發(fā)動機技術(shù)全面介紹

    或許你對各種車型了解已經(jīng)到了出神入化的地步，甭管什么車，只要看一眼車燈，關(guān)于這輛車的概念化常識便會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的含義。要想真正的理解汽車，你必須向更深的層次探索，譬如發(fā)動機。這就好比要看一個人，首先要看他是否有一顆善良的心一樣。
　　如果你承認自己是一個車迷，那么你對發(fā)動機就肯定不會陌生。因為它對于汽車而言簡直是太重要了，以至于我們無法忽視它的存在。不過，絕大多數(shù)人對發(fā)動機的了解是很難用“精通”來形容的，其實這也很正常。因為，就連許多被稱作“專家”的業(yè)內(nèi)人士也不見得把每一款發(fā)動機都說得入木三分。
　　其實，了解發(fā)動機才是了解汽車的充要條件。換句話說，你只有了解了發(fā)動機才算真正了解了汽車。我們在“世界”范圍內(nèi)對發(fā)動機進行了一次“地毯式的搜索”，之后將各式各樣的發(fā)動機網(wǎng)羅在一起，形成了這篇“搜索引擎”。我們的目的只有一個——通過對發(fā)動機全方位的介紹以及對比，讓您可以更系統(tǒng)更全面的了解并掌握有關(guān)發(fā)動機的知識。
　　引擎常識
　　簡單上講發(fā)動機就是一個能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)，即將汽油（柴油）的熱能，通過在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體，氣體膨脹時推動活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，這是發(fā)動機最基本原理。發(fā)動機所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換服務(wù)的，雖然發(fā)動機伴隨著汽車走過了100多年的歷史，無論是在設(shè)計上、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，這是一個富于創(chuàng)造的時代，那些發(fā)動機設(shè)計者們，不斷地將最新科技與發(fā)動機融為一體，把發(fā)動機變成一個復(fù)雜的機電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動機性能達到近乎完善的程度。
　　發(fā)動機的分類
　　現(xiàn)代高科技在發(fā)動機上得到完美的體現(xiàn)，一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在發(fā)動機上。如V12、V8、V6發(fā)動機：它們均指氣缸排列成V型，這種發(fā)動機充分利用動力學(xué)原理，具有良好的平穩(wěn)性，增大發(fā)動機排量，降低發(fā)動機高度。如：Audi A8 6.0使用W12-12缸V型排列發(fā)動機，BENZS600使用V12-12缸IV型排列發(fā)動機等。
　　一般情況下，按照排量大小的不同發(fā)動機分為3缸、4缸、6缸、8缸幾種類型。目前1.3L-2.3L排量的車大多采用直列四缸發(fā)動機，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便；2.5L以上的排量一般采用多缸設(shè)計，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)動機，可有效果降低震動和噪音，如別克車系；一般來說排量越大，發(fā)動機的功率就越高。但現(xiàn)在也有些小排量的車通過渦輪增壓、多氣門、可變正時器等技術(shù)來提高功率。
　　發(fā)動機的性能
　　發(fā)動機性能參數(shù)也就是最能體現(xiàn)發(fā)動機工作能力的參數(shù)，主要包括：排量、最大功率、最大扭矩。
　　排量往往與發(fā)動機功率聯(lián)系在一起，排量的大小影響著發(fā)動機功率的高低，通常也把它作為劃分高、中、低檔車的標(biāo)準(zhǔn)。活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)上下運動，這樣往復(fù)運動必然有一個最高點和最低點，活塞從最低點到最高點所掃過的氣缸容積，稱為單缸排量，所有氣缸排量總和稱為發(fā)動機排量。最大功率與最大扭矩最容易混淆的兩個概念，有人認為車的功率越大，力就越大，其實不然。同樣300匹馬力，在跑車上可以讓車跑到250公里／小時以上的速度，但在一部貨柜車上，可能最多只有150公里／小時的速度，但它能拖動30-40噸重的貨柜。這里面的奧秘就在于兩部車的扭矩有很大的不同，簡單來說，功率表現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速，在發(fā)動機性能曲線圖上，隨著轉(zhuǎn)速上升而明顯上升，它決定了車子能跑多快，扭矩不一定在高轉(zhuǎn)速時發(fā)揮，在曲線圖上較為平直，它可以決定車行駛時的力量，包括加速性。
