最新发动机的发展技术

1、最新发动机的发展技术1. 柴油机新技术笨重、噪音大、喷黑烟，令许多人对柴油机的直观印象不佳，加上柴油机的构造比较复杂，不少人对柴油机缺乏了解，尤其对现代先进的柴油机缺乏了解，因此柴油机汽车在一些城市成了“被限制的对象”，受到种种歧视。其实经过多年的研究和新技术应用，现代柴油机的现状已与往日不可同喻。现代先进的汽车柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，在 重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。目前国外轻型汽车用柴油机 日益普遍，奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是， 汽油机的电控喷射系统只是控

2、制空燃比 （汽油 与空气的比例），柴油机的电控喷射系统则是 通过控制喷油时间来调节输出的大小 ，而柴油机 喷油控制是由发动机的转速和加速踏板位置（油门拉杆位置）来决定的。因此，基本工作原理 是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号，首先计算出基本喷油量，然后根据水 温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正，再与来自控制套位置传感器的信号进行反 馈修正，确定最佳喷油量的。电控柴油喷射系统由传感器、ECU（计算机）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行 电子控制，实现 对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制 。采用转速、温度、压力等传感 器，将实时检测的参数同步输入计算机，与巳

3、储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳 值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态 达到最佳。什么是共轨技术 , 为什么要采用共轨技术呢 ?在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，实验证明，在喷射过程中 高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油 的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管的压力波 动有时还会在主喷射之后，使高压油管的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将 已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了

4、烟 度和碳氢化合物（HC的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管的残压都会发生 变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀， 而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了 一种称为“共轨”的技术。共轨技术是指高压油泵、压力传感器和 ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程 彼此完全分开的一种供油方式 ，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管 的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油 压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。EC

5、L控制喷油器的喷油量，喷油 量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。柴油机的涡轮增压器已作过介绍。至于增压中冷技术就是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段 冷却器冷却，然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室。有效的中冷技术可使增压温度下降到 50C以下，有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。2. 涡轮增压器参加竞赛的跑车或方程式赛车一般在发动机上装有涡轮增压器，以使汽车迸发出更大的功率。 发动机是靠燃料在气缸燃烧作功来产生功率的，输入的燃料量受到吸入气缸空气量的限制，所 产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过 压缩更多的空气进入气缸来增

6、加燃料量，提高燃烧作功能力。在目前的技术条件下，涡轮增压 器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。构造 涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器， 涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接 在排气管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。涡轮和叶轮分别 装在涡轮室和增压器，二者同轴刚性联接。原理 涡轮增压器实际上是一种空气压缩机， 通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排 出的废气惯性冲力来推动涡轮室的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道 送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快， 叶轮就压缩更多的

7、空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料 量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。技术 涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上，处在高温，高压和高速运转的工作状况下， 其工作环境非常恶劣，工作要求又比较苛刻，因此对制造的材料和加工技术都要求很高。其中 制造难度最高的是支承涡轮轴运转的“浮式轴承”，它工作转速可达10 万转分以上，加上环境温度可达六、七百度以上，决非一般轴承所能承受，由于轴承与机体壁间有油液做冷却，又 称“全浮式轴承”。缺点 另外涡轮增压器虽然有协助发动机增力的作用， 但也有它的缺点， 其中最明显的是，“滞 后响应”，即由于叶轮的惯性作用对

8、油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7 秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。 这对于要突然加速或超车的汽车而言， 瞬间会有点 提不上劲的感觉。改进 但是涡轮增压器毕竟是无本生利的事情， 它是利用发动机的废气工作的，这些废气的能量如果不加以利用也会白白地浪费掉。因此，自从涡轮增压器面世以来，人们就经常对它进行 技术改造，例如提高加工精度，尽量减少涡轮与涡轮室壁的间隙，以便提高废气能量利用率； 采用新型材料瓷，利用瓷的耐热高，刚度强，重量轻的优点，可以将涡轮增压器做得更加紧凑， 体积更少，而且能减少涡轮的“滞后响应”时间。在最近 30 年时间里，涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车

