机械前线导读:发动机作为汽车的动力源泉,不同汽车的发动机的内部结构千差万别,这些不同体现在哪些方面?强烈推荐学习篇,不得不看,不得不收藏!
压缩比,即发动机混合气体被压缩的程度,气缸总容积与压缩后的气缸容积(即燃烧室容积)之比来表示。为什么要对气缸的混合气体压缩呢?这样可以让混合气体更容易、更快速的完全燃烧,从而提高发动机的性能和效率。 可变排量,顾名思义就是发动机的排量并不是固定的(也就是说参加工作的气缸数量是发生变化的),而是可以根据工况需要而发生改变。那发动机怎么来实现排量的改变的?简单的说,就是通过控制进气门和油路来开启或关闭某个气缸的工作。比如一台6缸可变排量发动机,可以根据实际工况需要,实现3缸、4缸、6缸三种工作模式,以降低油耗,提高燃油的经济性。 如大众TSI EA211发动机采用了可变排量(气缸关闭)技术,主要是通过电磁控制器和安装在凸轮轴上的螺旋沟槽套筒来实现气门的关闭与开启。 而缸内直喷是直接将燃油喷射在缸内,在气缸内直接与空气混合。ECU可以根据吸入的空气量精确地控制燃油和喷射量和喷射时间,高压的燃油喷射系统可以是使油气的雾化和混合效率更加优异,使符合理论空燃比的混合气体燃烧更加充分,从而降低油耗,提高发动机的动力性能。 这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含大众(含奥迪)、宝马、梅赛德斯-奔驰、通用等车系上 在活塞压缩行程末端时再进行第二次喷油,这样在火花塞附近形成混合气相对浓度较高的区域(利用活塞顶的特殊结构),然后利用这部分较浓的混合气引燃汽缸内的稀薄混合气,从而实现气缸内的稀薄燃烧,这样可以用更少的燃油达到同样的燃烧效果,进一步降低发动机的油耗。 ● 节气门的作用 节气门主要的作用就是控制进入气缸的混合气量大小。那它是怎么控制进气量的呢?我们开车时踩油门踏板的深浅,其实就是控制节气门开度的大小。油门踏板踩得越深,节气门开度就越大,混合气进入量就越大,发动机的转速就会上升。 传统拉线油门是通过钢丝一端与油门踏板相连另一端与节气门相连,它的传输比例是1:1,这种方式控制精度不理想。而现在的电子节气门(电子油门),是通过位置传感器,将踩踏油门踏板动作的力量、幅度等数据传输到控制单元进行分析,然后总结出驾驶者踩油门的意图,再由ECU计算实际节汽门开合度并发出指令控制节汽门电机工作,从而实现对节气门的精准控制。 ● 进气歧管长度可变? 我们平时看到发动机的进气歧管的长度好像都是固定的,它的长度还可以改变?其实在进气歧管内安装控制阀,通过它的打开和关闭,可以将进气歧管分为两段,从而改变它的有效长度。那改变进气歧管的长度有什么作用呢?主要是为了提高发动机在不同转速时的进气效率,从而提升发动机在各个转速下的动力性能。 当发动机低速运转时,黑色控制阀关闭,气流被迫从长歧管流入气缸,可以增加进气的气流速度和压强,使汽油和空气更好的混合,燃烧更充分(这个有点像把水流不急的水管捏扁后,水流速度会变急的原理一样)。当发动机转速升高时,控制阀门打开,气流绕开下端管道直接进入气缸,这时能更快吸入更多的空气,增大发动机高转速的进气量。 为什么我们看到的排气管大多都形状怪异的?这种设计主要是为了最大限度地避免各缸排出的废气发生相互干涉或废气回流的现象,而影响发动机的动力性能。 虽然排气管设计的奇形怪状,但为了防止出现紊流,还是遵循一定的原则的,如各缸排气歧管尽可能独立、长度尽可能相等;排气歧管尽可能长等。 涡轮增压大家并不陌生,平时在车的尾部都可以看到诸如1.4T、2.0T等字样,这说明了这辆车的发动机是带涡轮增压的。涡轮增压(Turbocharger)简称Turbo或T。涡轮增压是利用发动机的废气带动涡轮来压缩进气,从而提高发动机的功率和扭矩,使车更有劲。 涡轮增压器主要由涡轮机和压缩机两部分组成,之间通过一根传动轴连接。涡轮的进气口与发动机排气歧管相连,排气口与排气管相连;压缩机的进气口与进气管相连,排气口则接在进气歧管上。到底是怎样实现增压的呢?主要是通过发动机排出的废气冲击涡轮高速运转,从而带动同轴的压缩机高速转动,强制地将增压后的空气压送到气缸中。 涡轮增压主要是利用发动机废气的能量带动压缩机来实现对进气的增压,整个过程中基本不会消耗发动机的动力,拥有良好的加速持续性,但是在低速时涡轮不能及时介入,带有一定的滞后性。(涡轮增压工作原理 ) 相对于涡轮增压,机械增压(Supercharger)的原理则有所不同。