　　在解讀發(fā)動機參數(shù)時，需要注意的是，不要單看功率有多大，同時也要看到扭力參數(shù)，并注意當(dāng)發(fā)動機處于最大功率、最大扭矩時的轉(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)動機上。
　　2.向發(fā)動機的空氣噴射系統(tǒng)供氣的碳纖維氣罐，位于車手頭部上方。
　　3.引擎配氣系統(tǒng)中，每個汽缸有4個氣門。
　　4.發(fā)動機的噴油嘴是用整塊金屬加工出來的。
　　5.凸輪軸現(xiàn)在由齒輪驅(qū)動，而1989年RS1雷諾V10的輪軸是用皮帶驅(qū)動的。
　　6 配氣系統(tǒng)已經(jīng)不用氣門彈簧，氣門現(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)部鑄進了油和水的循環(huán)通道。發(fā)動機內(nèi)部使用什么材料？
　　鋁是當(dāng)今一級方程式賽車發(fā)動機使用最普遍的材料。在80年代，鑄鐵已全部被較輕的鋁取代。鋁還取代了鎂，因為鎂接觸水會腐蝕。只有必須承受強大作用力的運動件才用鋼來制造。材料基本分配如下：
　　鋁：63%（汽缸蓋、機油盤、活塞）
　　鋼：29.5%（凸輪軸、曲輪、定時齒輪）
　　鎂：1.5%（油泵殼）
　　碳素纖維：1%（空氣罐、線圈罩）
　　鈦：5%（連桿、緊固件）
　　制造一臺發(fā)動機需要150名以上的職工，其中28名工程師、20名制圖員、35名發(fā)動機機械師、8名電子專家、20名機械工和裝配工、4名系統(tǒng)工程師、6名臺架實驗技術(shù)員、15人從事采購、生產(chǎn)和檢驗，另有15人為管理人員。渦輪增壓發(fā)動機：這些年來，一級方程式發(fā)動機變得更緊湊、更輕和更省油。同時，功率增加，渦輪增壓在1977～1988年達到了巔峰。當(dāng)時最先進的發(fā)動機，包括寶馬、保時捷、雷諾、法拉利和本田的核實功率達到1200馬力以上。這種發(fā)動機改變了一級方程式車賽的面貌。1977年沒有人相信1.5升的渦輪增壓發(fā)動機能擊敗3升的自然吸氣式發(fā)動機。這也許是一級方程式最好的發(fā)動機吧。
　　名詞解釋
　　我們明確一下和發(fā)動機相關(guān)的幾個概念
　　活塞止點與行程：
　　a)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動的兩個極端位置稱為止點�；钊�離曲軸放置中心最遠位置稱為上止點，離曲軸放置中心的位置稱為下止點。
　　b)上下止點之間的距離稱為活塞的行程。曲軸轉(zhuǎn)動半圈，相當(dāng)于活塞移動一個行程。
　　排量
　　a)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的容積不斷變化。當(dāng)活塞位于上止點位置時，活塞頂部與氣缸蓋內(nèi)表面所形成的空間稱為燃燒室。這個空間容積稱為燃燒室容積。
　　b)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(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。
　　c)當(dāng)活塞在下止點位置時，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移動到上止點時，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)動機的一個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。由于燃料性質(zhì)不同，不同類型的發(fā)動機對壓縮比有不同的要求。柴油機要求較大的壓縮比，一般在12-29之間，而汽油機的壓縮比較小，在6-11之間。
　　SOHC
　　根據(jù)凸輪軸位置數(shù)量劃分的發(fā)動機類型，SOHC表示單頂置凸輪軸發(fā)動機，適用于2氣門發(fā)動機。
　　DOHC
　　DOHC表示雙頂置凸輪軸發(fā)動機，適用于多氣門發(fā)動機。通常發(fā)動機每缸有2個氣門，近幾年來也不斷出現(xiàn)了4氣門、5氣門發(fā)動機，這無疑為提高發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時的進氣效率功率開辟了途徑。此類發(fā)動機適用于高速發(fā)動機，并可適當(dāng)降低高轉(zhuǎn)速時的燃油消耗。
　　Turbo
　　即渦輪增壓，其簡稱為T，一般在車尾標(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，一般通過排放的廢氣驅(qū)動葉輪帶動泵輪，將更多空氣送入發(fā)動機，從而提高發(fā)動機的功率，同時降低發(fā)動機的燃油消耗。
　　VTEC
　　在國內(nèi)生產(chǎn)的雅閣轎車發(fā)動機就是采用了VTEC技術(shù)，“VTEC”為英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System”的縮寫，中文意思為“可變氣門正時及升程電子控制系統(tǒng)”。VTEC是可變進氣門控制技術(shù)，通過改變進氣門開度來改變進氣量，提高發(fā)動機扭矩。