9、上，它弥补了一些自然吸气式发动 机的先天不足， 会发动机在不改变气缸工作容积的情况下可以提高输出功率 10%以上，因此许多 汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率，藉以实现轿车的高性能化。3. 增压中冷技术柴油机轿车在欧洲比较普遍。经过多年的研究和应用，现代汽车柴油机通过采用电控喷 射、共轨、增压中冷等技术手段，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大成果，达到了汽油机 的水平。“涡轮增压器”和“柴油机新技术”两文已经分别介绍了柴油机的涡轮增压器、电控 喷射和共轨技术，这里再介绍柴油机的增压中冷的知识。增压可使柴油机在排量不变，重量增加不大的情况下达到增加输出功率的目的。与相同 功率的

10、非增压柴油机相比，增压柴油机不仅体积小，重量轻，功率大，而且还降低了单位功率 的成本。因此，增压技术不仅广泛应用在柴油机上，而且还推广到汽油机，是改善燃发动机的 重要技术手段。但是事物总有矛盾性，空气压力的提高就是空气密度的提高，空气密度的提高 必然会使空气温度也同时增高，这如同给轮胎打气时泵会发热一样。发动机涡轮增压器的出风 口温度也会随着压力增大而升高，温度提高反过来会限制空气密度的提高，要进一步提高空气 密度就要降低增压空气的温度。据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降 10 摄氏度，柴油机功率能提高野 5%还能降低排放中的氮氧化合物（NOX，改善发动机的低速 性能。因此，

11、也就产生了中间冷却技术。柴油机中间冷却技术的类型分两种，一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷 却，另一种是利用散热器冷却，也就是用外界空气冷却。当利用冷却水冷却时，需要添置一个 独立循环水的辅助系统才能达到较好的冷却效果，这种方式成本较高而且机构复杂。因此，汽 车柴油机大都采用空气冷却式中冷器。空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到一个散热器中， 利用风扇提供的冷却空气强 行冷却。空气冷却式中冷器可以安装在发动机水箱的前面、旁边或者另外安装在一个独立的位 置上，它的波形铝制散热片和管道与发动机水箱结构相似，热传导效率高，可将增压空气的温 度冷却到 50至 60摄氏度。中间冷却技术不是一项

12、简单的技术，过热无效果白费工夫，过冷在进气管中形成冷凝水 会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配，使得压缩空气达到要求的冷却温 度。4. 关于涡轮增压技术：奥迪三种发动机您选谁 缘起：涡轮增压发动机备受青睐 最近，涡轮增压这个原本多用于柴油发动机的技术忽然在国产中高档轿车中热了起来。先是奥迪 A61.8T 热销，而后又传出帕萨特 B5 也将采用 1.8T 涡轮增压发动机的消息。 增压技术就是一种提高发动机的进气能力的方法。从原理上讲，增压并无神秘之处。它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行 压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大

13、大 增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。增压过程中采用的压气机又叫做增压器。废气涡轮增压是进气增压的一种方式。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同，基本上可以分为三类：第一类是 机械增压系统，增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。第二类是废气涡轮增压 系统，增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。第三类是复合增压系统，即在发动机上， 既采用废气涡轮增压器，又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他 增压方式。应用在汽车发动机上的主要是废气涡轮增压系统。 奥迪 A61.8T 采用的就是这种系统， “T” 即代表涡轮增压( T

14、urbocharged )。辨析：涡轮增压的优缺点涡轮增压的最大优点是可提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压的优点是显而易见的，它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高功率和扭 矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约 40% 甚至更多。这意味着一台尺寸和重量相同的发动机经增压后可以产生较多的功率，或者说，一 台小排量的发动机经增压后，可以产生较大排量发动机相同的功率。另外，发动机在采用了增 压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放。汽油机采用涡轮增压技术有一定难度。凡事有利就有弊，涡轮增压也不例外。发动机在采用废气涡轮增压技术后，工作中产生的 最高爆发压