机械增压主要是通过曲轴的动力带动一个机械式的空气压缩机旋转来压缩空气的。与涡轮增压不同的是,机械增压工作过程中会对发动机输出的动力造成一定程度的损耗。 由于机械增压器是直接由曲轴带动的,发动机运转时,增压器也就开始工作了。所以在低转速时,发动机的扭矩输出表现也十分出色,而且空气压缩量是按照发动机转速线性上升的,没有涡轮增压发动机介入那一刻的唐突,也没有涡轮增压发动机的低速迟滞。但是在发动机高速运转时,机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的,动力提升不太明显。 (机械增压工作原理) ● 双增压发动机是怎样工作的? 双增压发动机,顾名思义就是指一台发动机上装有两个增压器。如一台发动机上采用两个涡轮增压器,则称为双涡轮增压发动机。如宝马3.0L直列六缸发动机,采用的就是两个涡轮增压器。 针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象,排气管上并联两只同样的涡轮(每三个缸一组连接一个涡轮增压器),在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,减小涡轮迟滞效应。(宝马BMW M5 F10 双涡轮增压发动机) 双增压发动机示意图(涡轮增压器+机械增压器) 如大众高尔夫GT上装备的1.4升TSI发动机,设计师就把涡轮增压器和机械增压器结合到了一起。将机械增压器安装到发动机进气系统上,涡轮增压器安装在排气系统上,从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。(大众1.4 TSI双增压发动机) 在我们日常养车中,定期更换机油机滤、检查水箱水是必不可少的项目,这对发动机的工作性能有着重要的影响。机油、水箱水分别是发动机润滑系和冷却系的重要载体,那它们是怎样对发动机进行润滑和冷却的呢?下面我们一起来了解一下吧。 ● 发动机如何润滑? 机油主要存储在油底壳中,当发动机运转后带动机油泵,利用泵的压力将机油压送至发动机各个部位。润滑后的机油会沿着缸壁等途径回到油底壳中,重复循环使用。 反复重复润滑的机油中,会带有磨损的金属末或灰尘等杂质,如不清理反而加速零件间的磨损。所以在机油油道上必须安装机油滤清器进行过滤。但时间过长,机油一样会变脏,因此在车辆行驶一定里程后必须更换机油机滤。 ● 发动机是如何冷却的? 那是怎么进行冷却的呢?主要通过水泵使环绕在气缸水套中的冷却液加快流动,通过行驶中的自然风和电动风扇,使冷却液在散热器中进行冷却,冷却后的冷却液再次引入到水套中,周而复始,实现对发动机的冷却。 其实冷却系除了对发动机有冷却作用外,还有“保温”的作用,因为“过冷”或“过热”,都会影响发动机的正常工作。这个过程主要是通过节温器实现发动机冷却系“大小循环”的切换。什么是冷却系统的大小循环?可以简单理解为,小循环的冷却液是不通过散热器的,而大循环的冷却液是通过散热器的。 ● 柴油机和汽油机的区别 其次,点火方式不同。汽油机需要火花塞将混合气点燃,而柴油机是压缩自燃点火。最后,压缩比不同,柴油机的压缩比一般都比汽油机的要大,因此它的膨胀比和热效率比较高,油耗比汽油机要低。 转子发动机的活塞是一个扁平三角形,气缸是一个扁盒子,活塞偏心地安装在空腔内。汽油燃烧产生的膨胀力作用在转子的侧面上,从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心,在向心力和切向力的作用下,活塞在气缸内做行星旋转运动。 在这过程中,工作室的容积随着活塞转动发生周期性的变化,从而完成进气、压缩、做功、排气这四个行程。活塞每旋转一次就做功一次,与一般的四冲程发动机每转两圈才做一次功,具有高马力容积等优点。 根据电动机所起作用的大小,可以分为强混合动力和轻混合动力两种。强混合动力车主要采用大功率电动机,尽量缩小发动机的排量。在起步或低速时,可以单纯依靠电力行驶,如在车辆重载、加速等情况下,发动机才会介入工作。 轻混合动力车的主要驱动力是燃油发动机,而电动机只是作为辅助作用,不能单独驱动汽车。但能在车辆减速、制动时进行能量回收,实现混合动力的最大效率。 |
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