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主要發(fā)動機參數(shù)

2023-04-26 09:31:28 作者:蔡金盛
引擎描述參數(shù)

標準的描述是:排量安排,缸數(shù),發(fā)動機特殊功能。

發(fā)動機

基本發(fā)動機參數(shù)

發(fā)動機放置位置

根據(jù)發(fā)動機相對于車身的位置和方向,我們把發(fā)動機的擺放分為以下兩類。

發(fā)動機安裝前后軸的劃分;

前軸前面的整個發(fā)動機稱為“前置發(fā)動機”(英文常用“F”),大部分汽車都是前置發(fā)動機。

前軸和后輪軸之間的整個發(fā)動機稱為“中置發(fā)動機”(英文俗稱“M”)。許多雙座超級跑車采用這種布局,如蘭博基尼LP640和法拉利F430。

后輪軸后面的整個發(fā)動機被稱為“后置發(fā)動機”(英文中通常是“R”的意思),這種情況很少見。典型的代表車型是保時捷911。

發(fā)動機位置根據(jù)曲軸的垂直和水平標準進行劃分:

發(fā)動機的位置基于曲軸位置。我們把發(fā)動機分為臥式(英文俗稱“Q”)和立式(英文俗稱“L”)兩種。

與曲軸和機體方向成直角的橫向發(fā)動機稱為橫向發(fā)動機。一般前驅(qū)車都是橫置發(fā)動機,比如大眾速騰,標致307,豐田凱美瑞。

平行于曲軸方向的立式發(fā)動機稱為立式發(fā)動機。一般后輪驅(qū)動和全輪驅(qū)動多為立式發(fā)動機,如奔馳c級、寶馬3系、豐田銳志等。然而,也有例外。奧迪是典型的前輪驅(qū)動,但它有一個垂直發(fā)動機。

你可能不明白。簡單來說,如果你站在車頭前面,如果發(fā)動機水平放置在你面前,那就是臥式發(fā)動機,如果垂直呈現(xiàn)在你面前,那就是立式發(fā)動機。

所以在我們的數(shù)據(jù)庫中,有六種引擎,分別是:前置引擎、臥式引擎;前置發(fā)動機,縱向;發(fā)動機居中且水平;發(fā)動機中心,縱向;后置發(fā)動機,橫向;縱向后置發(fā)動機。

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發(fā)動機排量

是指活塞從上止點到下止點所掃過的氣體體積,也稱為單缸排量,取決于氣缸直徑和活塞行程。發(fā)動機排量是各缸工作容積的總和,一般用毫升(ml)表示。排量是發(fā)動機最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。

計算排量的簡單公式:活塞直徑mm活塞直徑mm沖程mm0.7854(固定常數(shù))/1000(換算成cc數(shù))缸數(shù)。

理論上,排量越大,功率和扭矩越大。但這不是絕對的。關(guān)鍵是調(diào)整發(fā)動機。同樣的發(fā)動機用在跑車上比用在越野車上功率調(diào)節(jié)更高,越野車的扭矩也比跑車高。發(fā)動機培訓因目的不同而不同。同時,由于增壓技術(shù)的介入,小排量發(fā)動機的動力水平已經(jīng)超越了更高排量的發(fā)動機。

發(fā)動機最大功率

最大功率也叫最大馬力。功率的單位是kw,馬力的單位是PS。1kW=1.36 .

輸出功率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有很大關(guān)系。隨著速度的增加,發(fā)動機的功率也相應增加。達到一定速度后,功率不會增加,反而會降低。所以最大功率會標上千瓦和對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速的表達方式是每分鐘多少轉(zhuǎn)(rpm)。

所以發(fā)動機最大功率的完整表達就是:kW(馬力)/轉(zhuǎn)速,比如100kw(136ps)/6000rpm。

通常情況下,最大功率決定了一輛車的最高速度。

發(fā)動機最大扭矩

扭矩是發(fā)動機性能的重要參數(shù),是指發(fā)動機運轉(zhuǎn)時曲軸輸出的平均扭矩,俗稱發(fā)動機的“旋轉(zhuǎn)力”。扭矩也與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)。不同的速度有不同的扭矩,所以扭矩的單位是牛頓米/速度(N.m/rpm)。

扭矩越大,發(fā)動機輸出的“力”就越大。扭矩決定了一輛車的加速度、爬坡能力和牽引力。

發(fā)動機的結(jié)構(gòu)形式

發(fā)動機結(jié)構(gòu)是氣缸的排列,主要有以下幾種方式:

直列式發(fā)動機

發(fā)動機的所有氣缸在一個平面內(nèi)以相同的角度并排排列,氣缸排成一條直線。我們稱這樣的發(fā)動機為直列式發(fā)動機。

直列發(fā)動機的特點:它的優(yōu)點是缸體和曲軸的結(jié)構(gòu)非常簡單,使用一個氣缸蓋,所以制造成本低,尺寸緊湊。直列發(fā)動機穩(wěn)定性高,低速扭矩特性好,油耗低;但缺點是隨著排量缸數(shù)的增加,長度大大增加。所以直列發(fā)動機一般都是4缸發(fā)動機,少數(shù)有6缸發(fā)動機,比如寶馬著名的直列6缸發(fā)動機。

v型發(fā)動機

所有的圓柱體分為兩組,相鄰的圓柱體以一定的夾角排列在一起,使兩組圓柱體形成一個有夾角的平面。從側(cè)面看,氣缸呈V形,故稱V形發(fā)動機。因為V型發(fā)動機有兩組氣缸,所以氣缸數(shù)是偶數(shù),如V6、V8、V10、V12等。而且V型發(fā)動機的排量比較大,一般在2.5L以上

V型發(fā)動機的特點:V型發(fā)動機的高度、長度、體積都比較小,便于在車內(nèi)布置,也可以給駕駛艙留出更多的空間。V型發(fā)動機氣缸的相對排列也可以抵消一部分振動,使發(fā)動機運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。V型發(fā)動機的缺點是需要兩個氣缸蓋,所以結(jié)構(gòu)復雜,成本高。此外,當其寬度增加時,發(fā)動機兩側(cè)的空間更小,難以布置其他設備。

w發(fā)動機

w發(fā)動機是德國大眾獨有的發(fā)動機技術(shù)。原理是:將V型發(fā)動機兩側(cè)的氣缸錯開一個小角度。簡單來說,W型發(fā)動機的氣缸排列是由兩個小V形組成的大W形。嚴格來說,W發(fā)動機也應該是V發(fā)動機的變種。補充:上面的小V型叫VR型,也叫錯筒型。VR錯開的小角度在15左右,兩種VR組合起來就是W型!

W發(fā)動機的特點:W發(fā)動機比V發(fā)動機短,有利于節(jié)省空間,重量更輕;缺點是它的寬度較大,使機艙更飽滿。

大眾輝騰6.0和奧迪A8L 6.0都使用W12發(fā)動機,布加迪威龍使用8.0L w16發(fā)動機。w發(fā)動機一般都是大排量發(fā)動機。

水平對置發(fā)動機

如果把直列發(fā)動機看成是夾角為0度的V型發(fā)動機,當兩排氣缸的夾角擴大到180度,氣缸水平排列時,就是水平對置發(fā)動機。

水平對置發(fā)動機特點:因為它的氣缸是“平的”,所以降低了車的重心,使車頭又平又低。所有這些因素都可以增強汽車的行駛穩(wěn)定性。水平對置氣缸的布局是對稱穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),使得發(fā)動機的運行舒適性優(yōu)于V型發(fā)動機,運行時的功率損失極小。但由于兩排氣缸水平放置,發(fā)動機缸體很寬,發(fā)動機艙布局復雜,所以廠家很少使用。

目前只有兩家公司采用水平對置發(fā)動機,分別是斯巴魯和保時捷。

外擺線發(fā)動機

以上都是往復式發(fā)動機,通過活塞在氣缸中的往復運動來驅(qū)動汽車前進。發(fā)動機和氣缸本身相對固定。轉(zhuǎn)子發(fā)動機是三角活塞轉(zhuǎn)子發(fā)動機的一種,利用三角轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動來控制壓縮和排放。

與往復式發(fā)動機相比,轉(zhuǎn)子發(fā)動機消除了無用的直線運動,所以同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機具有體積更小、重量更輕、振動和噪音更低的優(yōu)點。發(fā)動機的運動特點是三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸的中心旋轉(zhuǎn),而三角轉(zhuǎn)子本身繞其中心旋轉(zhuǎn)。當三角形轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,位于三角形轉(zhuǎn)子中心的齒圈與位于輸出軸中心的齒輪嚙合。齒輪固定在氣缸體上,不旋轉(zhuǎn)。齒圈與齒輪的齒數(shù)比為3比2。