15、力和平均温度将大幅度提高，从而使发动机的机械性能、润滑性能都会受到影响。为了保证增压发动机在较高的机械负荷和热负荷条件下，能可靠耐久地工作，必须在发动机主要热 力参数的选取、结构设计、材料、工艺等方面作必要的改变，而不是简单地在发动机上装一个增压器就行了。 由于这个改变过程在实行中难度颇大，而且还要考虑增压器与发动机的匹配问题，因此在一定程度上也限制 了废气涡轮增压技术在发动机上的应用。相对来说，废气涡轮增压器与柴油机配合运行时，涡轮机允许工作的围较广，高效率围也较宽， 在配合运行中产生的问题较少，所以废气涡轮增压技术在柴油机应用的比较多。而对于汽油机 在增压后，提高了缸混合气压缩和燃烧气体的

16、温度和压力，提高了燃烧室受热零件的热负荷， 很容易产生爆震。这也就是至今为止，增压技术在汽油机上得不到广泛应用的主要原因。比较：奥迪 A61.8T比1.8功率大，但比2.4起步慢奥迪 A61.8T 的发动机在其动力输出上就充分体现了废气涡轮增压技术的优势。由其功率 扭矩曲线图可以看出，随着发动机转速的提高，其功率逐渐增大，在5700转/ 分钟时达到最大值 110 千瓦。这与未装增压器的 1.8 升发动机相比， 最大功率提高了大约 20%。观察其扭矩 变化，在低转速时（ 1750转/ 分钟以下）发动机具有良好的扭矩特性。在 1750转/ 分钟时，发动 机输出最大扭矩210N.m并在1750570

17、0转/分钟之间一直保持这个最大扭矩，这一点与未装增 压器的发动机有所不同。与奥迪 A61.8 相比，安装增压器后，其最大扭矩增加了 25%。奥迪 A62.4 的发动机排量比 1.8T 的要大许多， 而其最大功率和最大扭矩却相差不多。 但是从曲线图 中不难看出， 在低转速时， 1.8T 的扭矩和功率要比 2.4 的小。 这是因为涡轮增压在中、 高转速时作用更明显。 因此表现为，奥迪 A61.8T 的起步就要比 2.4 略慢，若匹配自动变速器，这点更为明显。不过，仅以发动机来 论， 1.8T 满足车辆一般性需要，已是绰绰有余了。总之，涡轮增压是一项很有前途的技术，其发展前景一片光明。5. 无触点电

18、子点火装置 汽车汽油发动机起动时以及整个工作过程中，为了持续运转作功，必须将各个气缸中被压缩的 可燃混合气点燃，驱动汽车行驶。这种将发动机气缸混合气点燃的工作，称为点火。传统的点火装置主要由 分电器，点火线圈，高压线和火花塞 等部件组成，其中分电器和点火线 圈是产生 1.5-3 万伏互感高压电的关键部件。分电器通过本身的凸轮棱角来控制白金触点的开 闭，切断或接通低压电流使点火线圈铁芯磁通量产生从零到饱和的突变，于是在点火线圈产生 互感的高压电，再加上电场能量的释放，使电火花具有足够的能量和高电压，及时点燃缸混合 气。现代轿车的汽油发动机每分钟转速最高可达 6 千多转，瞬间点火时间极短，传统点火