　　整個VTEC系統(tǒng)由發(fā)動機電子控制單元(ECU)控制，ECU接收發(fā)動機傳感器(包括轉(zhuǎn)速、進氣壓力、車速、水溫等)的參數(shù)并進行處理，輸出相應(yīng)的控制信號，通過電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動機在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進氣門的開度和時間。
　　VTEC發(fā)動機是每缸4氣門（2進2排），不同的是凸輪與搖臂的數(shù)目及控制方法，是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統(tǒng)。通過計算機控制的氣門正時和氣門升程系統(tǒng)，可以大大提高發(fā)動機的燃燒效率和性能。本田公司在它的幾乎所有的車型當(dāng)中都使用了VTEC技術(shù)，從高性能跑車S2000到混合動力汽車INSIGHT，都采用了VTEC技術(shù)。
　　電子油門技術(shù)
　　電子油門取消了傳統(tǒng)油門拉線，通過油門踏板傳感器，微電腦對節(jié)氣門進行控制，反應(yīng)更靈敏，控制更精確。
　　多段式可變進氣歧管技術(shù)
　　通過電腦控制進氣管長度，滿足低速時提供大的扭矩，高速時提供大的功率。
　　F.I.R.E
　　F.I.R.E意指“一體化發(fā)動機”，在意大利、巴西、土耳其等國均有生產(chǎn)，每年產(chǎn)量達數(shù)百萬臺，是一種技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定的經(jīng)濟型發(fā)動機，廣泛地應(yīng)用在菲亞特的各種經(jīng)濟型轎車上。
　　以裝載在菲亞特派力奧轎車188A4000發(fā)動機為例，發(fā)動機排氣量1242ml，壓縮比為9.5±0.2 1。發(fā)動機控制系統(tǒng)ECU為意大利瑪瑞利公司Magneti Marelli?IAW 59F多點電噴系統(tǒng)。采用靜電點火、順序噴射、無回油供油系統(tǒng)及雙氧傳感器技術(shù)，使發(fā)動機排放水平輕松超過歐洲2號標(biāo)準(zhǔn)并提高了整車的安全性。這個系統(tǒng)具有以下功能：調(diào)節(jié)噴油時間、控制點火提前角、控制散熱器電子風(fēng)扇、控制和管理怠速、控制冷啟動補償、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，包括最新的威姿大都裝配了標(biāo)注有“VVT-i”字樣的發(fā)動機。VVT-i，是英文“Variable Valve Timing intake”的縮寫，意思是“智能可變配氣正時”。由于采用電子控制單元（ECU）控制，因此豐田起了一個好聽的中文名稱叫“智慧型可變氣門正時系統(tǒng)”。該系統(tǒng)主要控制進氣門凸輪軸，又多了一個小尾巴“i”，就是英文“Intake”（進氣）的代號。這些就是“VVT-i”的字面含義了。
　　VVT-i是一種控制進氣凸輪軸氣門正時的裝置，它通過調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角配氣正時進行優(yōu)化，從而提高發(fā)動機在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的動力性、燃油經(jīng)濟性，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，它也用類似Honda VTEC的原理，比原來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”的機置來決定是否頂?shù)礁呓腔蛐〗嵌鹊耐馆�，而作到“可連續(xù)式”地改變引擎的正時，重疊時間與“兩階段式”的升程。VVTL-i結(jié)合了VVT-i的連續(xù)式可變正時與重疊角，與VTEC式的凸輪軸切換，而首先達到第一具可以說是“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身上有超過每公升100hp以上的實力，1.8升的它能有180hp/7800rpm的超強實力，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VVTL-i是Toyota劃時代的力作。
　　VDE
　　可變排量發(fā)動機（VDE），并準(zhǔn)備裝在福特公司以后生產(chǎn)的轎車和卡車上，以進一步改善汽車的燃油經(jīng)濟性。這種發(fā)動機技術(shù)最適合于多汽缸的發(fā)動機使用。例如對12缸發(fā)動機來說，采用這種技術(shù)后，等于裝了兩個獨立的6缸發(fā)動機，可以根據(jù)駕駛的需要讓一臺發(fā)動機運行，而讓另一臺處在怠速狀態(tài)。這樣，就可以隨時調(diào)整發(fā)動機的排氣量，從而減少燃油的消耗。