汽车发动机技术

汽车发动机技术 汽车发动机技术汇总 目前应用于汽车的发动机主要有直列发动机，V型发动机、W型发动机、转子发动机几种类型。为了使读者对各种发动机有一个更加深入的了解，我们在这里将常见的汽车汽油发动机类型与各种先进的汽油发动机技术特点归纳在一起，供大家分享。 直列发动机(Line Engine) 直列发动机(Line Engine):它的所有汽缸均肩并肩排成一个平面，它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。其缺点是功率较低。“直列”可用L代，后面加上汽缸数就是发动机代号，现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。 L3(直列3缸发动机):一般用在1升以下的微型车上。它结构简单，维修方便，制造成本也低，重量轻，比较省油。如果一台直列3台机能达到一台直列4缸机的动力性能，那当然是3缸机要好些。如早期的夏利车装配的就是3缸发动机。 L4(直列4缸发动机):直列4缸发动机俨然已成了现代汽车的一种标准选择。它的适用范围极广，小到微型车，大到2升多的车型，均由四汽缸机为汽 的体积小，结构简单，重量轻，但它的动力性和平稳 车提供动力。与6缸机相比，4缸机 性与同排量6缸机的差别并不十分显著;现代轿车大多为前置发动机前轮驱动方式，需要发动机横放在车头，要求发动机的体积不能太大，直列4缸机的体积尺寸正好，因而直列4缸机获得了广泛应用。 L5(直列5缸发动机):由于直列5缸机存在很难解决的平衡问题，容易引起振动，因此直列5缸发动机现已不多见。我国长春一汽曾生产过的奥迪100也是用直5发动机。现在沃尔沃S60、S80还在用直5发动机。 L6(直列6缸发动机):直列6缸发动机现在主要用在前置发动机后驱方式的汽车上。从平衡角度来讲，直6比直4、直5，甚至V6的平衡性都要好。出于此原因，当你的机盖子下面的空间足够大时，就可以考虑采用直6发动机，这也是宝马、沃尔沃、凌志等中高级车仍固执地使用直6发动机的主要原因之一，现在宝马的每个系列几乎都有直6发动机。 V型发动机 V型发动机:将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起，使两组汽缸形成两个有一 个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。常见V型发动机的夹角有60度、90度等。 V型发动机特点: V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学，要求汽车的迎风面越小越好，也就是要求发动机盖越低越好。另外，如果将发动机的长度缩短，便能为驾乘舱留出更大的空间，从而提高舒适性。将汽缸分成两排然后打斜”，便能缩小发动机的高度和长度，从而迎合车身的要求。 V型发动机的缺点是必须使用两个汽缸盖，结构较为复杂。另外其宽度加大后，发动机两侧空间较小，不易再安排其它装置。 V型发动机的汽缸数一般为5、6、8、10、12、16。 W型发动机 W型发动机:大众汽车公司在发动机技术上不一定是世界第一，但在发动机的汽缸排列方 式上绝对是最能出花样的。除了V5、V7、V11等非对称发动机外，还独创一种W型发动机。 许多人以为就像V型发动机的汽缸呈V形排列那 样，W型发动机的汽缸排列形式也一定是呈W形，其实不然，它只是近似W形排列，严格说来还应属V型发动机，至少是V型发动机的一个变种。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开(如帕萨特W8的小角度为15度)，就成了W型发动机。或者礧型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形。 W型与V型发动机相比可以将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时重量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机室更满。 W型发动机相对V型发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时必然会引起很大的振动。针对这一问题，大众在W型发动机上设计了两个反相转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消。 德国大众汽车公司现有三种W型发动机W8、W12和W16。 水平对置发动机 水平对置发动机的英文名(BoxerEn-gine)意义就是“拳击手发动机”，其汽缸呈水平对置排列， 运行时像是拳击手在搏斗，活塞就是拳击手的拳头在水平方向上相对运动。由于相邻两个汽缸水平对置，可以完全相互抵消振动，使发动机旋转更平稳，噪声更小。同时由于活塞运动时不需要对重力进行抵抗，所以水平对置发动机的动力输出性能相对其他发动机具有优势。 水平对置发动机由于气缸“平放”，而不是像V型或直列发动机那样“斜放”或“立放”，因此降低了整车的重心，同时又能保障把车头设计的更低一些，因此从抓地性和空气动力学的角度看，水平对置发动机为汽车的安全性和稳定性提供了较好的保障。 