19、装置已经 不能适应现代发动机的点火要求。因此，目前许多型号的轿车用无触点电子点火装置代替了传 统的白金触点点火装置。初期的无触点电子点火装置主要有 晶体管无触点点火和磁感应无触点点火 两种型式，前一种以 晶体管代替分电器白金触点，后一种是以永磁式信号发生器代替分电器白金触点。使用比较广 泛的是磁感应无触点点火装置，这种装置主要部件与传统点火装置基本一样。磁感应分电器无 触点，仅装了一个点火信号发生器，通过发生器感应线圈的磁通变化而产生交变电动势，输入 电子控制器控制的点火线圈产生高压电实现点火。使用上述无触点电子点火装置仍然要使用机械式的离心提前装置和真空提前装置，无法保证发 动机在整个运行过

20、程中始终处于最佳的点火提前角状态。随着电子技术的发展，一种由微处理 机控制的点火装置也就应运而生了。微处理机控制的点火装置主要由 微电脑，各种传感器和点火执行器 三部分组成，分为带分电器 的电控点火系统和不带分电器的直接点火系统两大类型。它们是由微处理机检测由进气压力， 转速，流速，温度等传感器送来的信号，根据信号识别发动机的工作状态，对比微处理器贮存 的数据再发出指令给点火执行器 （分电器或高压线圈 ）点火。由于这些点火装置不但具有无触点 点火的功能，还具有控制精确的点火时间功能和配电功能，代替了机械式的离心提前装置和真 空提前装置，保证了高速汽油发动机的工作性能。 6. 缸喷注式汽油发动机

21、这是近几年脱颖而出的新型发动机，它的问世并引起行人士的高度重视原理 缸喷注式汽油发动机与一般汽油发动机的主要区别在于 汽油喷射的位置 ，目前一般汽油 发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合 气后再通过进气门进入气缸燃烧室被点燃作功；而缸喷注式汽油发动机顾名思义是在气缸喷注 汽油，它将 喷油嘴安装在燃烧室 ，将汽油直接喷注在气缸燃烧室，空气则通过进气门进入燃烧 室与汽油混合成混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为缸喷注式汽 油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。优点 缸喷注式汽油发动机的优点是油耗量低，升功率大。 混合比

22、达到 40:1 （一般汽油发动机 的混合比是 15:1 ），也就是人们所说的“稀燃”。机的活塞顶部一半是球形，另一半是壁面， 空气从气门冲进来后在活塞的压缩下形成一股涡流运动，当压缩行程行将结束时，在燃烧室顶 部的喷油嘴开始喷油，汽油与空气在涡流运动的作用下形成混合气，这种急速旋转的混合气是 分层次的，越接近火花塞越浓，易于点火作功。由于缸喷注 压缩比达到 12，与同体积的一般发 动机相比 功率与扭矩都提高了 10。历史缸喷注式汽油发动机是由日本三菱汽车公司创制的， 这种称为 1.8 升顶置双凸轮轴 16气 门4G93型发动机安装在三菱HSR-V型概念车上，并在96年6月国际车展上广泛做了宣传

23、，但 当时许多人认为这种发动机只是一种“概念”而已，没有引起足够的重视，但随着这几年美日 欧等国大汽车厂商丰田、本田、奔驰、通用等对这种汽油发动机都产生了兴趣，纷纷修改了原 来的方案研究起缸喷注式汽油发动机，认为这种发动机很可能会成为下世纪初汽油发动机的主 要机型，人们又重视起来缸喷注汽油发动机的发展状况了。 7. 催化式排气净化器汽车排放的废气主要由一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOX）等组成，它们在空气 中积累到一定程度后在太线的作用下，氮气化合物和碳氢化合物会起反应，生成含有二氧化氮 （NO2）和臭氧（O3）的光化学烟雾，这两种物质均难溶于水，被吸入人体会长驱直入到肺

