图解汽车发动机的技术性能.doc

图解汽车发动机的技术性能1. 发动机如何产生动力 发动机的动力来自“油气混合物”在气缸内的爆燃，推动活塞往复运动，从而带动曲轴输出动力。动力经过变速器，分动箱，前后桥的传动半轴驱动轮胎运动。一切的动力都来自这些小小的气缸。2. 剖析发动机的两个要素 发动机工作离不开“油和气”，发动机技术的不断进步和发展也是紧密围绕这两个主题，不以改善进气和减少油耗为目标的发动机技术都是耍流氓。 A 如何让更多的气进入气缸-增大进气可以提高气缸内的含氧量，增强油气的爆燃力，增大扭矩和马力。相关技术：VVT 可变气门正时、VVL 可变气门升程、涡轮增压、机械增压等。 B 如何让更少的油进入气缸-提高燃烧效率、减少油耗、平衡高低速时的油耗。相关技术：电喷、多点电喷、缸内直喷、分层燃烧（稀薄燃烧）等3. 通过进气技术提升发动机的性能 发动机是如何进气排气 发动机的进气和排气是通过凸轮轴来完成的。凸轮轴是一根可以不断旋转的金属杆，具有控制进气门和排气门开启和关闭的功能。如果凸轮轴位于气缸顶部就成为OHC(Over Head Camshaft)，如果顶部只有一根凸轮轴同时负责进气和排气成为SOHC（Single OHC ）如果顶部有两根凸轮轴分别控制进气和排气成为DOHC（Double OHC）DOHC更有利于控制进排气！ 发动机的进排气就相当于人在运动时的呼吸。运动强度低呼吸节奏慢，强度高节奏快。如果呼吸节奏始终相同，那肯定是效率低下的。对发动机来说也是一样的，进排气节奏不可调节的发动机是效率低下的。发动机控制“呼吸”的节奏有两种方式。可变气门正时技术 VVT 进气门和排气门的开启时序可以根据发动机转速的高低，动态的调节。 这样可以提高发动机的性能，提高燃烧效率。特别是在气缸运动的特定时间，为保证充分进气，进气门和排气门需要同时开启，这个节奏尤其需要VVT来把握。可变气门升程技术 VVL 通过控制凸轮轴的凸轮大小或者干脆抛开凸轮轴，利用电子或者液压的控制的方式增加气门开启的深度，在高速时让进气门往气缸内多深入些增大进气量。 除了VVT和VVL改善进气外，还有增压进气的方式，打个比方：传统的进气是利用气缸吸入空气，增压就是在原有的“吸”力的基础上再用压缩机增加一种“推”力。这样会有更多，压力更大的空气进入气缸。空气多，含氧量就大，就能大大增加燃烧的力量。普通涡轮增压 Turbo Boost利用气缸排除的废弃冲击涡轮的，带动进气口的压缩机，推进气一把，达到增加进气的目的。单涡轮双涡流 相较于普通涡轮，可以根据每个气缸不同的工作顺序，让不同气缸的废弃途径不同的涡管，最有效的利用废弃冲击涡轮，减少涡轮迟滞的情况。机械增压 非主流，利用发动机自身动力“推”进气一把4. 通过喷油技术提升发动机的性能 发动机是如何消耗汽油的 老式的汽车，汽油是通过化油器吸入进气道。主要是利用力学原理，进气道理空气压力低，用压力差把汽油雾化后吸入进气道和空气混合后，通过节气门进入气缸燃烧做功。这种方式效率低下，逐步改进为机械喷油和电子喷油。电喷和多点电喷 电喷的工作原理是通过装在进气管中的传感器计算进气量，所得数据传送至发动机电子控制单元（ECU），再由ECU计算后控制电磁阀喷射适量的燃油到进气道，然后输送到各个气缸的进气歧管。 多点电喷是电喷的升级版，在每个气缸的进气歧管末端各设置一个燃油喷嘴，减少油气传输路径直达气缸，提升燃油喷射的精确度和效率。缸内直喷 从化油器，机械喷油，电喷，多点电喷，发动机气缸吸入汽油的过程变得越来越直接，汽油进入气缸的路径越来越短。缸内直喷干脆就是让汽油直接喷入气缸，不再喷射到进气道或者进气歧管，不浪费一滴油。 最长的路径：化油器-进气道-节气门-进气歧管-气缸最短的路径：喷油嘴-气缸分层燃烧 普通的气缸燃烧模式是均质燃烧（理想汽油比14.7:1），油和气混合均匀。但是在发动机低转速下，这样的模式燃烧效率低下，耗费燃油。如果单纯减少油的比例，会导致无法点燃。分层燃烧技术可以仅仅在某个局部保证必要的油气比例，例如火花塞附近，这些混合气被首先点燃，然后扩散到油气比例低的地方。这样可以减少汽油消耗。 FSI，Fuel Stratified Injection 分层燃烧的前提是缸内直喷。 分层燃烧和均质稀燃道理相同，就是先确保局部油气可燃，然后再点燃周边低质量的气体，主要用于发动机低速的场景，达到节油的目的。国内由于油品问题，发动机无法使用该技术。在最适当的时候喷最少的油，是喷油技术发展的终极目标。衡量一台 发动机性能的高低“马力扭矩图”是重要的参考。 扭矩：就是发动机输出的推力，单位是Nm 牛米 ，1Nm 就好比你在一米长的扳手上施加一牛顿的力量。如果发动机的扭矩是300牛米，轮子的半径是1米。难么这个力量就相当于在轮子上施加300牛顿的推力。扭矩越大，加速度越大。扭矩会在发动机的某段特定转速下达到最大，例如在Mercedes ML300发动机 在转速3500-5250转输出最大扭矩340牛米。 功率：功率（单位kW）=扭矩（单位Nm）x 转速（单位rpm）/N 。N是常数，大致就是9500。 功率就是单位时间内做的功。 扭矩和功率的关系：就是单纯的数学公式关系。扭矩决定最大的加速度，功率决定了最大的速度。汽车启动后，随着发动机转速提高，扭矩增大，推力和加速度逐渐增大，推背感不断增加。到一定的转速后扭矩达到顶峰随后下降，加速度随之变小，推背感减少，但是总功率还在增加。汽车速度还在缓慢提高，直到达到最大功率转速，汽车达到了最大速度，发动机转速再提高则速度反而变慢，得不偿失。 这张图说明，PSA 1.6自然吸气发动机可以在2000-5500转的时候保持120牛米左