水準較低。中國排放標準與歐盟對比中國輕型汽車Ⅲ、Ⅳ號排放標準在污染物排放限值上與歐Ⅲ、歐Ⅳ標準完全相同,但在實驗方法上做了一些改進,在法規格式上也與歐Ⅲ、歐Ⅳ標準有很大差別。
本標準與上述歐盟指令相比,主要對M1和M2類車型的分組,燃料的技術要求(根據中國車用燃料特點,規定了適合國情的燃油規格,將原Ⅱ型試驗(檢測怠速工況下一氧化碳排放量)修改為雙怠速試驗(測定雙怠速的CO、HC和高怠速的l值(過量空氣係數)),實施時間,附錄M"生產一致性保證要求"等內容進行了修改。
每缸氣門數缸氣門數是指發動機每個汽缸所擁有的氣門數,有兩氣門,三氣門,四氣門和五氣門幾種。
氣門是指汽缸的進氣門和排氣門。進氣門直接連接進氣歧管是發動機用來吸入混合氣(或新鮮空氣)的入口;排氣門則連接著排氣歧管,是發動機排出燃燒廢氣的出口。
作用:
進排氣的效率是決定發動機性能好壞的重要因素,當發動機正常運轉時活塞的往復運動速度是非常快的,在3000轉/分鐘的轉速下發動機完成每一個進氣或排氣行程的時間只有0.04秒,要想在這麼短的時間內吸進或排出更多的氣體就要增大進、排氣的有效面積。於是有的發動機便採用了多氣門技術。
現在人們對發動機性能指標要求越來越高以及尾氣排放法規日益嚴格,每缸2氣門(即1個進氣門,1個排氣門)這種結構已經顯得有些落伍了,現在越來越多的發動機採用每缸3氣門結構(2個進氣門,1個排氣門),或者每缸4氣門結構(即2個進氣門,2個排氣門);有的公司已經開始採用每缸5氣門結構,即3個進氣門,2個排氣門。
但是氣門數量並不是越多越好,5氣門確實可以提高進氣效率,但是結構極其複雜,加工困難,採用較少。
供油方式供油方式概念:發動機的工作需要燃燒混合氣做功,而將燃料與進入發動機的空氣混合的方式就是供油方式。汽油發動機燃油供給方式主要分化油器和燃油噴射裝置兩種。
化油器:
是傳統的汽油發動機一直廣泛採用的燃油供給方式。主要利用高速氣流將汽油霧化成極小的油滴,並與空氣充分混合,然後汽缸將混合氣吸入並點燃做工,但是化油器的控制不夠精確,在正常駕駛時不能迅速對發動機負荷的改變作出反映,調整混合氣濃度。致使發動機經常處於不充分燃燒的狀態,所以尾氣排放中有害物質含量無法滿足日益嚴格的排放法規,同時會產生較高的油耗,現在已經逐漸被淘汰掉了。
汽油噴射:
是目前汽車普遍採用的燃油供給方式。它不用化油器,而是將汽油加壓,通過高壓直接將汽油以霧狀噴入進氣管,再被吸入汽缸。由於噴嘴可以更加精確的控制噴油量,隨時調整混合氣濃度,使操作反映靈敏改善了駕駛性能。
最早的汽油噴射是單點噴射,但現在逐步被直接向每個汽缸的進氣歧管噴油的多點噴射取代。而噴射方式又分機械式和電子式兩種。分別是用機械調節和用電磁閥控制噴油嘴的開閉。由於機械調節控制空燃比的精度比電子控制的差,所以比當今的絕大多數汽油發動機都採用電子控制多點燃油噴射。
現在最新的汽油噴射技術是汽缸內直接燃油噴射,簡稱直接燃油噴射,它是模仿柴油發動機,將汽油以很高的壓力,直接噴入汽缸。可以在最佳時機向汽缸內噴入最適合的油量,進一步提高發動機的動力輸出和燃油經濟性。
相對於汽油發動機而言柴油發動機也有幾種不一樣的噴射方式:老的注塞式噴油泵體積較大,需要每個汽缸各有一跟高壓油管,在多缸(4缸以上)柴油發動機上會非常複雜,隨著柴油機在轎車上的廣泛使用,縮小柴油發動機的體積也成了工程師們的棘手問題,於是共軌柴油機誕生了,它是用一個高壓油泵代替了傳統的注塞式噴油泵,並且用一根高壓油管將所有噴油嘴連接到一起,通過電磁閥精確控制每個噴油嘴的開閉時間,不僅節省了空間,而且可以使各缸的噴油壓力一致。
現在出現了一種優於共軌噴射的新技術,叫泵噴嘴,是將油泵集成在了噴油嘴內,每個噴嘴實際上就是一個高壓油泵,直接將常壓柴油加壓噴入汽缸。它相比共軌技術而言省去了高壓油管,而以普通的常壓油管連接每個噴油嘴,降低了成本而且噴油壓力要高於共軌技術,使柴油霧化更徹底,從而改善燃燒,達到提高動力改善尾氣的目的。
氣門結構氣門是發動機的一種重要部件。氣門的作用是專門負責向發動機內輸入空氣並排出燃燒後的廢氣。
從發動機結構上,分為進氣門(inlet valve)和排氣門(exhaust valve)。進氣門的作用是將空氣吸入發動機內,與燃料混合燃燒;排氣門的作用是將燃燒後的廢氣排出並散熱。
凸輪軸
凸輪軸是活塞發動機裡的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。
凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪,用於驅動氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點,另一端與驅動輪相連接。 一般來說直列式發動機中,一個凸輪都對應一個氣門,V型發動機或水準對置式發動機則是每兩個氣門共用一個凸輪。而轉子發動機和無閥配氣發動機由於其特殊的結構,並不需要凸輪。
頂置凸輪軸(OHC)
發動機的凸輪軸安裝位置有下置、中置、頂置三種形式。轎車發動機由於轉速較快,每分鐘轉速可達5000轉以上,為保證進排氣效率,都採用進氣門和排氣門倒掛的形式,即頂置式氣門裝置。