24、部，浓度 大时可引起中毒性水肿，进入血液可形成变性血红蛋白，使组织缺氧，对人们健康危害极大。 1955 年美国洛杉矶市曾被光化学烟雾笼罩几天，几千人受害，三百人死亡。另外，氢氧化合物 进入大气后会形成酸雨，危害生态环境。所以，随着汽车数量不断增加，世界各国日益重视汽 车废气的排放问题。从 70 年代以来，欧美各国针对汽车排放问题相继制定了法律条例，控制汽 车废气排放。这种政府行为促进了汽车排气净化装置的发展和应用，一种比较简便和有效的催 化式排气净化器也就应运而生了。催化式排气净化器的关键在于“ 催化”，也就是利用催化剂对汽车的废气进行净化，将废气中 的有害物质转化为无害物质。早在 70 年代

25、中期，美国已经实行了这种方法，以后被各国汽车业 广泛使用，到目前为止仍是最有效的净化方法。催化式排气净化器有氧化型、双床型、三元型等多种型式，其中最常用的是 三元型催化式净化器。 欧共体规定从 1993年 1月开始，在欧共体 各国出售的汽油发动机新车一律要配置三元型催化式净化器。三元型催化式净化器的外形象一个排气消声器，实际上也起到消声器的作用。壳体用耐高温的 不锈钢制成，部的蜂巢式通道上涂有 催化剂 ，催化剂的成份有铂、钯和铑等稀土金属， 当汽车 废气通过净化器的通道时，一氧化碳和碳氢化合物就会在催化剂铂与钯的作用下，与空气中的 氧发生反应产生无害的水和二氧化碳，而氮氧化合物则在催化剂铑的作

26、用下被还原为无害的氧 和氮。所谓三元型催化式净化器是指汽车废气只要通过净化器本身，就可同时将废气中的三种 主要有害物质转化为无害物质的一种高效率净化器。为了充分发挥三元催化剂的效率，必须要 将汽车发动机的空燃比 （ 充入气缸的空气量与进入气缸燃油量的重量比值 ）要接近理论上的比 值，其空燃比只能在很小的围变动，否则就不能同时对废气中的三种有害物质进行净化。所以， 三元型催化式净化器要与车上的电子计算机控制系统连在一起使用，用氧传感器检测排气中的 氧浓度，将信息反馈到计算机，再由计算机去控制空燃比。三元型催化式排气净化器是安装在汽车发动机的排气装置上， 其净化效率十分高， 可以净化 90% 以上

27、的有害物质，是现代轿车上一种新的装置。当然，催化式排气净化器也不是全能的，它只 能适用于无铅汽油做燃料的汽车，因为使用含铅汽油，废气中的铅就会复盖住催化剂，使净化 器停止工作而不起任何作用，俗称“中毒”。因此，汽车使用三元型催化式排气净化器的前提 条件有二个：一是要用无铅汽油，二是发动机要使用电控燃油喷射装置，这样，三元型催化式 排气净化器才能起到净化效果。而且，三元型催化式排气净化器的技术较高，蜂巢式通道上的 催化剂涂层如果展开的话，足有两个足球场面积那么大，制造工艺相当严格，但由于有良好的 废气转化效果，因此得到广泛的应用。最近，执行了新的轻型汽车排放标准，及其它一些大城 市也将会公布类此

28、汽车排放标准，三元型催化式排气净化器在中国将会被大量使用。7汽油机上的涡轮增压器以前涡轮增压器大都用在柴油发动机上，现在一些汽油发动机也采用涡轮增压器。因为汽油和 柴油的燃烧方式不一样，因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。“涡轮增压器之二” 一文已经略提过，这里再阐述一下汽油机涡轮增压器。汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油与空气的混合气，压力过大 容易爆燃。因此，安装涡轮增压器必须要解决爆燃问题，这里涉及两个相关问题，一个是高温 控制，另一个是点火时间控制。因为强制增压后，汽油机压缩和燃烧时的温度和压力都会增加， 使爆燃倾向增大；另外，汽油机排气温度比柴油机高，而