上述運動關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點(即筒壁形狀)的運動軌跡看起來像一個“8”。三角形轉(zhuǎn)子將氣缸分成三個獨立的空間,分別完成進氣、壓縮、做功和排氣。三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周,發(fā)動機點火做功三次。作為上述運動關(guān)系的結(jié)果,輸出軸的轉(zhuǎn)速為3ti

轉(zhuǎn)子發(fā)動機的特點:轉(zhuǎn)子發(fā)動機的優(yōu)點很明顯。它體積小,重量輕,功率大,振動和噪音極低。缺點是轉(zhuǎn)子技術(shù)復雜,制造成本極高,耐久性低于傳統(tǒng)發(fā)動機。經(jīng)典例子:馬自達是目前唯一使用轉(zhuǎn)子發(fā)動機的制造商。RX-8跑車采用1.3L轉(zhuǎn)子發(fā)動機。

混合動力系統(tǒng)

因此,混合動力系統(tǒng)是在傳統(tǒng)汽油-柴油發(fā)動機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的具有其他能源的動力系統(tǒng)。目前廣泛使用的是混合動力系統(tǒng),即在柴油車上加一個電機,兩臺發(fā)動機協(xié)同工作。

事實上,混合動力系統(tǒng)是替代能源發(fā)展之前的一種妥協(xié)。它最大的優(yōu)點就是能有效降低油耗。目前市面上比較常見的混動車型有:豐田普銳斯、本田思域混動、雷克薩斯RX400H等。

W型發(fā)動機和V型發(fā)動機的補充:上面的小V型叫VR,VR錯開的小角度在15左右,兩個VR型組合起來就是W型!V字的夾角一般為60-90度。

發(fā)動機進氣方式

自然靈感

最常見的發(fā)動機是自然吸氣發(fā)動機。自然吸氣發(fā)動機利用氣缸內(nèi)產(chǎn)生的負壓吸入外界空氣。就像人類吸空氣一樣,這種發(fā)動機叫做自然吸氣發(fā)動機。

自然吸氣發(fā)動機的特點是動力輸出穩(wěn)定,不會因為轉(zhuǎn)速的變化而突然加速,使用壽命更長,保養(yǎng)更容易。

用渦輪給增壓

渦輪增壓發(fā)動機是依靠渦輪增壓器增加發(fā)動機進氣量的發(fā)動機。渦輪增壓器(Tubro)其實就是空氣壓縮機。它以發(fā)動機排出的廢氣為動力,驅(qū)動渦輪室(位于排氣道)中的渦輪,渦輪驅(qū)動同軸的葉輪位于進氣道中,葉輪將空氣濾清器管路送來的新鮮空氣壓縮后送入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快時,廢氣排放速度和渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快,可以增加空氣壓縮程度,相應增加發(fā)動機的進氣量,提高發(fā)動機的輸出功率。

渦輪增壓特點:一般增壓發(fā)動機的功率比原機提高40%以上;缺點就是我們常說的“滯后”。但經(jīng)過技術(shù)改進,增壓器可以在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時介入,“遲滯”感已經(jīng)很小了。目前很多跑車為了追求高性能,除了單渦輪發(fā)動機外,還配備了雙渦輪甚至四渦輪發(fā)動機。

典型例子:薩博是渦輪增壓發(fā)動機的第一用戶,旗下所有車型都使用渦輪增壓發(fā)動機。常見的有:大眾邁騰1.8TSI,別克君威的2.0T和1.6T都是渦輪增壓發(fā)動機,寶馬335i采用雙渦輪增壓發(fā)動機,布加迪威龍搭載8.0L16四渦輪增壓發(fā)動機。

機械增壓

增壓器通過皮帶與發(fā)動機的曲軸皮帶輪連接,增壓器的內(nèi)葉片在發(fā)動機轉(zhuǎn)速的驅(qū)動下產(chǎn)生增壓空氣,送入發(fā)動機的進氣歧管,從而達到增壓的目的,增加發(fā)動機的輸出功率。

機械增壓的特點:機械增壓的優(yōu)勢是“全時介入”,使低速獲得增壓成為可能,加速感相當線性,沒有增壓滯后;缺點是發(fā)動機曲軸帶動的增壓器會損失一部分發(fā)動機動力,高速損失明顯,燃油經(jīng)濟性降低,不如渦輪增壓系統(tǒng)。目前普通汽車多采用單機增壓,而部分超跑采用雙增壓發(fā)動機,配備兩個增壓器,每個增壓器服務一半的氣缸,以獲得更大的動力。

典型例子:目前奔馳C200K上有1.8L機械增壓發(fā)動機,奧迪3.0T上有3.0L機械增壓發(fā)動機.