這種裝置都適合用凸輪軸的三種安裝形式。但是,如果採用下置式或者中置式的凸輪軸,由於氣門與凸輪軸的距離較遠,需要氣門挺杆和挺柱等輔助零件,造成氣門傳動機件較多,結構複雜,發動機體積大,而且在高速運轉下還容易產生雜訊,而採用頂置式凸輪軸則可以改變這種現象。所以,現代轎車發動機一般都採用了頂置式凸輪軸,將凸輪軸配置在發動機的上方,縮短了凸輪軸與氣門之間的距離,省略了氣門的挺杆和挺柱,簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構,將發動機的結構變得更加緊湊。更重要的是,這種安裝方式可以減少整個系統往復運動的品質,提高了傳動效率。
按凸輪軸數目的多少,可分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)兩種,由於中高檔轎車發動機一般是多氣門及V型氣缸排列,需採用雙凸輪軸分別控制進排氣門,因此雙頂置凸輪軸被不少名牌發動機所採用。
可變氣門正時簡介及工作原理
發動機可變氣門正時技術的英文縮寫就是“VVT”(Variable Valve Timing),其實這種稱謂是“可變氣門正時”的通稱,而在汽車領域被普遍應用的可變氣門正時技術又因為各個廠商的自行創新或者叫法不同而多種多樣。簡單來說,可變氣門正時的原理就是根據發動機的運行情況,調整進氣、排氣的量,控制氣門開合的時間和角度,使進入的空氣量達到最佳,從而提高燃燒效率。
我們通俗點來說,四衝程汽油機分為吸氣、壓縮、做功、排氣這四步流程,由於發動機工作時的轉速很高,四衝程發動機的一個工作行程僅需千分之幾秒,這麼短促的時間往往會引起發動機進氣不足,排氣不淨,造成功率下降。因此,就需要利用氣流的進氣慣性,氣門要早開晚關,以滿足進氣充足,排氣乾淨的要求。
對於沒有可變氣門正時技術的普通發動機而言,進排氣們開閉時間都是固定的,固定不變的氣門正時卻很難顧及到發動機在不同轉速工況時的工作需要。所以,為了讓發動機根據不同的負載情況能夠自由調整“呼吸”,氣門正時的可變性就發揮出了應有的作用,這樣以來就會提升發動機的動力表現,使燃燒更有效率。
各個廠商對VVT技術稱謂不同
雖然可變氣門正時技術在各個廠商的稱謂都各不相同,但是實現的方式大多大同小異,以豐田的VVT-i技術為例,其工作原理為:系統由ECU協調控制,來自發動機各部位的感測器隨時向ECU報告運轉工況。由於在ECU中儲存有氣門最佳正時參數,所以ECU會隨時控制凸輪軸正時控制液壓閥,根據發動機轉速調整氣門的開啟時間,或提前,或滯後,或保持不變。
市面上的大部分氣門正時系統都可以實現進氣門正時在一定範圍內無級可調,而少數發動機還在排氣門也配備了VVT系統,從而在進排氣門都實現氣門正時無級可調(就是D-VVT,雙VVT技術),進一步優化了燃燒效率。
可變氣門升程技術與VVT相輔相承
簡單來講,如果氣門開啟大小(氣門升程)也可以時間可變調節的話,那麼就可以針對不同的轉速使用合適的氣門升程,從而提升發動機在各個轉速內的動力性能,這就是和VVT技術相輔相承的可變氣門升程技術。
我們最熟悉的可變氣門升程系統無疑就是本田的i-VTEC技術了,本田也是最早將可變氣門升程技術發揚光大的廠商。本田的可變氣門升程系統結構和工作原理並不複雜,工程師利用第三根搖臂和第三個凸輪即實現了看似複雜的氣門升程變化。
當發動機達到一定轉速時,系統就會控制連杆將兩個進氣搖臂和那個特殊搖臂連接為一體,此時三個搖臂就會同時被高角度凸輪驅動,而氣門升程也會隨之加大,單位時間內的進氣量更大,從而發動機動力更強。這種在一定轉速後突然的動力爆發也能夠增加駕駛樂趣,缺點則是動力輸出不夠線性。 而隨後像奧迪,三菱和豐田等廠商也都研發出了自己的可變氣門升程技術,它同樣是通過增加凸輪軸上的凸輪來實現了氣門升程的分段可調。
連續可變氣門升程技術
近幾年,日產和寶馬則以更為精巧的設計率先推出了自己的連續可變氣門升程技術,實現了氣門升程的無級可調。日產的VVEL技術為例,工程師在驅動氣門運動的搖臂增加了一組螺杆(螺栓)和螺套(螺母),螺套由一根連杆與控制杆相連,連杆又和一個搖臂和控制杆相連帶動氣門頂端的凸輪。
缸體材料缸體材料應具有足夠的強度、良好的澆鑄性和切削性,且價格要低,因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍,因為鋁合金缸體重量輕,導熱性良好,冷卻液的容量可減少。啟動後,缸體很快達到工作溫度,並且和鋁活塞熱膨脹係數完全一樣,受熱後間隙變化小,可減少衝擊雜訊和機油消耗。和鋁缸蓋熱膨脹相同,工作可減少冷熱衝擊所產生的熱應力。
最早的發動機汽缸蓋和缸體的材料一樣,都是由鑄鐵製造,但是相對於發動機缸體而言,缸蓋不需要太複雜的冷卻系統而且結構比較簡單,所以鋁被用作缸蓋材料比用作缸體材料實現的要早一些。所以有一些發動機用鋁代替鑄鐵做汽缸蓋,就出現了鑄鐵缸體鋁制缸蓋這種結構,但是現在全鋁發動機已經不再是只屬於少數大廠的特有技術,在當今的汽上越來越多的被採用。