水平对置发动机特点 发动机活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动。使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车辆行驶更加平稳,发动机安装在整车的中心线上，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大大降低车辆在行驶中的振动，便发动机转速得到很大提升，减少噪音。 低重心:产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低，更容易达到整体平衡。 低振动:活塞运动的平衡良好(180度左右抵消)。 相比直列式，在曲轴方面所需的平衡配重因素减少，有助转速提升。它能保持650转的低转速，并保证发动机平稳的工作。同样相比其它发动机行式油耗最低。 水平对置发动机缺点: 润滑系统不太理想，技术要求很高，要不润滑油没办法润滑到活塞与缸壁，冷却系统也要求很严格。制造成本比V型发动机更高。 目前，对水平对置发动机技术掌握比较成熟的只有保时捷和斯巴鲁。 转子发动机 转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士?汪克尔发明，在总 结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功第一台转子发动机。 转子发动机与往复式发动机不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，取消了曲轴 活塞等零件，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。 转子发动机的运动特点是三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时，以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的齿数之比为3比2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。由于以上运动关系，输出轴的转速是转子自转速度的3倍，这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。 转子发动机的优缺点: 转子引擎的转子每旋转一圈就作功一次，与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比，具有高马力容积比(引擎容积较小就能输出较多动力)的优点。另外，由于转子引擎的轴向运转特性，它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有两个转动部件，与一般的四冲程发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件相比结构大大简 化，故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外，转子引擎的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心等。 相对地，由于转子引擎的三个燃烧室并非完全隔离，因此在引擎使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题，大幅增加油耗与污染。其独特的机械结构也造成这类引擎较难维修。 目前，马自达旗下的RX-8搭载的就是转子发动机。 总结 尽管各种发动机的气缸排列方式不一样，所应用的技术也不尽相同，但所追求的目标却是一样的，那就是如何提高发动机的性能，提高燃油经济性，降低污染物的排放，节省下发动机仓的空间，使车子的稳定性和乘坐舒适性更加人性化。 在现代汽车中，直列发动机和V型发动机的应用要更加广泛一些，W型发动机只是在一些高端产品及追求动力性的车型中应用较为多一些，水平对置发动机和转子发动机的应用在现阶段也比较少，一般在民用轿车中很少使用，但是随着这些技术的不断成熟，这些只有在高档车中才能见到的发动机，在日常生活中将越来越常见，车子的乘坐合适性将得到进一步提升 直列发动机 奥迪V6 FSI发动机 大众W12发动机 水平对置发动机 转子发动机 下面我们再细化一下给大家介绍: 对汽车引擎小有研究的人都知道 ，影响汽油发动机工作效率的两个重要原因一是配气 、二是供油 。 抛开增压引擎 、混合动力不说 ，如今主流汽车厂商大致分为三派:一是以日韩车为主导的VVT-i 、VTEC 、VVT等技术 ，只是叫法不同罢了 ，但基本原理都是通过改变进气量以及气门的升程来优化燃料的消耗与动力的输出;而以大众汽车为代表的德系车这两年则一直在推广FSI技术 ，他们将燃料按所需的浓度直接喷入汽缸 ，再经过分层燃烧 ，以达到引擎最佳的工作效率;最后要说的就是美国派 ，曾经以大排量 、高油耗为荣的美国车在能源日益紧张的今天也不得不做了些妥协 ，于是关闭部分汽缸成了他们的独门 秘籍 。以克莱斯勒的8缸引擎为例 ，平稳运转时电脑可以自动关闭4个汽缸以节省能耗 ，而急速超车时8个汽缸则共同工作提供更大动力 。 