發動機技術全面介紹

    或許你對各種車型了解已經到了出神入化的地步，甭管什么車，只要看一眼車燈，關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，絕大多數人對發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”的業內人士也不見得把每一款發動機都說得入木三分。
　　其實，了解發動機才是了解汽車的充要條件。換句話說，你只有了解了發動機才算真正了解了汽車。我們在“世界”范圍內對發動機進行了一次“地毯式的搜索”，之后將各式各樣的發動機網羅在一起，形成了這篇“搜索引擎”。我們的目的只有一個——通過對發動機全方位的介紹以及對比，讓您可以更系統更全面的了解并掌握有關發動機的知識。
　　引擎常識
　　簡單上講發動機就是一個能量轉換機構，即將汽油（柴油）的熱能，通過在密封汽缸內燃燒氣體，氣體膨脹時推動活塞作功，轉變為機械能，這是發動機最基本原理。發動機所有結構都是為能量轉換服務的，雖然發動機伴隨著汽車走過了100多年的歷史，無論是在設計上、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，這是一個富于創造的時代，那些發動機設計者們，不斷地將最新科技與發動機融為一體，把發動機變成一個復雜的機電一體化產品，使發動機性能達到近乎完善的程度。
　　發動機的分類
　　現代高科技在發動機上得到完美的體現，一些新技術、新結構廣泛應用在發動機上。如V12、V8、V6發動機：它們均指氣缸排列成V型，這種發動機充分利用動力學原理，具有良好的平穩性，增大發動機排量，降低發動機高度。如：Audi A8 6.0使用W12-12缸V型排列發動機，BENZS600使用V12-12缸IV型排列發動機等。
　　一般情況下，按照排量大小的不同發動機分為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動機，其特點是體積小、結構簡單、維修方便；2.5L以上的排量一般采用多缸設計，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，發動機的功率就越高。但現在也有些小排量的車通過渦輪增壓、多氣門、可變正時器等技術來提高功率。
　　發動機的性能
　　發動機性能參數也就是最能體現發動機工作能力的參數，主要包括：排量、最大功率、最大扭矩。
　　排量往往與發動機功率聯系在一起，排量的大小影響著發動機功率的高低，通常也把它作為劃分高、中、低檔車的標準。活塞在氣缸內作往復上下運動，這樣往復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，功率表現在高轉速，在發動機性能曲線圖上，隨著轉速上升而明顯上升，它決定了車子能跑多快，扭矩不一定在高轉速時發揮，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。
　　在解讀發動機參數時，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，并注意當發動機處于最大功率、最大扭矩時的轉速，當然以轉速值稍低為好。
　　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動機上。
　　2.向發動機的空氣噴射系統供氣的碳纖維氣罐，位于車手頭部上方。
　　3.引擎配氣系統中，每個汽缸有4個氣門。
　　4.發動機的噴油嘴是用整塊金屬加工出來的。
　　5.凸輪軸現在由齒輪驅動，而1989年RS1雷諾V10的輪軸是用皮帶驅動的。
　　6 配氣系統已經不用氣門彈簧，氣門現在是用壓縮空氣控制的。
　　7.為了盡量不用鋼管，汽缸壁內部鑄進了油和水的循環通道。發動機內部使用什么材料？
　　鋁是當今一級方程式賽車發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名發動機機械師、8名電子專家、20名機械工和裝配工、4名系統工程師、6名臺架實驗技術員、15人從事采購、生產和檢驗，另有15人為管理人員。渦輪增壓發動機：這些年來，一級方程式發動機變得更緊湊、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。當時最先進的發動機，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升的渦輪增壓發動機能擊敗3升的自然吸氣式發動機。這也許是一級方程式最好的發動機吧。
　　名詞解釋
　　我們明確一下和發動機相關的幾個概念
　　活塞止點與行程：
　　a)活塞在氣缸內作往復運動的兩個極端位置稱為止點。活塞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。曲軸轉動半圈，相當于活塞移動一個行程。
　　排量
　　a)活塞在氣缸內作往復運動，氣缸內的容積不斷變化。當活塞位于上止點位置時，活塞頂部與氣缸蓋內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。