缸徑所謂缸徑就是汽缸本體上用來讓活塞做運動的圓筒空間的直徑。
大缸徑×短衝程
大缸徑的設計,會造成引擎面積的變大,在引擎室裡會占掉比較大的地方,這是缺點,優點在於短衝程,衝程短,引擎高度就不會太高,因此可以降低整車的重心,對高速穩定度、對操控表現都有助益。
小缸徑×長衝程
相對的,“小缸徑×長衝程”的設計,好處是引擎佔用引擎室的地方不大,車頭有機會設計得較短,把寶貴的空間讓出來給乘客室,缺點是整具引擎的高度變高,車頭不容易設計得低扁,對低風阻、流線造型的設計揮灑都有阻礙,除此之外,高重心當然也會影響操控表現。
採用長衝程設計者,其峰值扭力出現的轉速會比較低,這是因為活塞每在汽缸內跑一次的衝程較長,因此產生的動力加速度較高,扭力也就容易變大。所以,採取“小缸徑×長衝程”的引擎,它的屬性就會是低轉速的扭力引擎,長處是起步加速快,缺點則是極速不高,而且因為衝程較長的緣故因此引擎運轉時的震動也比較強,要平衡較不容易。
反之,采“大缸徑×短衝程”設計的引擎,因為活塞的每個行程較短,產生的動力加速度較低,因此必須靠多跑幾次才能獲得等量的力道輸出,於是,它的屬性就會是高轉速馬力引擎,飆極速是它的專長,而起步加速要快的話,就只能靠拉高引擎轉速,不過,相對獲得的好處,是引擎運轉的震動較小,平衡容易,運轉精緻度比較容易讓消費者印象深刻。
缸蓋材料缸蓋安裝在缸體的上面,從上部密封氣缸並構成燃燒室。它經常與高溫高壓燃氣相接觸,因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用迴圈水來冷卻燃燒室等高溫部分。
缸蓋上還裝有進、排氣門座,氣門導管孔,用於安裝進、排氣門,還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。
氣缸蓋一般採用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導熱性好,有利於提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋被採用得越來越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分,燃燒室的形狀對發動機的工作影響很大,由於汽油機和柴油機的燃燒方式不同,其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。
發動機型號發動機型號是指生產廠家標注的發動機型號。
下面以寶馬發動機為例:
寶馬發動機型號有六位數,通常習慣使用前三位。第一位是英文字母,如B、M、N、S,可以視為發動機系列。常見的是M、N系列。N比M要先進,最主要的是它配置有氣門行程控制系統,M則沒有。而S則代表著M高性能版的發動機。
第二位是阿拉伯數字常見的有4、5、6、7,這幾個數,可以將它視為發動機的汽缸數,如4代表四缸發動機,5代表六缸發動機,6代表八缸發動機,7代表十二缸發動機。第三位也是阿拉伯數字,它是指同一系列、同一類型的發動機組配置級別的高低,可以視為發動機的先進程度,數位越大級別越高。
進氣形式進氣形式通常分為兩種:自然吸氣和增壓進氣,因為發動機是靠氣缸內外壓力差而使外界空氣自然吸入缸內形成可燃混合器來運轉的,所以自然進氣模式又稱為“自然吸氣”,也可以表示為“NA進氣”,一般家用轎車基本採用此種進氣形式。
但為了增大發動機功率和效率,又發明了新的進氣方式,即增壓進氣,增壓進氣簡單來講就是在進氣口前加裝“增壓風扇”通過風扇轉動強制增大發動機進氣量,空氣進氣量增大後噴油嘴根據化油器或電噴裝置控制增大噴油量從而達到加大可燃混合器濃度和燃燒度的效果來提高引擎動力,當前的增壓進氣模式主要有機械增壓和渦輪增壓兩種。
燃料形式汽車發動機的燃料形式分為:汽油、柴油、油電混合和電動四類。
我們目前見到的車大多都是以汽油和柴油為燃料。
我們通常所說的油電混合動力,即燃料(汽油,柴油)和電能的混合。利用電動馬達作為發動機的輔助動力驅動汽車。而且,輔助發動機的電動馬達可以在啟動的瞬間產生強大的動力,因此,車主可以享受更強勁的起步、加速。同時,還能實現較高水準的燃油經濟性。
最大功率轉速發動機的輸出功率同轉速關係很大,隨著轉速的增加,發動機的功率也相應提高,但是到了一定的轉速以後,功率反而呈下降趨勢。因此,發動機在達到最大功率時對應的轉速稱為最大功率轉速。一般在汽車使用說明中轉速的單位用r/min來表示,如最大功率為150馬力/5000r/min,即在每分鐘5000轉時最高輸出功率150馬力。5000轉就是該發動機的最大功率轉速。
最大扭矩轉速扭矩是發動機性能的一個重要參數,是指發動機運轉時從曲軸端輸出的平均力矩。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍,隨著轉速的提高,扭矩反而會下降。最大扭矩轉速單位為rpm,表示發動機在此轉速下出現最大扭矩。
發動機描述搜狐汽車的發動機描述是按排量、馬力、氣缸排列形式和氣缸數對發動機進行簡單的描述。
