發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)全面介紹

    或許你對(duì)各種車(chē)型了解已經(jīng)到了出神入化的地步，甭管什么車(chē)，只要看一眼車(chē)燈，關(guān)于這輛車(chē)的概念化常識(shí)便會(huì)像水銀瀉地一般在記憶里汩汩流出。但這只是膚淺的理解，也許你并未真正懂得汽車(chē)的含義。要想真正的理解汽車(chē)，你必須向更深的層次探索，譬如發(fā)動(dòng)機(jī)。這就好比要看一個(gè)人，首先要看他是否有一顆善良的心一樣。
　　如果你承認(rèn)自己是一個(gè)車(chē)迷，那么你對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)就肯定不會(huì)陌生。因?yàn)樗鼘?duì)于汽車(chē)而言簡(jiǎn)直是太重要了，以至于我們無(wú)法忽視它的存在。不過(guò)，絕大多數(shù)人對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的了解是很難用“精通”來(lái)形容的，其實(shí)這也很正常。因?yàn)椋�就連許多被稱作“專(zhuān)家”的業(yè)內(nèi)人士也不見(jiàn)得把每一款發(fā)動(dòng)機(jī)都說(shuō)得入木三分。
　　其實(shí)，了解發(fā)動(dòng)機(jī)才是了解汽車(chē)的充要條件。換句話說(shuō)，你只有了解了發(fā)動(dòng)機(jī)才算真正了解了汽車(chē)。我們?cè)凇笆澜纭狈秶鷥?nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了一次“地毯式的搜索”，之后將各式各樣的發(fā)動(dòng)機(jī)網(wǎng)羅在一起，形成了這篇“搜索引擎”。我們的目的只有一個(gè)——通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)全方位的介紹以及對(duì)比，讓您可以更系統(tǒng)更全面的了解并掌握有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的知識(shí)。
　　引擎常識(shí)
　　簡(jiǎn)單上講發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油（柴油）的熱能，通過(guò)在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體，氣體膨脹時(shí)推動(dòng)活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這是發(fā)動(dòng)機(jī)最基本原理。發(fā)動(dòng)機(jī)所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換服務(wù)的，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)伴隨著汽車(chē)走過(guò)了100多年的歷史，無(wú)論是在設(shè)計(jì)上、制造上、工藝上還是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未變，這是一個(gè)富于創(chuàng)造的時(shí)代，那些發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者們，不斷地將最新科技與發(fā)動(dòng)機(jī)融為一體，把發(fā)動(dòng)機(jī)變成一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)到近乎完善的程度。
　　發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)
　　現(xiàn)代高科技在發(fā)動(dòng)機(jī)上得到完美的體現(xiàn)，一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上。如V12、V8、V6發(fā)動(dòng)機(jī)：它們均指氣缸排列成V型，這種發(fā)動(dòng)機(jī)充分利用動(dòng)力學(xué)原理，具有良好的平穩(wěn)性，增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量，降低發(fā)動(dòng)機(jī)高度。如：Audi A8 6.0使用W12-12缸V型排列發(fā)動(dòng)機(jī)，BENZS600使用V12-12缸IV型排列發(fā)動(dòng)機(jī)等。
　　一般情況下，按照排量大小的不同發(fā)動(dòng)機(jī)分為3缸、4缸、6缸、8缸幾種類(lèi)型。目前1.3L-2.3L排量的車(chē)大多采用直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便；2.5L以上的排量一般采用多缸設(shè)計(jì)，其中有直列6缸，如寶馬；也有呈一定角度分兩邊排列的V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，可有效果降低震動(dòng)和噪音，如別克車(chē)系；一般來(lái)說(shuō)排量越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就越高。但現(xiàn)在也有些小排量的車(chē)通過(guò)渦輪增壓、多氣門(mén)、可變正時(shí)器等技術(shù)來(lái)提高功率。
　　發(fā)動(dòng)機(jī)的性能
　　發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)也就是最能體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作能力的參數(shù)，主要包括：排量、最大功率、最大扭矩。
