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汽车的“心脏”,你了解多少?

| 2020-09-25

作为汽车的引擎,发动机可以说是承载了整个汽车的动力输出。关于它的作用,有朋友说它是油箱和变速器的连接器,也有朋友说它是汽车动力的输出源,这些说法固然不错,但是,发动机的学问可远不止这些,今天我就和大家一起扒一扒汽车发动机的那些事。

首先从燃油类型上来说,发动机可以分为汽油机和柴油机,二者统称为热机。大家都知道,热机就是将热能转化为机械能的装置。但是它们之间也有很多明显的区别。一、燃油需求不同,汽油机的燃料主要是汽油,柴油机的燃料主要是柴油;二、燃料点燃方式不同,汽油机主要是靠电火花塞点燃,而柴油机由于较高的抗压抗爆性能完全是在缸内高温高压条件下压缩空气再喷入柴油让它们自行混燃的方式点燃;三、两者的压缩比不同,汽油机的压缩比一般是9~12,而柴油机的压缩比一般是15~22,所谓的压缩比就是汽车气缸(燃烧室)压缩前与压缩后的体积之比,压缩比越大,说明气缸的抗压抗爆能力越强。当然还有一些细微的差别,比如柴油机较汽油机工作时噪声较大,汽油机较柴油机燃烧更充分污染更小等。由于以上种种区别的原因,所以柴油机被广泛用于客车,农用车,商用车等车型,而汽油机大多被用于家用轿车。

当然,随着汽车技术的飞速发展,柴油机不再是那个冒黑烟的乌贼,而是变得非常清洁,高效,而人们对动力性要求的不断提高,很多家用汽车车型也开始使用柴油机,代表车型有奥迪A6,长城哈弗,路虎等基本都是柴油机为主的车型。

汽油发动机和柴油发动机

再有就是按发动机的缸型排列和数量划分,发动机一般有4缸,6缸,8缸,16缸不等,细心的朋友可能已经发现了一些“小秘密”,为什么发动机的缸数一般是双数,这是因为发动机一个工作循环是四个冲程,而偶数气缸的目的是为了保证机器工作时动力的连续性和平衡性。当然也有汽车采用的是单数气缸以达到省油的目的,比如夏利,奥迪的一些车型就是使用3缸或5缸的发动机。近来随着发动机以及NVH技术的发展,更多出于节能降耗以及轻量化的要求,经典的三缸机如今再度回来,不过各方面都远非往日的三缸机可比了。

真是前度刘郞今又来。

发动机几个缸好?

一般来说,采用什么样的缸数主要跟汽车的排量和动力需求有关,排量在1.0以下的基本都是采用的3缸,1.0~2.0的基本是4缸,2.5~3.0的基本是6缸,4.0以上的排量基本也都是8缸以上。

关于气缸的排列方式,一般汽车的排列方式有L 型、V型、W型、 H型等多种排列方式,不同的缸型排列也是为了适应不同的空间需求。一般6缸以内的车型都采用L型排列,其特点是结构简单,排列方便,所有气缸都按同一角度依次排开。

V型排列就相对较复杂,就是所有气缸分成两组呈一定角度依次交替排开组成一个“V”,这个角度一般是60°,这样的排列一般要求至少6缸以上的机型,而且缸数必须是双数。这样的排列缩小和降低了发动机前舱的空间和高度,也为后来测定汽车的风阻系数避免了很大麻烦。

“W”缸型的排列其实是“V”型缸的升级版,就是在共用一根曲轴的情况下将“V”型缸进行小角度的错位组成“W”型,这样的技术像德国大众的车 标“V、W”一样是其专属技术,被广泛用于大众车型。然而由于明显的错位性,这样的排列在汽车行驶时势必会引起汽车较大的机身抖动,在VNH(噪声,振动 与声振粗糙度)的控制上就显得相对较弱。当然它的好处也是对于缸数较多的机型一定程度上有效的节约了机舱空间。

“H”型发动机的排列就是两组气缸交替并列成180°排列,这样就明显降低了汽车的重心,随后带来的就是汽车风阻系数(空气阻力系数)的降低,从而增加汽车的稳定性与平顺性。然而由于气缸的“平躺”导致机油在对气缸润滑时不能充分到位从而加速了气缸的磨损,即使如此,对于一些汽车行驶稳定性要求较高的车型来说,这样的排列依然是比较常见的,比如保时捷,斯巴鲁等多种跑车都是采用的“H”缸型排列,并且它们已经很好的解决了润滑不充分的问题。

当然也有比较少见的马自达一些车型的三角转子型和大众“VR”型排列的发动机。

宝马的L型气缸排列

奥迪的V型气缸排列

奥迪的双V(W)型气缸排列

斯巴鲁的H缸型排列

自然吸气好还是涡轮增压好?

自然吸气大家可能再熟悉不过,就是将空气直接吸入气缸与燃油混合燃烧的发动机,而涡轮增压其实是在发动机前面增加一套涡轮增压装置以实现汽车尾气的二次利用,涡轮增压装置其实就是一个空气压缩机,它由涡轮室和增压机组成,通过搜集汽车排气管分支开口流出的尾气进入涡轮室再通过增压机压缩传入发动机增大发动机的输出功率,最早的涡轮增压发动机技术仅被用于一些专用的跑车,随着汽车节能减排,高效低耗的市场需求不断扩大,涡轮增压发动机才被逐渐用于家用轿车领域。

就此二者而言,很多朋友一直困扰的问题是涡轮增压和自然吸气发动机到底哪个更好。首先涡轮增压增大了发动机的功率和扭矩,带来了更强的动力,其次从燃油消耗的方面来说,要达到同等动力要求的前提下,涡轮增压由于汽车尾气的二次利用,严格意义上来说还是较自然吸气省油的。

有利就有弊。涡轮增压就没有缺点了?也不一定,由于涡轮增压发动机在尾气进入发动机前多了一个涡轮增压的程序,那也就导致汽车的加速性能有一定的延迟。再者涡轮增压的气体由涡轮机进入发动机时温度和压力都明显较自然吸气的气体大得多,这样自然会加速发动机的损耗,降低其寿命。所以很难从单一的方面来评价哪种机器的好坏,关键是看人们为了满足怎样的需求。

涡轮增压发动机

总的来说,发动机无论从燃油材料,缸型数量,吸气方式都有不同的划分和讲究,这些差异的目的也是为了达到不同的需求而设定的。

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