變速箱簡稱變速箱簡稱,是對變速箱形式的一種稱呼,簡稱組合為擋位元數+變速箱形式,展現形式比如:
6擋手動:擁有6個擋位的手動變速箱。
8擋手自一體:擁有8個擋位且能實現手動換擋功能的自動變速箱。
8擋CVT手自一體:能模擬8個擋位的無級變速箱。
7擋雙離合變速箱:擁有7個擋位的雙離合變速箱。
5擋AMT:擁有5個擋位的機械式自動變速箱。
電動車單速變速箱:固定齒比變速箱。
7擋ISR變速箱:擁有7個擋位的ISR變速箱。
手動變速箱的擋位個數多為5或6擋,而自動擋多為4-8擋,擋數越多,汽車對行使條件的適應性越好,油耗越低,但變速器也越複雜,操作不便,成本也高。在變速器的擋位元中,數字小的擋叫做低擋,數字越小,速比越大,牽引力也越大,車速越低。如一擋車速最低,但牽引力最大。數位大的擋叫做高擋,數字越大,速比越小,牽引力也越小,車速越高。如五擋變速器中,五擋車速最高,牽引力也最小。
而CVT變速箱理論上來說沒有擋位,但是為了更有駕駛樂趣,用行車電腦在CVT變速箱的連續的傳動比上取出若干個相應的值,模擬出傳統自動變速箱的動力輸出。
變速箱類型變速箱的分類為以下幾種:
手動變速箱
普通自動變速箱/普通自動變速箱帶手自一體
CVT無級變速箱/CVT帶擋位的變速箱
雙離合變速箱
AMT
序列變速箱
例如您在參數/配置頁看到的,“6擋手自一體”這個參數是指:這個車型是普通自動擋變速箱,帶有手動控制擋位功能,有6個擋位。
如果您看到“7擋CVT”,那是指的變速箱結構是CVT結構,但是帶有7個模擬擋位。
手動變速箱
寶馬7系的8擋手自一體變速箱
奧迪A4L的8擋CVT手自一體變速箱
大眾高爾夫的7擋雙離合變速箱』
MG3的5擋AMT變速箱
汽缸數汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。
排量1升以下的發動機常用三缸,1~2.5升一般為四缸發動機,3升左右的發動機一般為6缸,4升左右為8缸,5.5升以上用12缸發動機。一般來說,在同等缸徑下,缸數越多,排量越大,功率越高;在同等排量下,缸數越多,缸徑越小,轉速可以提高,從而獲得較大的升功率。設計和製造汽缸數少的發動機肯定都相對容易,因為每增加一個汽缸,相應地就要增加氣門數量,加長曲軸,增加曲軸上的平衡載荷,增加點火和噴油硬體,這些東西的增加都增加了發動機的複雜程度,直接的結果就是設計難度提高,製造成本提高,甚至連發動機控制軟體也要相應地變得更加複雜。但是在發動機用途和性能一般都是設計階段最早確定下來的參數,在衝程和缸徑都有一定限制的情況下要增加排氣量得到大馬力只有靠增加汽缸數量來實現了。所以現在的普遍設計都是單缸0.5L排氣量,4、6、8、10、12缸的發動機都有相應的常見排量。
一般發動機多採用直列四缸(L4)、直列六缸(L6)和V型六缸(V6)、V型八缸(V8)的設計結構。三缸和五缸發動機因動平衡性差,不易解決,因此使用的較少,但夏利有三缸發動機配置,在我國已停產的奧迪100轎車則使用五缸發動機。
壓縮比壓縮比的定義就是發動機混合氣體被壓縮的程度,用壓縮前的氣缸總容積與壓縮後的氣缸容積(即燃燒室容積)之比來表示。就發動機某個氣缸而言,當活塞的行程到達最低點,此時的位置點便稱為下止點,整個氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積,當活塞反向運動,到達最高點位置時,這個位置點便稱為上止點,所形成的容積為整個活塞運動行程容積最小的狀況,需計算的壓縮比就是這最大行程容積與最小容積的比值。
若發動機的壓縮比較高,壓縮時所產生的氣缸壓力與溫度相對地提高,混合氣中的汽油分子能汽化得更完全,顆粒能更細密,再加上剛才所說的渦流和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果,使得在下一刻運動中,當火花塞跳出火花時就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動作,釋放出最大的爆發能量,來成為發動機的動力輸出。反之,燃燒的時間延長,能量會耗費並增加發動機的溫度而並非參與發動機動力的輸出,所以我們就可以知道,高壓縮比的發動機就意味著可具有較大的動力輸出。
通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下,高壓縮比在10以上,相對來說壓縮比越高,發動機的動力就越大,目前所知三菱GPI發動機的壓縮比已經達到了12。
燃油選用標準
選用汽油標號的唯一標準是汽車發動機的壓縮比。一般來說,壓縮比越高的發動機,可燃性混合氣被壓縮的體積越小,動力性越足、油耗也越小。但壓縮比得有另一個指標配合,它就是汽油的抗爆性指標,亦稱辛烷值,即汽油標號。壓縮比越高的發動機,要求汽油的抗爆性指標越高,即汽油的標號也就越高。中國的汽車發動機主要是引進或參照國外標準生產,目前國外油品市場只有93、95、98這三種標號的汽油,發動機的壓縮比也是參照這三種標號而設計,所以與90號汽油匹配的發動機不多。然而現在降標用油的現象極為普遍,據測算和觀察,現在小車壓縮比大都在9.0以上,有的進口車壓縮比甚至在10.8以上,這些都應該用95號以上的汽油。
