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关键词: 正时链条 干式油底壳 平衡轴
发动机作为汽车的“心脏”，它的本职工作当然是为车辆提供高效的动力输出，和现在越来越被关注的燃油经济性表现。然而多年来，引擎设计师们在想尽办法如何让发动机的工作效率更高同时，为使用它的消费者们考虑的更加周到，那就是怎样才能进一步提升稳定性和舒适性。接下来，我们就向您介绍这其中已被广泛应用并已得到良好效果的三项技术。
1. 正时链条使引擎运转更安静 维护成本更低
我们知道，发动机正时皮带的主要作用是驱动发动机的配气机构，使引擎进、排气门在适当的时候开启或关闭，以保证发动机汽缸能够正常地吸气和排气。在有些车型上，像大众捷达（电喷）、桑塔纳2000、宝来、奥迪等，正时皮带还同时肩负着驱动水泵的任务。 随着造车技术水平和工业发展的不断进步，部分发动机的正时皮带已被发动机链条所替代，与传统的皮带驱动相比，链条驱动方式的传动可靠、耐久性好并且还可节省空间，整个系统由齿轮、链条和涨紧装置等部件组成，其中液压涨紧器可自动调节涨紧力，使链条涨力始终如一，并且终身免维护，这就使其与发动机同寿命，不但安全、可靠性得到了一定提升，还将引擎的使用、维护成本降低了不少，可谓一举两得。
对所有发动机来说，正时皮带是绝对不可以发生跳齿或断裂的，如果一旦发生跳齿现象，发动机则不能正常工作，便会出现怠速不稳、加速不良或打不着车等现象；而如果正时皮带断裂的话，发动机就会立刻熄火，多气门发动机还会导致活塞将顶气门顶弯，严重的更会损坏发动机整体。 橡胶材质的正时皮带随着发动机工作时间增加，皮带以及其它附件，如张紧轮、张紧器和水泵等都会发生磨损或老化。因此，凡是装有正时皮带的发动机，厂家都会有严格要求，在规定的周期内定期更换正时皮带及附件。而由强度较大的钢材所制成正时链条则可将这一问题迎刃而解，众所周知，金属的强度要远远大于橡胶，这就使得其变形程度也随之大大降低，跳齿和断裂现象的发生几率也是微乎其微。
对于像发动机这种精密仪器来说，每个机械组成部分都有着严格的技术和工艺指标，这就使得在整个装配过程中，对操作质量的要求很高。正时链条作为汽车核心部位中不可或缺的组成部分，当然同样具有一定的装配难度，某些发动机上的正时链条会有几个明显的标志，以用来保证精确度的同时降低一些安装难度。
我们再来从几个方面看一看正时链条与老式皮带相比他们都具有哪些优缺点：首先，对于厂家来说生产正时链条的成本要明显高于正时皮带，并且由于链条都是终身免维护的，因而厂家这部分的后期效益也会随之降低，另外，正时链条相比皮带还会对发动机动力性产生一定影响。我们再从消费者角度考虑，由于正时皮带使用寿命的限制，用户的后续养车成本会随之增加，而正时链条的寿命与发动机相同，因此无需进行更换，当然也就无需支付相关费用。 最后再来对比一下两种材质、结构正时系统的优缺点：正时皮带噪音小、传动阻力小、传动惯性也小，能够提高发动机的动力性及加速性能，并且容易更换。但不足之处在于易老化，故障率高，车主的使用成本相对较高。而正时链条的的优点则正是使用寿命长、故障率低且不易发生由于正时传动故障导致汽车抛锚，但其同样不可避免的存在一些缺点，如链条转动噪音大、传动阻力大、传动惯性也大，从一定角度来说增加了油耗，性能也有所降低。虽然两种材质的正式结构都相互存有一些优势和不足，但就当下发展趋势来说，正时链条将会被运用在更多发动机上，相信随着设计人员对该部分的不断改进，使用者的用车成本也将会越来越低。
2. 干式油底壳让引擎重心降低 可提升操控性 在一些介绍高性能的车和跑车的时候，我们经常看到“干式油底壳”这样的字眼，仿佛干式油底壳逐渐成了高档车的一个重要标志，对于普通大众来说，干式油底壳离大家仿佛很远。但事实上真是如此吗？
首先我们先了解一下什么是油底壳，汽车发动机里凡是有相互接触并且有相互运动的部件之间都需要润滑油，而贮存润滑油的地方就是油底壳，普通的发动机油底壳位于发动机的底部，是一个类似于盆型的大容器，下面有个孔，平时用放油螺栓密封，整个油底壳容积大约为3L多，上图白框内部分就是普通的湿式油底壳。 油底壳的主要功能是存储机油并封闭曲轴箱，一般采用薄钢板冲压而成，其形状决定于发动机的总体布置和机油的容量。为了更够让油底壳内的机油更好散热，有些发动机采用了铝合金铸造材质的油底壳，并且底部还铸有相应的散热片。为了保证在发动机纵向倾斜时机油泵能正常吸到机油，油底壳后部一般做得较深。另外，内部还设有挡油板，防止汽车行驶时油面波动过大，有的放油塞是带有磁性的，能吸集机油中的金属屑，以减少发动机零件磨损。
现今，大多数汽车所装配的都是湿式油底壳。之所以叫湿式油底壳，是因为发动机曲轴、曲拐和连杆大头在曲轴每旋转一周都会浸入油底壳润滑油内一次，以达到润滑作用，同时由于曲轴的高速运转，曲拐每次高速浸入油池内都会激起一定的油花和油雾，对曲轴和轴瓦进行润滑，被称之为“飞溅润滑”。这就对润滑油的液面高度提出了一定的要求，如果太低，曲轴、曲拐和连杆大头则不能浸入润滑油内，导致缺少润滑；如果润滑油液面太高又会导致轴承整个浸入，使曲轴的旋转阻力增大，最终导致发动机性能下降，同时润滑油容易进入气缸燃烧室内，导致发动机烧机油，火花塞积炭等问题。 然而，湿式油底壳存有一个比较大的问题，就是当车辆在极限行驶状态下时，例如高速过弯或者极限越野中，发动机内的润滑油由于离心力或者重力而聚集于发动机油底壳的一个局部，导致部分曲拐不能浸入油内，润滑不良而使发动机损坏。