下面就是几种主流发动机的技术原理 。 CVVT:(连续可变的气门正时系统) 韩国的汽车工业一向不以技术先进闻名 ，所以所用技术也多是借鉴了德 、日等国的经 验 ，而CVVT正是在VVT-i和i-VTEC的基础上研发而来 。以现代汽车的CVVT引擎为例 ，它能根据发动机的实际工况随时控制气门的开闭 ，使燃料燃烧更充分 ，从而达到提升动力 、降低油耗的目的 。但是CVVT不会控制气门的升程 ，也就是说这种引擎只是改变了吸 、排气的时间 。 VVT-i:(智能可变配气正时系统) VVT-i是丰田独有的发动机技术 ，已十分成熟 ，近年国产的丰田轿车 ，包括新款的威驰等大都装配了 VVT-i系统 。与本田汽车的VTEC原理相似 ，该系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴 ，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化 ，以获得最佳的配气正时 ，从而在所有速度范围内提高扭矩 ，并能改善燃油经济性 ，从而有效提高了汽车性能 。 VTEC:(可变气门配气相位和气门升程电子控制系统) 由本田汽车开发的VTEC是世界上第一款能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统 ，现在已演变成i-VTEC 。i-VTEC发动机与普通发动机最大的不同是 ，中低速和高速会用两组不同的气门驱动凸轮 ，并可通过电子系统自动转换 。此外 ，发动机还可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度 ，即改变进气量和排气量 ，从而达到增大功率 、降低油耗的目的 。 FSI(缸内直喷分层燃烧引擎) FSI是汽油发动机领域的一项全新技术 ，有些类似于柴油发动机的高压供油技术 。它配备了按需控制的燃油供给系统 ，然后通过一个活塞泵提供所需的压力 ，最后喷油嘴将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室 。通过对燃烧室内部形状的设计 ，使火花塞周围会有较浓的混合气 ，而其他区域则是较稀的混合气 ，保证了在顺利点火的情况下尽可能地实现稀薄燃烧 ，这也是分层燃烧的精髓所在 。FSI比同级引擎动力性显著提高 ，油耗却可降低15%左右 。 MDS:(可变排量发动机) 克莱斯勒研发的HEMI发动机配备了MDS系统 ，这套系统可在4缸和8缸模式间自动转换 。这种技术最适合多汽缸的发动机使用 ，在不影响驾驶者追求大排量车型的加速刺激时 ，又有效降低了堵车时的燃油消耗 。例如一台常规的8缸发动机在采用了这种技术后 ，就等于装了两个独立的4缸发动机 ，可以根据驾驶的需要让一台发动机运行 ，而让另一台休息 。 看过了上面的技术解释后 ，厂商发布的性能参数也是衡量一款发动机技术水平的最直接依据 。在性能参数表中我们会经常看到最大功率与最大扭矩的说法 ，这时一些人会认为功率越大 ，车的实际力气也就越大 ，其实这样理解有些片面 。 再来举例几种常见的发动机技术: 本田VTEC VTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。VTEC (Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System)的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。与普通发动机相比，VTEC发动机所不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的调节进行自动转换。通过VTEC系统装置，发动机可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗及减少污染的目的。 目前本田车型都使用i-VTEC(智能可变气门配气相位和气门升程电子控制系统)，i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的升级技术，其不仅完全保留了VTEC技术的优点，而且加入了当今世界流行的智能化控制理念。 在理论上VTEC和VVT-i是同出一辙，都是气门可变正时系统，但同时VTEC可以控制电子升程，而其他厂家产品只是气门可变正时。本田以外的其他车 厂需完成可变气门正时全部都采用顶置双凸轮轴DOHC，而且VVT-i只能控制进气气门的正时，本田的VTEC可以同时控制进气和排气两侧的气门正时与升程。 4楼 而本田除了DOHC外还有SOHC的VTEC引擎，SOHC VTEC虽然在动力上不如DOHC，但是他具有很好的燃油经济性，这就是为什么广州本田 2.3的油耗可以和1.8排量的车差不多。另外值得一提的是，其他的车厂在使用VVT-i或其他同类技术的同时在一些允许使用涡轮车型的赛事上全部清一色使用TURBO增压涡轮技术。VVT-i等技术只是是用在民用街车版本。而本田车厂除了在一级方程式赛事以外决不使用TURBO或机械增压技术，全部使用VTEC引擎参赛,日本超级房车赛上，NSX是唯一可以比美日产Skyline和丰田Supra和三菱 等增压怪兽的车型，也是唯一不采用TURBO或其他增压引擎参赛的车厂。