氣缸容積我們汽缸內部是活塞在往復運動來提供動力給汽車的。排量就是這個過程中活塞掃過的容積,也就是有效容積,而汽缸容積則是指汽缸的總容積,汽缸容積實際上是大於排量的(至於為什麼排量數字更大的問題,是因為排量有取整數的邏輯)。
一般汽車的壓縮比大概在10:1左右,可以這樣理解:這裡的10就是汽缸容積,而那個1則是無效容積,而它們的差9則是排量。如果我們把燃料壓縮到體積為零的話,那就是容積等於排量了,而這是不可能的。
行程發動機的活塞從一個極限位置到另一個極限位置的距離稱為一個衝程。也稱之為行程。衝程的長度對引擎的活塞速度有直接的關係,衝程變大後活塞速度也會隨之增加,機械損耗也就越大,這將直接限制了引擎的最高轉速。活塞運動均速公式為:衝程*2 / 轉速。一般引擎的活塞均速不會超過20m/s,無論引擎排氣量大小或者運作轉速範圍。活塞速度越快對於引擎壽命也越不利。
衝程有2衝程和4衝程之分
2衝程是指曲軸轉一圈即可完成一個工作迴圈,也就是完成吸氣(2衝程稱作掃氣)--壓縮--做功--排氣。這是2衝程發動機的特點。
4衝程發動機的特點是曲軸轉兩圈才完成一個工作迴圈,也就是 吸氣--壓縮--爆發--排氣(初中物理叫吸氣衝程--壓縮衝程--做功衝程--排氣衝程)。
2衝程發動機沒有氣門,利用缸套上的掃氣孔進氣。4衝程發動機有氣門,利用曲軸正時齒輪帶動正時鏈(小鏈),正時鏈帶動凸輪軸來實現氣門的開/關。同排量的2衝程發動機功率大過4衝程發動機,但4衝程發動機省油。
排量活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量;如果發動機有若干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。一般用升(L)來表示。發動機排量是最重要的結構參數之一,它比缸徑和缸數更能代表發動機的大小,發動機的許多指標都同排氣量密切相關。
如何識別汽車發動機排量:大部分國產轎車尾部都有一個由拼音字母和阿拉伯數字組成的汽車型號,其內容包括如下三部分:首部由2個或3個拼音字母組成,是識別企業名稱的代號。如紅旗轎車後面的CA代表一汽,福賴爾轎車的QC代表秦川;拼音字母的後面一般跟有4位阿拉伯數字,轎車左起首位數字為"7",中間兩位元數字就是該型號轎車的發動機排量,比如"08"就表示發動機排量為0.8升,"20"就表示2.0升,"16"則是1.6升;在表示排量的數位後面還有一位元數位表示企業自定的產品序號。
最大馬力馬力是發動機功率大小的單位;最大馬力指發動機在某一轉速所能發出的最大功率。扭矩是發動機輸出端力矩,大小單位是牛頓.米。它們的關係是:發動機功率(馬力或千瓦)=發動機扭矩(牛頓.米)×發動機轉速(轉/分鐘)馬力和千瓦都是發動機功率的單位,1千瓦=1.35馬力。
在油門開度相同的情況下,隨著發動機轉速的變化,扭矩和功率也隨之發生變化,這就是廠家提供發動機功率和扭矩特性圖。一般車輛的最大扭矩出現在3000~4000轉/分鐘的時候,然後下降;但由於“功率=扭矩×轉速”,所以功率還會隨著轉速繼續上升,大約在6000轉/分鐘的時候達到最大值。最大扭矩以後車輛一般還有一定的加速能力,因為只要發動機的扭矩能夠克服路面阻力和空氣阻力,車輛就能夠有正的加速度,直到二者平衡;而是隨著擋位的不同,這個轉速也不是固定的。其實,馬力大最高極速(Max Speed)就大;扭力大,瞬間加速的力道就大,簡單來說,起步或突然加速時會比較快。
排放標準汽車排放是指從廢氣中排出的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氫化合物和氮氧化物)、PM(微粒,碳煙)等有害氣體。
歐洲標準是由歐洲經濟委員會(ECE)的排放法規和歐共體(EEC)的排放指令共同加以實現的,排放法規由ECE參與國自願認可,排放指令是EEC或EU參與國強制實施的。汽車排放的歐洲法規(指令)標準1992年前巳實施若干階段,歐洲從1992年起開始實施歐Ⅰ(歐Ⅰ型式認證排放限值)、1996年起開始實施歐Ⅱ(歐Ⅱ型式認證和生產一致性排放限值)、2000年起開始實施歐Ⅲ(歐Ⅲ型式認證和生產一致性排放限值)、2005年起開始實施歐Ⅳ(歐Ⅳ型式認證和生產一致性排放限值)。
汽車排放的國標與歐標不一樣。國標是根據我國具體情況制定的國家標準。歐標是歐共體國家成員通行的標準。歐標略高於國標。 與國外先進國家相比,我國汽車尾氣排放法規起步較晚、水準較低。中國排放標準與歐盟對比中國輕型汽車Ⅲ、Ⅳ號排放標準在污染物排放限值上與歐Ⅲ、歐Ⅳ標準完全相同,但在實驗方法上做了一些改進,在法規格式上也與歐Ⅲ、歐Ⅳ標準有很大差別。
本標準與上述歐盟指令相比,主要對M1和M2類車型的分組,燃料的技術要求(根據中國車用燃料特點,規定了適合國情的燃油規格,將原Ⅱ型試驗(檢測怠速工況下一氧化碳排放量)修改為雙怠速試驗(測定雙怠速的CO、HC和高怠速的l值(過量空氣係數)),實施時間,附錄M"生產一致性保證要求"等內容進行了修改。