面对如此严重的问题，一些设计者找到了解决办法，那就是干脆取消在发动机底部安装容器，而是在外部独立安装一个机油箱，采用机油泵对曲轴和连杆系统进行压力润滑，这就是所谓的干式油底壳。其实这项技术在湿式油底壳中也有应用，配气机构中的凸轮轴润滑采用的就是这种压力润滑。干式油底壳虽然解决了机油窜动问题，但却同时存在着另一个问题，那就是需要额外的动力来驱动机油泵，尽管湿式油底壳也需要机油泵，但相比起来动力相差很大，驱动机油泵的动力来自发动机，对于大排量高性能发动机来说这点动力损失并不算什么，但是对于那些排量在2.0L以下的引擎来说其所占比例就变得不容忽视了。另外，由于干式油底壳的储油箱是独立的，并不是位于发动机最底部，这就使得引擎重心得到降低，从而将车辆的整体操控性得到一定程度提升。 由于干式油底壳需要额外部件，同时润滑油路内是高压的，导致其制造、使用成本相比湿式油底壳增高了很多，同时结构也更加复杂了，但可靠性却会相应有所下降，一旦出现问题维修成本也会升高。 总之，无论是湿式油底壳还是干式油底壳的设计，都是有它的不足之处的，这如矛盾的双方是时刻存在的。关键还是看驾驶者的诉求是什么，来决定那类油底壳的设计更符合市场。同时，也正是因为干式油底壳的这这种特殊之处，决定了它只会出现在少量的超级车型中。
3. 平衡轴让发动机工作起来更加平稳、顺畅
平衡轴技术（上图中白色线框内所示结构）是一项结构简单并且非常实用发动机技术，它可以有效减缓整车振动，提高驾驶的舒适性。也许有的消费者会问，为什么要在部分引擎里设计这个结构？要搞明白这一问题首先我们需要弄清一件事--“发动机振动原理”。 当发动机处在工作状态时，活塞的运动速度非常快，而且速度很不均匀。当活塞位于上下止点位置时，其速度为零，但在上下止点中间位置的速度则达到最高。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动，因此必然会在活塞、活塞销和连杆上产生较大的惯性力。虽然连杆上的配重可以有效地平衡这些惯性力，但却只有一部分运动质量参与直线运动，另一部分参与了旋转。因而除了上下止点位置外，其它惯性力并不能完全达到平衡状态，此时的发动机便产生了振动。
为了消除这种振动，设计者采用了很多方法，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量、提高曲轴的刚度、采用60度夹角的“V”型布置发动机等等。增加平衡轴（如上图中间位置所示部件）也是这些办法其中之一，简单说平衡轴其实就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反向振动力，使发动机获得良好的平衡效果，降低发动机振动。 平衡轴可分为单平衡轴和双平衡轴两种。单平衡轴顾名思义采用单一平衡轴，利用齿轮传动方式进行工作，通过曲轴旋转带动固连的平衡轴驱动齿轮、平衡轴从动齿轮以及平衡轴。单平衡轴可以平衡占整个振动比例相当大的一阶振动，使发动机的振动得到明显改善。由于单平衡轴结构简单，占用空间小，因而在单缸和小排量发动机中应用较为广泛。而双平衡轴则采用的是链传动方式带动两根平衡轴转动，其中一根平衡轴与发动机的转速相同，可以消除发动机的一阶振动；另一根平衡轴的转速是发动机转速的2倍，可以消除发动机的二阶振动，从而达到更加理想的减振效果。由于双平衡轴的结构较为复杂、成本高、占用发动机的空间又相对较大大，因此一般在大排量汽车上较为常用。另外，还有一种双平衡轴布置方式，就是两个平衡轴与气缸中心线成角度对称布置，旋转方向相反，转速与曲轴转速相同，用以平衡发动机的一阶往复惯性力。
★ 小贴士：当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速2倍的叫二阶振动，依次类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，二阶以上可以忽略不计。其一阶振动占整个振动的70％以上，是振动的主要来源。
 综上所述，平衡轴就是用来平衡和减少发动机的振动，从而实现降低发动机噪音、延长使用寿命、提升驾乘者舒适性的目的。不过，并不是所有发动机都需要平衡轴，像“V”型和水平对置发动机，这些振动平衡性已经很好的引擎就没有必要设计平衡轴；另外还要看厂家对不同品牌及车型的具体情况，某些理论上需要平衡轴的发动机同样见不到他的身影。 编辑总结：对于一款发动机来说，运用在它身上的技术实在太多。但不管数量达到多少，其最终目的无外乎是为了达到做功更高效、运转更稳定和更加经济实用这些最终目的。相信随着汽车工业水平的发展和不断提高，设计师们将为消费者带来更加符合时代需求、设计更加完善的汽车引擎。 |
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