上一场日本超级房车赛JGTC赛事头三位全部是NSX兵团。 VTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。VTEC (Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System)的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。与普通发动机相比，vtec发动机多不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法 它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的调节进行自动转换。通过VTEC系统装置，发动机可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗及减少污染的目的。 整个VTEC系统由ECU控制，接收发动机传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处理，输出相应的控制信号，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，获得所需的动力。 丰田VVT-i VVT-i是丰田独有的领先发动机技术， VVT-i (Variable Valve Timing and Lift with intelligence)的意思是“智能可变配气正时系统”。该系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有速度范围内提高扭矩，并能大大改善燃油经济性，有效提高汽车的功率 与性能，减少油耗和废气排放。 VVT,i系统由传感器、电控单元、液压控制阀和控制器等部分组成，按控制器的安装部位不同而分成两种:一种是安装在排气凸轮轴上的，称为叶片式VVT,i，比如说丰田大霸王;另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式VVT,i，凌志400、430等高级轿车就是采用的此种型式 CVVT发动机 CVVT(连续可变气门正时系统)的工作原理与VVTI并无差别，只有控制气门正时没有控制气门升程的功能。因此引擎只会改变吸、排气的时间差，无法改变进气量。简单来说它的工作原理就是当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。所以在上述结构的作用下，可以保证发动机按照不同的路况改变气门开启、关闭时间，在保证输出足够牵引力的同时提高燃油经济性。 进气凸轮齿盘包含:由时规皮带所带动的外齿轮、连接进气凸轮的内齿轮与一个能在内外齿轮间移动的控制活塞。当活塞移动时在活塞上的螺旋齿轮会改变外齿轮的位置，进而改变正时的效果。而活塞的移动量由油压控制阀所决定的，油压控制阀是一电子控制阀其机油压力由油泵所控制，。当电脑(ECU)接受到输入信号时，例如引擎转速、进气空气量、节气门位置、引擎温度等以决定油压控制阀的操作。电脑也会利用 凸轮位置感应器及曲轴位置感应器，来决定实际的进气凸轮的气门正时 这个是吉利的 大众FSI、VVT 大众公司相似的技术 是 “Variable Valve Timing”，中文叫做“可变进 气相位(正时)”。其原理与本田的VTEC 相似，不过相对较简单，少了升程控制系统，对气门的控制没有VTEC精确。 “FSI”也叫“汽油直喷技术”，汽油直喷技术代表着汽油发动机的最新发展方向。通常的发动机采用的是将汽油和空气混合后喷入燃烧室，而汽油直喷技术则是将汽油直接注入燃烧室，通过均匀燃烧和分层燃烧，降低了燃油消耗，动力也有很大提升。为了实现汽油直接喷射， 喷油嘴的位置由原来的进气歧管处直接安 在了燃烧室的上方，高压电磁喷油嘴将燃油喷射时间控制在几千分之一秒内。汽油直喷技术最显著的优点是在提供更大的输出功率和扭矩的同时，提高了燃油经济性并且减少了排放。 同样,奥迪A4也运用了这项技术 多来几张FSI的～ 宝马Valvetronic 宝马的Valvetronic少了节流阀(一般所说的节气门)设计,直接利用精确控制的气门升程来控制进入汽缸的空气量，就如同我们的肺在作呼吸动作时一样地跟空气直接接触。省略掉节气门后,引擎在吸进新鲜空气时,将更顺畅,少掉因为空气流动的一些粘滞力与磨擦力,而使引擎在运转时省去不必要的无用功。而一般的车,当我们用脚踏油门时,是驱动着钢丝而驱动节气门,而踏油门的深浅正控制着节气门的开关的程度，而引进的就是将进入引擎燃烧室燃烧的新鲜空气。所以,节气门控制着燃烧室的空气量与流动速率 . 宝马Valvetronic技术则是在原有的进气气门正时及排气气门正时无级可变的double -VANOS技术基础之 上，增加了进气气门升程可变功能。在功能上，宝马的Valvetronic技术与本田的i-VTEC技术非常接近，但是宝马的Valvetronic技术实现的方法却完全不同，可调节的气门升程也更加广泛。Valvetronic技术在提高燃油经济性的同时，还能够提高发动机功率及扭矩输出和降低排放。