發(fā)動機混合氣形成模式

汽化器

化油器是一種過時的供油方式,主要是利用高速氣流將汽油霧化并與空氣充分混合,然后氣缸吸入混合氣體點燃做功。

化油器的缺點是控制不夠精確,在正常行駛時不能快速響應發(fā)動機負荷的變化,調(diào)節(jié)混合氣濃度。導致發(fā)動機經(jīng)常處于不完全燃燒狀態(tài),因此尾氣中的有害物質(zhì)含量無法滿足日益嚴格的排放法規(guī),同時會產(chǎn)生較高的油耗。90年代末國家明令禁止生產(chǎn),現(xiàn)在已經(jīng)完全淘汰。

型號:1994年生產(chǎn)的普桑JV化油器發(fā)動機,90年代的李霞等。

單點電噴

用噴油器代替化油器,將噴油器安裝在進氣歧管的節(jié)氣門內(nèi),對各缸進行集中噴射。汽油噴入進氣氣流形成可燃混合氣,由進氣歧管分配到各缸。

單點電噴實現(xiàn)電控,提高供油精度。但是化油器和單點噴射有一個共同的缺陷。燃油霧化和進氣混合的位置在進氣管離氣缸最遠的一端。油氣混合物分配到各個氣缸后,無法做到精確的比例和均勻的油氣混合,所以油耗高,功率低。所以現(xiàn)在單點電噴基本上已經(jīng)淘汰了,用的車型很少了。

車型:吉利郝晴1.3L三缸單點電噴發(fā)動機,奇瑞首款風云1.6L發(fā)動機。

多點注射

與單點電噴不同,多點噴射中的每個氣缸都由單獨的噴油器噴射燃油。噴油嘴安裝在最靠近氣缸的進氣管內(nèi),噴油和進氣在進氣門前混合,使各缸分別供油。多點注射是現(xiàn)在的主流技術(shù)。目前大部分車輛使用多點噴射發(fā)動機。

多點噴射可以根據(jù)各缸的需要實現(xiàn)精確的按需供油,從而大大降低油耗和排放。但這種“缸外噴射混合”的缺點是進入缸內(nèi)的混合氣只能通過開閉氣門被動控制,不能完全滿足不同發(fā)動機工況的要求。而且油氣混合氣受進氣流量影響較大,會吸附在進氣管壁和氣門上形成積碳,造成浪費,影響發(fā)動機性能。

直噴式

燃油噴嘴安裝在氣缸內(nèi),直接將燃油噴入氣缸與進氣混合。噴射壓力進一步提高,使燃油霧化更加細致,真正實現(xiàn)了噴射與進氣混合的精確比例控制,消除了缸外噴射的缺點。

傳統(tǒng)汽油機是通過計算機采集凸輪的位置和發(fā)動機的相關(guān)工況,然后控制噴油器向進氣歧管噴射汽油。汽油開始在歧管混合,然后進入氣缸燃燒。汽油和空氣的最佳混合比是14.7/1(也叫理論空燃比)。由于汽油和空氣是在進氣歧管中混合的,所以在傳統(tǒng)發(fā)動機中只能均勻地混合在一起,所以必須達到理論空燃比才能獲得較好的動力性和經(jīng)濟性。然而,因為燃料噴射器在cer中

要解決這個問題,必須將燃油直接噴入氣缸。直噴汽油機采用類似柴油機的供油技術(shù)。活塞泵提供所需的100巴以上的壓力,汽油供給位于氣缸內(nèi)的電磁噴射器。然后,燃油通過計算機控制的噴油器在最合適的時間直接噴入燃燒室。通過設計燃燒室的內(nèi)部形狀,使混合氣產(chǎn)生強烈的渦流,使空氣和汽油充分混合。那么火花塞周圍的區(qū)域可以是混合氣較濃的區(qū)域,周圍的其他區(qū)域可以是混合氣較稀的區(qū)域,這樣就保證了在順利點火的情況下盡可能地實現(xiàn)稀薄燃燒。

現(xiàn)在很多廠家都開始采用汽油直噴技術(shù),比如大眾的1.8TSI,奧迪的3.2FSI,寶馬的3.0L雙渦輪增壓直噴發(fā)動機,別克君越的3.0L汽油直噴發(fā)動機等等。

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