　　排量往往與發(fā)動(dòng)機(jī)功率聯(lián)系在一起，排量的大小影響著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的高低，通常也把它作為劃分高、中、低檔車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)。活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，這樣往復(fù)運(yùn)動(dòng)必然有一個(gè)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，活塞從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)所掃過(guò)的氣缸容積，稱為單缸排量，所有氣缸排量總和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。最大功率與最大扭矩最容易混淆的兩個(gè)概念，有人認(rèn)為車(chē)的功率越大，力就越大，其實(shí)不然。同樣300匹馬力，在跑車(chē)上可以讓車(chē)跑到250公里／小時(shí)以上的速度，但在一部貨柜車(chē)上，可能最多只有150公里／小時(shí)的速度，但它能拖動(dòng)30-40噸重的貨柜。這里面的奧秘就在于兩部車(chē)的扭矩有很大的不同，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，功率表現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速，在發(fā)動(dòng)機(jī)性能曲線圖上，隨著轉(zhuǎn)速上升而明顯上升，它決定了車(chē)子能跑多快，扭矩不一定在高轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)揮，在曲線圖上較為平直，它可以決定車(chē)行駛時(shí)的力量，包括加速性。
　　在解讀發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)，需要注意的是，不要單看功率有多大，同時(shí)也要看到扭力參數(shù)，并注意當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于最大功率、最大扭矩時(shí)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然以轉(zhuǎn)速值稍低為好。
　　V10引擎的基本特征
　　1.是用鈦合金螺栓把離合器殼固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上。
　　2.向發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣噴射系統(tǒng)供氣的碳纖維氣罐，位于車(chē)手頭部上方。
　　3.引擎配氣系統(tǒng)中，每個(gè)汽缸有4個(gè)氣門(mén)。
　　4.發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴是用整塊金屬加工出來(lái)的。
　　5.凸輪軸現(xiàn)在由齒輪驅(qū)動(dòng)，而1989年RS1雷諾V10的輪軸是用皮帶驅(qū)動(dòng)的。
　　6 配氣系統(tǒng)已經(jīng)不用氣門(mén)彈簧，氣門(mén)現(xiàn)在是用壓縮空氣控制的。
　　7.為了盡量不用鋼管，汽缸壁內(nèi)部鑄進(jìn)了油和水的循環(huán)通道。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部使用什么材料？
　　鋁是當(dāng)今一級(jí)方程式賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)使用最普遍的材料。在80年代，鑄鐵已全部被較輕的鋁取代。鋁還取代了鎂，因?yàn)殒V接觸水會(huì)腐蝕。只有必須承受強(qiáng)大作用力的運(yùn)動(dòng)件才用鋼來(lái)制造。材料基本分配如下：
　　鋁：63%（汽缸蓋、機(jī)油盤(pán)、活塞）
　　鋼：29.5%（凸輪軸、曲輪、定時(shí)齒輪）
　　鎂：1.5%（油泵殼）
　　碳素纖維：1%（空氣罐、線圈罩）
　　鈦：5%（連桿、緊固件）
　　制造一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)需要150名以上的職工，其中28名工程師、20名制圖員、35名發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械師、8名電子專(zhuān)家、20名機(jī)械工和裝配工、4名系統(tǒng)工程師、6名臺(tái)架實(shí)驗(yàn)技術(shù)員、15人從事采購(gòu)、生產(chǎn)和檢驗(yàn)，另有15人為管理人員。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)：這些年來(lái)，一級(jí)方程式發(fā)動(dòng)機(jī)變得更緊湊、更輕和更省油。同時(shí)，功率增加，渦輪增壓在1977～1988年達(dá)到了巔峰。當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括寶馬、保時(shí)捷、雷諾、法拉利和本田的核實(shí)功率達(dá)到1200馬力以上。這種發(fā)動(dòng)機(jī)改變了一級(jí)方程式車(chē)賽的面貌。1977年沒(méi)有人相信1.5升的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)能擊敗3升的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。這也許是一級(jí)方程式最好的發(fā)動(dòng)機(jī)吧。
　　名詞解釋
　　我們明確一下和發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的幾個(gè)概念
　　活塞止點(diǎn)與行程：