每缸氣門數缸氣門數是指發動機每個汽缸所擁有的氣門數,有兩氣門,三氣門,四氣門和五氣門幾種。
氣門是指汽缸的進氣門和排氣門。進氣門直接連接進氣歧管是發動機用來吸入混合氣(或新鮮空氣)的入口;排氣門則連接著排氣歧管,是發動機排出燃燒廢氣的出口。
作用:
進排氣的效率是決定發動機性能好壞的重要因素,當發動機正常運轉時活塞的往復運動速度是非常快的,在3000轉/分鐘的轉速下發動機完成每一個進氣或排氣行程的時間只有0.04秒,要想在這麼短的時間內吸進或排出更多的氣體就要增大進、排氣的有效面積。於是有的發動機便採用了多氣門技術。
現在人們對發動機性能指標要求越來越高以及尾氣排放法規日益嚴格,每缸2氣門(即1個進氣門,1個排氣門)這種結構已經顯得有些落伍了,現在越來越多的發動機採用每缸3氣門結構(2個進氣門,1個排氣門),或者每缸4氣門結構(即2個進氣門,2個排氣門);有的公司已經開始採用每缸5氣門結構,即3個進氣門,2個排氣門。
但是氣門數量並不是越多越好,5氣門確實可以提高進氣效率,但是結構極其複雜,加工困難,採用較少。
供油方式供油方式概念:發動機的工作需要燃燒混合氣做功,而將燃料與進入發動機的空氣混合的方式就是供油方式。汽油發動機燃油供給方式主要分化油器和燃油噴射裝置兩種。
化油器:
是傳統的汽油發動機一直廣泛採用的燃油供給方式。主要利用高速氣流將汽油霧化成極小的油滴,並與空氣充分混合,然後汽缸將混合氣吸入並點燃做工,但是化油器的控制不夠精確,在正常駕駛時不能迅速對發動機負荷的改變作出反映,調整混合氣濃度。致使發動機經常處於不充分燃燒的狀態,所以尾氣排放中有害物質含量無法滿足日益嚴格的排放法規,同時會產生較高的油耗,現在已經逐漸被淘汰掉了。
汽油噴射:
是目前汽車普遍採用的燃油供給方式。它不用化油器,而是將汽油加壓,通過高壓直接將汽油以霧狀噴入進氣管,再被吸入汽缸。由於噴嘴可以更加精確的控制噴油量,隨時調整混合氣濃度,使操作反映靈敏改善了駕駛性能。
最早的汽油噴射是單點噴射,但現在逐步被直接向每個汽缸的進氣歧管噴油的多點噴射取代。而噴射方式又分機械式和電子式兩種。分別是用機械調節和用電磁閥控制噴油嘴的開閉。由於機械調節控制空燃比的精度比電子控制的差,所以比當今的絕大多數汽油發動機都採用電子控制多點燃油噴射。
現在最新的汽油噴射技術是汽缸內直接燃油噴射,簡稱直接燃油噴射,它是模仿柴油發動機,將汽油以很高的壓力,直接噴入汽缸。可以在最佳時機向汽缸內噴入最適合的油量,進一步提高發動機的動力輸出和燃油經濟性。
相對於汽油發動機而言柴油發動機也有幾種不一樣的噴射方式:老的注塞式噴油泵體積較大,需要每個汽缸各有一跟高壓油管,在多缸(4缸以上)柴油發動機上會非常複雜,隨著柴油機在轎車上的廣泛使用,縮小柴油發動機的體積也成了工程師們的棘手問題,於是共軌柴油機誕生了,它是用一個高壓油泵代替了傳統的注塞式噴油泵,並且用一根高壓油管將所有噴油嘴連接到一起,通過電磁閥精確控制每個噴油嘴的開閉時間,不僅節省了空間,而且可以使各缸的噴油壓力一致。
現在出現了一種優於共軌噴射的新技術,叫泵噴嘴,是將油泵集成在了噴油嘴內,每個噴嘴實際上就是一個高壓油泵,直接將常壓柴油加壓噴入汽缸。它相比共軌技術而言省去了高壓油管,而以普通的常壓油管連接每個噴油嘴,降低了成本而且噴油壓力要高於共軌技術,使柴油霧化更徹底,從而改善燃燒,達到提高動力改善尾氣的目的。
氣門結構氣門是發動機的一種重要部件。氣門的作用是專門負責向發動機內輸入空氣並排出燃燒後的廢氣。
從發動機結構上,分為進氣門(inlet valve)和排氣門(exhaust valve)。進氣門的作用是將空氣吸入發動機內,與燃料混合燃燒;排氣門的作用是將燃燒後的廢氣排出並散熱。
凸輪軸
凸輪軸是活塞發動機裡的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。
凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪,用於驅動氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點,另一端與驅動輪相連接。 一般來說直列式發動機中,一個凸輪都對應一個氣門,V型發動機或水準對置式發動機則是每兩個氣門共用一個凸輪。而轉子發動機和無閥配氣發動機由於其特殊的結構,並不需要凸輪。
頂置凸輪軸(OHC)
發動機的凸輪軸安裝位置有下置、中置、頂置三種形式。轎車發動機由於轉速較快,每分鐘轉速可達5000轉以上,為保證進排氣效率,都採用進氣門和排氣門倒掛的形式,即頂置式氣門裝置。
這種裝置都適合用凸輪軸的三種安裝形式。但是,如果採用下置式或者中置式的凸輪軸,由於氣門與凸輪軸的距離較遠,需要氣門挺杆和挺柱等輔助零件,造成氣門傳動機件較多,結構複雜,發動機體積大,而且在高速運轉下還容易產生雜訊,而採用頂置式凸輪軸則可以改變這種現象。所以,現代轎車發動機一般都採用了頂置式凸輪軸,將凸輪軸配置在發動機的上方,縮短了凸輪軸與氣門之間的距離,省略了氣門的挺杆和挺柱,簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構,將發動機的結構變得更加緊湊。更重要的是,這種安裝方式可以減少整個系統往復運動的品質,提高了傳動效率。