　　c)當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容積。
　　壓縮比
　　a)氣缸總容積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，氣體在氣缸內被壓縮的程度。
　　b)壓縮比越大，氣體在氣缸內受壓縮的程度越大，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爆震。
　　c)壓縮比是發動機的一個重要結構參數。由于燃料性質不同，不同類型的發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
　　根據凸輪軸位置數量劃分的發動機類型，SOHC表示單頂置凸輪軸發動機，適用于2氣門發動機。
　　DOHC
　　DOHC表示雙頂置凸輪軸發動機，適用于多氣門發動機。通常發動機每缸有2個氣門，近幾年來也不斷出現了4氣門、5氣門發動機，這無疑為提高發動機高轉速時的進氣效率功率開辟了途徑。此類發動機適用于高速發動機，并可適當降低高轉速時的燃油消耗。
　　Turbo
　　即渦輪增壓，其簡稱為T，一般在車尾標有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動葉輪帶動泵輪，將更多空氣送入發動機，從而提高發動機的功率，同時降低發動機的燃油消耗。
　　VTEC
　　在國內生產的雅閣轎車發動機就是采用了VTEC技術，“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”。VTEC是可變進氣門控制技術，通過改變進氣門開度來改變進氣量，提高發動機扭矩。
　　整個VTEC系統由發動機電子控制單元(ECU)控制，ECU接收發動機傳感器(包括轉速、進氣壓力、車速、水溫等)的參數并進行處理，輸出相應的控制信號，通過電磁閥調節搖臂活塞液壓系統，從而使發動機在不同的轉速工況下由不同的凸輪控制，影響進氣門的開度和時間。
　　VTEC發動機是每缸4氣門（2進2排），不同的是凸輪與搖臂的數目及控制方法，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。通過計算機控制的氣門正時和氣門升程系統，可以大大提高發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中都使用了VTEC技術，從高性能跑車S2000到混合動力汽車INSIGHT，都采用了VTEC技術。
　　電子油門技術
　　電子油門取消了傳統油門拉線，通過油門踏板傳感器，微電腦對節氣門進行控制，反應更靈敏，控制更精確。
　　多段式可變進氣歧管技術
　　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“一體化發動機”，在意大利、巴西、土耳其等國均有生產，每年產量達數百萬臺，是一種技術成熟、性能穩定的經濟型發動機，廣泛地應用在菲亞特的各種經濟型轎車上。
　　以裝載在菲亞特派力奧轎車188A4000發動機為例，發動機排氣量1242ml，壓縮比為9.5±0.2 1。發動機控制系統ECU為意大利瑪瑞利公司Magneti Marelli?IAW 59F多點電噴系統。采用靜電點火、順序噴射、無回油供油系統及雙氧傳感器技術，使發動機排放水平輕松超過歐洲2號標準并提高了整車的安全性。這個系統具有以下功能：調節噴油時間、控制點火提前角、控制散熱器電子風扇、控制和管理怠速、控制冷啟動補償、自診斷及自學習，并具有跛行功能。
　　VVT-i
　　近年生產的豐田轎車，包括最新的威姿大都裝配了標注有“VVT-i”字樣的發動機。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”。該系統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，它通過調整凸輪軸轉角配氣正時進行優化，從而提高發動機在所有轉速范圍內的動力性、燃油經濟性，降低尾氣的排放。而豐田在2000年發表的全新一代Celica則進一步地發展了VVT-i引擎，創造出新一代的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到高角或小角度的凸輪，而作到“可連續式”地改變引擎的正時，重疊時間與“兩階段式”的升程。VVTL-i結合了VVT-i的連續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，0-96km/hr。應該說VVTL-i是Toyota劃時代的力作。
　　VDE
　　可變排量發動機（VDE），并準備裝在福特公司以后生產的轎車和卡車上，以進一步改善汽車的燃油經濟性。這種發動機技術最適合于多汽缸的發動機使用。例如對12缸發動機來說，采用這種技術后，等于裝了兩個獨立的6缸發動機，可以根據駕駛的需要讓一臺發動機運行，而讓另一臺處在怠速狀態。這樣，就可以隨時調整發動機的排氣量，從而減少燃油的消耗。