29、且不宜采用增大气门重叠角（进、气 排门同时开启的时间）的方式来加强排气的降温，降低压缩比又会造成燃烧不充分；还有汽油 机的转速比柴油机高，空气流量变化大，很容易造成涡轮增压器反应滞后。因此，针对汽油机 使用涡轮增压器可能出现的一系列问题要一一做改进，才能使汽油机也用上废气涡轮增压器。中冷器的作用涡轮增压器吸进的空气经压缩温度会增高， 空气在流动过程中与进气管壁摩擦还会进一步升温， 这样不仅影响充气效率，还容易产生爆燃。因此要装置降低进气温度的设备，这就是中间冷却它安装在涡轮增压器出口与进气管之间，对进入气缸的空气进行冷却。中间冷却器就象散热器，用风冷却或 者水冷却，空气的热量通过它而逸散到大气

30、中去。据测试，性能良好的中间冷却器不但可以使发动机压缩比 能保持一定比值而不会产生爆燃，同时降低了温度也可提高进气压力，进一步提高发动机的有效功率。叶轮的作用由于汽油发动机转速围宽，空气流量变化大，因此涡轮增压器的压缩叶轮外形是复杂的三元曲 面超薄壁叶轮片，一般有1230片叶，呈放射线状曲线排列，叶片厚度只有 0.5毫米以下，采 用铝材用特殊铸造法制作。叶片形状的优劣直接影响到到涡轮增压发动机的性能。因为叶轮形 状角度越合理，质量越轻，叶轮的启动就越灵敏，涡轮增压器的天生缺陷“反应滞后”也就越 小。爆燃传感器的作用除了降低温度来减少爆燃的可能外，还要采用爆燃传感器，它的作用就是在产生爆燃之时，

31、传 感器感到不正常的振动会立即将信息反馈至发动机EC（电子控制单元）控制系统，将点火定时稍推迟一点，如果不产生爆燃再恢复正常点火定时。总的来说，由于轿车汽油机的转速比柴油机高，空气流速快而且变化围大，因此它的涡轮增压 器有更高的要求。现代轿车发动机已普遍采用电子喷射系统，在电子控制技术及新材料的配合 下，涡轮增压器在汽油机上的应用也会日益普遍。8现代柴油机柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲 轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个“压燃”一个“点 燃”，就是两者的根本区别点。汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸

32、，然后被 火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸，在压缩空气中被 压燃作功。这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射 系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。柴油机燃料输送的简单过程是：输油泵将柴油送到 滤清器 ，过滤后进入 喷油泵 （为了保证充足的燃料并保持 一定的压力，要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多，多余的柴油就经低压管回到油箱，其它部分 柴油被喷油泵压缩至高压） 经过高压油管进入 喷油器 直接喷入气缸燃烧室中压燃。 （示意图是柴油机燃料供给 系统，红色管路是高压输油管、褐色管路是低压输油管、紫色是回油管

33、）为了柴油机能在怠速稳定工作和限制柴油机超速，在喷油泵上还带有 调速器。喷油泵是柴油机 燃料供给系统中最精密的部件，它的作用就是根据柴油机工况的变化调节柴油量，并提高柴油 压力，按规定的时间与规律将柴油供给喷油器。与汽油机比较，柴油机具有转速慢，扭矩大，油耗低、负荷高及重量大，多用在大中型汽车上。1976 年德国大众汽车公司开发出第一台高速小型化柴油机，使轿车应用柴油机进入实用化，现 在西欧约有 30%的轿车和 90%的商务车采用柴油机。目前轿车柴油机采用每缸 4气门, 电控喷射 系统，使柴油机排放达到欧洲U号标准。这里要提一下的是，在柴油机上应用电控技术比汽油 机困难得多。因为柴油机是高压喷