　　a)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極端位置稱為止點(diǎn)。活塞離曲軸放置中心最遠(yuǎn)位置稱為上止點(diǎn)，離曲軸放置中心的位置稱為下止點(diǎn)。
　　b)上下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞的行程。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，相當(dāng)于活塞移動(dòng)一個(gè)行程。
　　排量
　　a)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的容積不斷變化。當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)位置時(shí)，活塞頂部與氣缸蓋內(nèi)表面所形成的空間稱為燃燒室。這個(gè)空間容積稱為燃燒室容積。
　　b)活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所通過(guò)的空間容積稱為氣缸排量，如果發(fā)動(dòng)機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。
　　c)當(dāng)活塞在下止點(diǎn)位置時(shí)，活塞頂上部的全部氣缸容積稱為氣缸總?cè)莘e。
　　壓縮比
　　a)氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值稱為壓縮比。壓縮比表示了活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。
　　b)壓縮比越大，氣體在氣缸內(nèi)受壓縮的程度越大，壓縮終點(diǎn)氣體的壓力和溫度越高，功率越大，但壓縮比太高容易出現(xiàn)爆震。
　　c)壓縮比是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。由于燃料性質(zhì)不同，不同類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)壓縮比有不同的要求。柴油機(jī)要求較大的壓縮比，一般在12-29之間，而汽油機(jī)的壓縮比較小，在6-11之間。
　　SOHC
　　根據(jù)凸輪軸位置數(shù)量劃分的發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型，SOHC表示單頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，適用于2氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)。
　　DOHC
　　DOHC表示雙頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，適用于多氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)。通常發(fā)動(dòng)機(jī)每缸有2個(gè)氣門(mén)，近幾年來(lái)也不斷出現(xiàn)了4氣門(mén)、5氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)，這無(wú)疑為提高發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣效率功率開(kāi)辟了途徑。此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)，并可適當(dāng)降低高轉(zhuǎn)速時(shí)的燃油消耗。
　　Turbo
　　即渦輪增壓，其簡(jiǎn)稱為T(mén)，一般在車(chē)尾標(biāo)有1.8T、2.8T等字樣。渦輪增壓有單渦輪增壓和雙渦輪增壓，我們通常指的渦輪增壓是指廢氣渦輪增壓，一般通過(guò)排放的廢氣驅(qū)動(dòng)葉輪帶動(dòng)泵輪，將更多空氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。
　　VTEC
　　在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的雅閣轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)就是采用了VTEC技術(shù)，“VTEC”為英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System”的縮寫(xiě)，中文意思為“可變氣門(mén)正時(shí)及升程電子控制系統(tǒng)”。VTEC是可變進(jìn)氣門(mén)控制技術(shù)，通過(guò)改變進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度來(lái)改變進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。
　　整個(gè)VTEC系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)控制，ECU接收發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器(包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車(chē)速、水溫等)的參數(shù)并進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)度和時(shí)間。
　　VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)是每缸4氣門(mén)（2進(jìn)2排），不同的是凸輪與搖臂的數(shù)目及控制方法，是世界上第一個(gè)能同時(shí)控制氣門(mén)開(kāi)閉時(shí)間及升程等兩種不同情況的氣門(mén)控制系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的氣門(mén)正時(shí)和氣門(mén)升程系統(tǒng)，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率和性能。本田公司在它的幾乎所有的車(chē)型當(dāng)中都使用了VTEC技術(shù)，從高性能跑車(chē)S2000到混合動(dòng)力汽車(chē)INSIGHT，都采用了VTEC技術(shù)。