按凸輪軸數目的多少,可分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)兩種,由於中高檔轎車發動機一般是多氣門及V型氣缸排列,需採用雙凸輪軸分別控制進排氣門,因此雙頂置凸輪軸被不少名牌發動機所採用。
可變氣門正時簡介及工作原理
發動機可變氣門正時技術的英文縮寫就是“VVT”(Variable Valve Timing),其實這種稱謂是“可變氣門正時”的通稱,而在汽車領域被普遍應用的可變氣門正時技術又因為各個廠商的自行創新或者叫法不同而多種多樣。簡單來說,可變氣門正時的原理就是根據發動機的運行情況,調整進氣、排氣的量,控制氣門開合的時間和角度,使進入的空氣量達到最佳,從而提高燃燒效率。
我們通俗點來說,四衝程汽油機分為吸氣、壓縮、做功、排氣這四步流程,由於發動機工作時的轉速很高,四衝程發動機的一個工作行程僅需千分之幾秒,這麼短促的時間往往會引起發動機進氣不足,排氣不淨,造成功率下降。因此,就需要利用氣流的進氣慣性,氣門要早開晚關,以滿足進氣充足,排氣乾淨的要求。
對於沒有可變氣門正時技術的普通發動機而言,進排氣們開閉時間都是固定的,固定不變的氣門正時卻很難顧及到發動機在不同轉速工況時的工作需要。所以,為了讓發動機根據不同的負載情況能夠自由調整“呼吸”,氣門正時的可變性就發揮出了應有的作用,這樣以來就會提升發動機的動力表現,使燃燒更有效率。
各個廠商對VVT技術稱謂不同
雖然可變氣門正時技術在各個廠商的稱謂都各不相同,但是實現的方式大多大同小異,以豐田的VVT-i技術為例,其工作原理為:系統由ECU協調控制,來自發動機各部位的感測器隨時向ECU報告運轉工況。由於在ECU中儲存有氣門最佳正時參數,所以ECU會隨時控制凸輪軸正時控制液壓閥,根據發動機轉速調整氣門的開啟時間,或提前,或滯後,或保持不變。
市面上的大部分氣門正時系統都可以實現進氣門正時在一定範圍內無級可調,而少數發動機還在排氣門也配備了VVT系統,從而在進排氣門都實現氣門正時無級可調(就是D-VVT,雙VVT技術),進一步優化了燃燒效率。
可變氣門升程技術與VVT相輔相承
簡單來講,如果氣門開啟大小(氣門升程)也可以時間可變調節的話,那麼就可以針對不同的轉速使用合適的氣門升程,從而提升發動機在各個轉速內的動力性能,這就是和VVT技術相輔相承的可變氣門升程技術。
我們最熟悉的可變氣門升程系統無疑就是本田的i-VTEC技術了,本田也是最早將可變氣門升程技術發揚光大的廠商。本田的可變氣門升程系統結構和工作原理並不複雜,工程師利用第三根搖臂和第三個凸輪即實現了看似複雜的氣門升程變化。
當發動機達到一定轉速時,系統就會控制連杆將兩個進氣搖臂和那個特殊搖臂連接為一體,此時三個搖臂就會同時被高角度凸輪驅動,而氣門升程也會隨之加大,單位時間內的進氣量更大,從而發動機動力更強。這種在一定轉速後突然的動力爆發也能夠增加駕駛樂趣,缺點則是動力輸出不夠線性。 而隨後像奧迪,三菱和豐田等廠商也都研發出了自己的可變氣門升程技術,它同樣是通過增加凸輪軸上的凸輪來實現了氣門升程的分段可調。
連續可變氣門升程技術
近幾年,日產和寶馬則以更為精巧的設計率先推出了自己的連續可變氣門升程技術,實現了氣門升程的無級可調。日產的VVEL技術為例,工程師在驅動氣門運動的搖臂增加了一組螺杆(螺栓)和螺套(螺母),螺套由一根連杆與控制杆相連,連杆又和一個搖臂和控制杆相連帶動氣門頂端的凸輪。
缸體材料缸體材料應具有足夠的強度、良好的澆鑄性和切削性,且價格要低,因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍,因為鋁合金缸體重量輕,導熱性良好,冷卻液的容量可減少。啟動後,缸體很快達到工作溫度,並且和鋁活塞熱膨脹係數完全一樣,受熱後間隙變化小,可減少衝擊雜訊和機油消耗。和鋁缸蓋熱膨脹相同,工作可減少冷熱衝擊所產生的熱應力。
最早的發動機汽缸蓋和缸體的材料一樣,都是由鑄鐵製造,但是相對於發動機缸體而言,缸蓋不需要太複雜的冷卻系統而且結構比較簡單,所以鋁被用作缸蓋材料比用作缸體材料實現的要早一些。所以有一些發動機用鋁代替鑄鐵做汽缸蓋,就出現了鑄鐵缸體鋁制缸蓋這種結構,但是現在全鋁發動機已經不再是只屬於少數大廠的特有技術,在當今的汽上越來越多的被採用。
缸徑所謂缸徑就是汽缸本體上用來讓活塞做運動的圓筒空間的直徑。
大缸徑×短衝程
大缸徑的設計,會造成引擎面積的變大,在引擎室裡會占掉比較大的地方,這是缺點,優點在於短衝程,衝程短,引擎高度就不會太高,因此可以降低整車的重心,對高速穩定度、對操控表現都有助益。
小缸徑×長衝程
相對的,“小缸徑×長衝程”的設計,好處是引擎佔用引擎室的地方不大,車頭有機會設計得較短,把寶貴的空間讓出來給乘客室,缺點是整具引擎的高度變高,車頭不容易設計得低扁,對低風阻、流線造型的設計揮灑都有阻礙,除此之外,高重心當然也會影響操控表現。