34、射，对于直喷式柴油机的高压油管，其喷射压力一般高达 30 lOOMPa而汽油机上的喷射压力只需 0.3MPa起码相差100倍，因此汽油机喷射量的控制只 需通过电磁阀就可以控制，而象柴油机这样的高压喷射状态用电磁阀控制是难以办到的，所以 现有的柴油机电控燃油系统还要加装一个电子控制的执行器来达到控制的目的。 （9高速发动机上的液力挺杆在技术漫谈栏目“多气门式”和“可变气门驱动机构”等文章中，都简单介绍了发动机的 气门机构。为了保证气门关闭严密，在气门杆端与气门驱动件（摇臂、挺杆或凸轮）之间留有 适当的间隙，称为气门间隙。气门间隙在热车时比较小，在冷车时比较大，这是因为发动机运 行时，气门杆因温度

35、升高而膨胀伸长，导致间隙缩小。若气门间隙调整不当就会使发动机运行 不正常，过大会影响气门的开启量，气门升程减少引起进气不足，排气不彻底；过小会引起气 门关闭不严引起漏气，造成动力下降。为了避免气门间隙调整不当引起的麻烦，一般高速发动 机上都使用可自行调整气门间隙的液力挺杆。挺杆的一端与凸轮接触，另一端与气门接触，它的作用是将凸轮的推力传给气门。旧式发动机 上的挺杆一端装有调整螺钉和锁紧螺母，用于调整气门间隙，而液力挺杆省略了调整螺钉和锁 紧螺母，用液力调节代替了这些刚性零件的作用。液力挺杆时刻与凸轮轴接触，无间隙运行。挺杆部则运用液力来达到间隙调节的作用。液力挺 杆主要由柱塞、单向阀和单向阀弹

36、簧等组成，利用单向阀的作用储存或释放机油，通过改变挺 杆体腔的机油压力就可以改变液力挺杆的工作长度，从而起到自动调整气门间隙的作用。发动机工作时，当气门关闭，机油经挺杆体和柱塞的孔道进入柱塞腔，推开单向阀直入挺杆体 腔，柱塞便在挺杆体腔的油压及弹簧的作用下上升，压紧气门推杆。此时柱塞的上升力不足以 克服气门弹簧的力，气门不会被打开而仅是消除了整个气门机构中的间隙。此时挺杆体腔已充 满油，单向阀在油压及弹簧的作用下关闭，切断了油路。当凸轮转到工作面时挺杆上升，气门 弹簧力通过气门推杆作用在柱塞上，但此时单向阀巳关闭使油液无法溢出，而油液具有的不可 压缩性使得挺杆象一个整体一样推动着气门开启。在此

37、过程中，由于挺杆体腔油压很高，有少 许油液通过挺杆体与柱塞的间隙处泄漏出去而使挺杆工作长度“缩短”。当凸轮转过工作面时 挺杆下降，气门关闭，挺杆体腔的油压也随之下降，于是主油道的机油又再次推开单向阀注入 挺杆体腔，补充油液，重复循环以上动作。通过挺杆体腔的油液泄漏及补充，不断自动调节挺杆的工作长度，从而保持气门工作正常而整 个机构又没有间隙存在，减少了零件之间的冲击和噪声，消除了旧款发动机气门间隙的弊病。同时，采用液力挺杆可以将凸轮轴轮廓做得更徒一点，令气门开启与关闭得更快，更加符合现 代高速发动机的要求。10 气门可变驱动机构发动机的进气门和排气门的开启开始与关闭终止的时刻，通常以曲轴转角来

38、表示，称为 配气相 位。由于发动机工作时的转速很高，四冲程发动机的一个工作行程仅需千分之几秒，这么短促 的时间往往会引起发动机进气不足，排气不净，造成功率下降。因此，设计师为了解决这一个 问题，一般发动机都采用 延长进，排气门的开启时间 ，增大气体的进出容量以改善进，排气门 的工作状态，藉以提高发动机的性能。十分明显，这种延长气门开启时间的做法，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻， 配气相位上称为“ 重叠阶段 ”，可能会造成废气倒流。这种现象在发动机的转速仅 1000 转以下 的怠速时候最明显(怠速工作下的“重叠阶段”时间是中等速度工作条件下的 7 倍)。这容易 造成怠速工作不畅顺，