　　電子油門(mén)技術(shù)
　　電子油門(mén)取消了傳統(tǒng)油門(mén)拉線，通過(guò)油門(mén)踏板傳感器，微電腦對(duì)節(jié)氣門(mén)進(jìn)行控制，反應(yīng)更靈敏，控制更精確。
　　多段式可變進(jìn)氣歧管技術(shù)
　　通過(guò)電腦控制進(jìn)氣管長(zhǎng)度，滿足低速時(shí)提供大的扭矩，高速時(shí)提供大的功率。
　　F.I.R.E
　　F.I.R.E意指“一體化發(fā)動(dòng)機(jī)”，在意大利、巴西、土耳其等國(guó)均有生產(chǎn)，每年產(chǎn)量達(dá)數(shù)百萬(wàn)臺(tái)，是一種技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)型發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛地應(yīng)用在菲亞特的各種經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)上。
　　以裝載在菲亞特派力奧轎車(chē)188A4000發(fā)動(dòng)機(jī)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量1242ml，壓縮比為9.5±0.2 1。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)ECU為意大利瑪瑞利公司Magneti Marelli?IAW 59F多點(diǎn)電噴系統(tǒng)。采用靜電點(diǎn)火、順序噴射、無(wú)回油供油系統(tǒng)及雙氧傳感器技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)排放水平輕松超過(guò)歐洲2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)并提高了整車(chē)的安全性。這個(gè)系統(tǒng)具有以下功能：調(diào)節(jié)噴油時(shí)間、控制點(diǎn)火提前角、控制散熱器電子風(fēng)扇、控制和管理怠速、控制冷啟動(dòng)補(bǔ)償、自診斷及自學(xué)習(xí)，并具有跛行功能。
　　VVT-i
　　近年生產(chǎn)的豐田轎車(chē)，包括最新的威姿大都裝配了標(biāo)注有“VVT-i”字樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。VVT-i，是英文“Variable Valve Timing intake”的縮寫(xiě)，意思是“智能可變配氣正時(shí)”。由于采用電子控制單元（ECU）控制，因此豐田起了一個(gè)好聽(tīng)的中文名稱叫“智慧型可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)主要控制進(jìn)氣門(mén)凸輪軸，又多了一個(gè)小尾巴“i”，就是英文“Intake”（進(jìn)氣）的代號(hào)。這些就是“VVT-i”的字面含義了。
　　VVT-i是一種控制進(jìn)氣凸輪軸氣門(mén)正時(shí)的裝置，它通過(guò)調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角配氣正時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣的排放。而豐田在2000年發(fā)表的全新一代Celica則進(jìn)一步地發(fā)展了VVT-i引擎，創(chuàng)造出新一代的VVTL-i引擎，它也用類(lèi)似Honda VTEC的原理，比原來(lái)VVT-i引擎上的凸輪軸多了可以切換大小不同角度的凸輪，也利用“搖臂”的機(jī)置來(lái)決定是否頂?shù)礁呓腔蛐〗嵌鹊耐馆啠�而作到“可連續(xù)式”地改變引擎的正時(shí)，重疊時(shí)間與“兩階段式”的升程。VVTL-i結(jié)合了VVT-i的連續(xù)式可變正時(shí)與重疊角，與VTEC式的凸輪軸切換，而首先達(dá)到第一具可以說(shuō)是“近似”完美的引擎，VVT-i加入可以變化valve升程后的新引擎VVTL-i，果然在性能版的Celica身上有超過(guò)每公升100hp以上的實(shí)力，1.8升的它能有180hp/7800rpm的超強(qiáng)實(shí)力，而且它還保有扭力曲線高而平原式的表現(xiàn)，0-96km/hr。應(yīng)該說(shuō)VVTL-i是Toyota劃時(shí)代的力作。
　　VDE
　　可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)（VDE），并準(zhǔn)備裝在福特公司以后生產(chǎn)的轎車(chē)和卡車(chē)上，以進(jìn)一步改善汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性。這種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)最適合于多汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。例如對(duì)12缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，采用這種技術(shù)后，等于裝了兩個(gè)獨(dú)立的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)駕駛的需要讓一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而讓另一臺(tái)處在怠速狀態(tài)。這樣，就可以隨時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量，從而減少燃油的消耗。