採用長衝程設計者,其峰值扭力出現的轉速會比較低,這是因為活塞每在汽缸內跑一次的衝程較長,因此產生的動力加速度較高,扭力也就容易變大。所以,採取“小缸徑×長衝程”的引擎,它的屬性就會是低轉速的扭力引擎,長處是起步加速快,缺點則是極速不高,而且因為衝程較長的緣故因此引擎運轉時的震動也比較強,要平衡較不容易。
反之,采“大缸徑×短衝程”設計的引擎,因為活塞的每個行程較短,產生的動力加速度較低,因此必須靠多跑幾次才能獲得等量的力道輸出,於是,它的屬性就會是高轉速馬力引擎,飆極速是它的專長,而起步加速要快的話,就只能靠拉高引擎轉速,不過,相對獲得的好處,是引擎運轉的震動較小,平衡容易,運轉精緻度比較容易讓消費者印象深刻。
缸蓋材料缸蓋安裝在缸體的上面,從上部密封氣缸並構成燃燒室。它經常與高溫高壓燃氣相接觸,因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用迴圈水來冷卻燃燒室等高溫部分。
缸蓋上還裝有進、排氣門座,氣門導管孔,用於安裝進、排氣門,還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。
氣缸蓋一般採用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導熱性好,有利於提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋被採用得越來越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分,燃燒室的形狀對發動機的工作影響很大,由於汽油機和柴油機的燃燒方式不同,其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。
發動機型號發動機型號是指生產廠家標注的發動機型號。
下面以寶馬發動機為例:
寶馬發動機型號有六位數,通常習慣使用前三位。第一位是英文字母,如B、M、N、S,可以視為發動機系列。常見的是M、N系列。N比M要先進,最主要的是它配置有氣門行程控制系統,M則沒有。而S則代表著M高性能版的發動機。
第二位是阿拉伯數字常見的有4、5、6、7,這幾個數,可以將它視為發動機的汽缸數,如4代表四缸發動機,5代表六缸發動機,6代表八缸發動機,7代表十二缸發動機。第三位也是阿拉伯數字,它是指同一系列、同一類型的發動機組配置級別的高低,可以視為發動機的先進程度,數位越大級別越高。
進氣形式進氣形式通常分為兩種:自然吸氣和增壓進氣,因為發動機是靠氣缸內外壓力差而使外界空氣自然吸入缸內形成可燃混合器來運轉的,所以自然進氣模式又稱為“自然吸氣”,也可以表示為“NA進氣”,一般家用轎車基本採用此種進氣形式。
但為了增大發動機功率和效率,又發明了新的進氣方式,即增壓進氣,增壓進氣簡單來講就是在進氣口前加裝“增壓風扇”通過風扇轉動強制增大發動機進氣量,空氣進氣量增大後噴油嘴根據化油器或電噴裝置控制增大噴油量從而達到加大可燃混合器濃度和燃燒度的效果來提高引擎動力,當前的增壓進氣模式主要有機械增壓和渦輪增壓兩種。
燃料形式汽車發動機的燃料形式分為:汽油、柴油、油電混合和電動四類。
我們目前見到的車大多都是以汽油和柴油為燃料。
我們通常所說的油電混合動力,即燃料(汽油,柴油)和電能的混合。利用電動馬達作為發動機的輔助動力驅動汽車。而且,輔助發動機的電動馬達可以在啟動的瞬間產生強大的動力,因此,車主可以享受更強勁的起步、加速。同時,還能實現較高水準的燃油經濟性。
最大功率轉速發動機的輸出功率同轉速關係很大,隨著轉速的增加,發動機的功率也相應提高,但是到了一定的轉速以後,功率反而呈下降趨勢。因此,發動機在達到最大功率時對應的轉速稱為最大功率轉速。一般在汽車使用說明中轉速的單位用r/min來表示,如最大功率為150馬力/5000r/min,即在每分鐘5000轉時最高輸出功率150馬力。5000轉就是該發動機的最大功率轉速。
最大扭矩轉速扭矩是發動機性能的一個重要參數,是指發動機運轉時從曲軸端輸出的平均力矩。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍,隨著轉速的提高,扭矩反而會下降。最大扭矩轉速單位為rpm,表示發動機在此轉速下出現最大扭矩。
發動機描述搜狐汽車的發動機描述是按排量、馬力、氣缸排列形式和氣缸數對發動機進行簡單的描述。
變速箱簡稱變速箱簡稱,是對變速箱形式的一種稱呼,簡稱組合為擋位元數+變速箱形式,展現形式比如:
6擋手動:擁有6個擋位的手動變速箱。
8擋手自一體:擁有8個擋位且能實現手動換擋功能的自動變速箱。
8擋CVT手自一體:能模擬8個擋位的無級變速箱。
7擋雙離合變速箱:擁有7個擋位的雙離合變速箱。
5擋AMT:擁有5個擋位的機械式自動變速箱。
電動車單速變速箱:固定齒比變速箱。
7擋ISR變速箱:擁有7個擋位的ISR變速箱。