39、振动过大，功率下降等现象。 尤其是采用四气门的发动机， 由于“帘区” 值大，“重叠阶段”更容易造成怠速运转不畅顺的现象。 设计师为了消除这一缺陷， 就以“变” 对“变”，采用了 “可变式”的气门驱动机构。可变式气门驱动机构就是在发动机急速工作时减少气门行程，缩少“帘区值”，而在发动机高 速工作时增大气门行程，扩大“帘区值”，改变“重叠阶段”的时间，使发动机在高转速时能 提供强大的马力，在低转速时又能产生足够的扭力。从而改善了发动机的工作性能。现代轿车 发动机上的气门可变驱动机构能根据轿车的运行状况，随时改变配气相位，改变气门升程和气 门开启的持续时间，它们的凸轮轴，凸轮轴上的凸轮和气门挺杆等元

40、件是可以变动的。发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现，一种是 凸轮轴和凸轮可变系统 ，就是通 过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程；另一种是 气门挺杆可变系统 ，工作时凸 轮轴和凸轮不变动，气门挺杆，摇臂或拉杆靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变配气 相位和气门升程。气缸、气门、功率 发动机基本参数详解许多读者朋友来信说，对有关发动机的参数有的不是很明白，在阅读专业报刊或购车时，对这 些专业术语更是茫然，在这里向大家简要介绍一下：汽车发动机的基本参数包括发动机缸数，气缸的排列形式，气门，排量，最高输出功率， 最大扭矩。缸数：汽车发动机常用缸数有 3、4、5、6、8 缸。

41、排量 1升以下的发动机常用 3缸， 12.5 升一般为 4缸发动机， 3升左右的发动机一般为 6缸，4升左右为 8缸， 5.5 升以上用 12缸发 动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多， 缸径越小，转速可以提高，从而获得较大的提升功率。气缸的排列形式：一般 5 缸以下的发动机的气缸多采用直列方式排列，少数 6缸发动机也 有直列方式的。直列发动机的气缸体成一字排开，缸体、缸盖和曲轴结构简单，制造成本低， 低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛，缺点是功率较低。直列6 缸的动平衡较好，振动相对较小。大多6到12缸发动机采用V形排列，V形即气

42、缸分四列错开角度布置， 形体紧凑，V形发动机长度和高度尺寸小，布置起来非常方便。V8发动机结构非常复杂，制造成本很高，所以使用的较少，V12发动机过大过重，只有极个别的高级轿车采用。气门数：国产发动机大多采用每缸 2气门，即一个进气门，一个排气门；国外轿车发动机 普遍采用每缸 4气门结构，即 2个进气门， 2个排气门，提高了进、排气的效率；国外有的公司 开始采用每缸 5气门结构， 即 3个进气门， 2个排气门， 主要作用是加大进气量，使燃烧更加彻 底。气门数量并不是越多越好， 5 气门确实可以提高进气效率，但是结构极其复杂，加工困难， 采用较少，国生产的新捷达王就采用五气门发动机。排气量：气缸

43、工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积，又称为单缸排量， 它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是各缸工作容积的总和，一般用于 (L) 来表示。发动机排 量是最重要的结构参数之一，它比缸径和缸数更能代表发动机的大小，发动机的许多指标都同 排气量密切相关。最高输出功率：最高输出功率一般用马(PS)或千瓦(KW)来表示。发动机的输出功率同转速 关系很大，随着转速的增加，发动机的功率也相应提高，但是到了一定的转速以后，功率反而 呈下降趋势。一般在汽车使用说明中最高输出功率同时每分钟转速来表示(r /min),如100PS/5000r/min,即在每分钟5000转时最高输出功率100马力。最大扭矩：发动机从曲轴端输出的力矩，扭矩的表示方法是N.m/r/min，