逍遥兵王:发动机的知识

发动机是汽车的动力装置，性能优劣直接影响汽车的使用性能，发动机类型很多，结构各异，以适应不同车型的需要。
一、 按使用燃料不同分类

   按发动机使用燃料不同，发动机分成汽油发动机和柴油发动机两大类。

   1、汽油发动机 体积小、重量轻、价格便宜；起动性好，最大功率时的转速高；工作中振动及噪声小；适合于中、小型汽车尤其是高速汽车的使用。汽油机由于受到爆燃的限制，压缩比不可能过高，热效率和经济性都不如柴油机。

   汽油机混合气主要是在过气管道内形成后进入汽缸，压缩接近终了时由火花塞点燃。驾驶员通过加速踏板控制进人汽缸内的混合气量来控制发动机的负荷、称之为量调节。汽油机的燃料供给系和点火系是汽油机上发生故障比例较高的部位。汽油机废气排放中的有害成分物一氧化碳、碳氯化合物和氮氧化物等要高于柴油机，但随着目前电子控制燃油喷射系统和其他废气净化装置的使用，这方面已大大改善。另外，汽油机的扭矩特性非常适合于汽车的使用，可明显减轻驾驶员的劳动强度。

   2、柴油机 和汽油机相比，柴油机体积大，重量重，价格高，起动性差（尤其是低温时）；工作时振动与噪声较大；超负荷运转时容易冒黑烟。柴油机的特点是：

   1) 由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机。

   2) 在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。

   3) 柴油机的混合气是汽缸内部形成的，进气道没有节气门，进气阻力小。驾驶员通过加速路板控制喷油量，来改变发动机的负荷，称之为质调节，由于不存在缺氧问题，废气中一氧化碳和碳氢化合物的含量要小于汽油机。

   4) 由于不存在点火系以及燃油供给装置故障率低。因此柴油机故障要小于汽油机。

   5) 柴油机扭矩特性不适合于汽车行驶工况的需要，行驶中档位使用频繁，增加了驾驶员劳动强度。 柴油机主要使用于中型和重型汽车上。
二、发动机缸数及排列方式

   发动机排量等于各缸工作容积之和。增加缸数不仅可以增加发动机排量，提高发动机输出功率，还可使发动机运转平稳，减少振动与噪声。现代汽车都采用多缸发动机。微型汽车发动机多为3缸，小型载重汽车、客车和中型以下轿车发动机多为4缸；中型载重汽车、大型轿车及客车发动机多为6缸；重型汽车一般为6～8缸。

   6缸以下的发动机汽缸多为单排直列方式；8缸发动机则为V型排列；某些轿车为降低发动机高度，缩短长度，采用V6、V8型排列。微型汽车发动机大多采用3缸斜置的方式。

   直列式发动机结构简单，价格便宜。缺点是发动机高度较高，长度较长。是采用较多的一种方式。V型发动机高度低，长度短，但是结构复杂，价格较贵，适合于大型发动机。 水冷式发动机缸体均采用整体铸造而成。小型发动机采用铝合金材料，中、大型发动机多为铸铁。汽缸盖用螺栓固定于缸体上平面，除了封闭汽缸构成燃烧室外，还有进、排气道，安装有气门、火花塞和配气机构等。
直列4缸

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。

　　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，从而迎合车身设计的要求。

　　由于汽缸之间已相互错开布置，因此在汽缸之间有较大的空间，这样便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率。V型发动机的汽缸均成一角度对向布置，还可以抵消一部分振动。

　　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。

V5发动机

　　笔者第一次听说大众的V5发动机时，认为可能是搞错了，两侧汽缸数量不一样一定不利于发动机平衡。但据说用平衡块将平衡问题解决后它的优势就显现出来了。它不仅为车主多提供了一种选择，而且还能显示与众不同的个性来。笔者现只知道大众汽车公司生产V5发动机，并广泛装在新甲壳虫、高尔夫和宝来轿车上。

　　据透露，大众汽车公司还有V7、V11等非对称式V型发动机，但笔者未见有关资料，不敢乱语。

V6发动机

　　V6发动机的长度与直4相当，因此可以横放在前轮驱动的轿车上，从而使它的应用范围比直6较广，现在中高级轿车上普遍采用V6发动机，就像普通轿车上使用直4一样常见。 　　V6发动机的汽缸夹角一般为60度或90度。60度的夹角对V6的平衡性较好。
使用V6发动机的轿车，机盖下一般都是“满当当”的，发动机周围空间紧张，要求设计师对发动机室空间要精打细算。

V8发动机

　　V8发动机应是高级车的“标配”了。虽然V8发动机的性能极其优秀，但它的制造成本太高，重量太大，油耗极高，厂家一般不敢轻易采用，只有在4升以上的车上才能见到V8的影子，国产车中现只有大切诺基拥有V8发动机，即将投产的金杯通用豪放也是由V8发动机提供动力。美国车比较喜欢V8，这与美国人的喜好及不知柴米油盐贵有关。

　　V8发动机不论是放在前驱还是后驱车上，由于重量大，都容易造成汽车重心前移，即头重脚轻。因此，许多汽车制造商喜欢将V8用在四轮驱动的车上。

采用90度的夹角，可使V8发动机获得较佳的平衡性。

V10发动机

　　理论上讲，V10发动机的平衡性不是特好，因此一般市售版汽车上很少采用V10发动机，要用也是在高性能的跑车上。现在美国的道奇蝰蛇一直使用V10发动机作为其动力源泉，后来又有保时捷的Carrera GT跑车，大众辉腾5升V10柴油车，即将投产的兰博基尼Gallardo也是采用V10发动机。

　　最常见到V10发动机的地方应是F1赛车场，那里每辆车上装配的都是V10发动机。F1比赛规则规定，所有赛车的发动机排量不能超过3升，当然车队都想达到最高排量以获得最大功率。如采用V8，汽缸数较少，不利于提高发动机转速，每个汽缸直径也太大，很难达到所要求的功率；如采用V12，功率是提高了，但发动机重量太大，整车性能又受到影响。综合考虑，还是用V10最合适，凡正赛车追求的又不是平衡性，有点振动无所谓，只要发动机功率强大即可。

V12发动机

　　在我看来，V12发动机的象征性意义要大于实用意义。使用12缸发动机的汽车，主要集中在欧洲，并以德国、英国的顶级豪华车和意大利顶级跑车为主。V12发动机工艺复杂，造价昂贵，重量奇大，油耗高得你都找不到厂家提供的官方数据。也是，买这种车人怎会在乎其油耗高低！

　　现在装配V12发动机的豪华轿车有：奔驰旗舰S600、宝马旗舰760Li、迈巴赫、劳斯莱斯新幻影；使用V12发动机的跑车有法拉利的456GT和ENZO、兰博基尼的“魔鬼”和Murcielago、阿斯顿马丁的V12 Vanquish、布加迪的EB16-4、埃多尼斯的BEX38等。

　　虽然V8在美国车上不少，但讲究派头、喜欢大气、不知油贵的美国人对V12却不感兴趣。这并不是因为他们的性格发生改变，而是他们要玩就玩最大最好的，这才导致卡迪拉克V16发动机今年在美国底特律亮相。

V16发动机

　　2003年元月，美国通用汽车公司在北美车展推出一款概念车——凯迪拉克“16”，这款不可思义的轿车以一台V16型发动机为动力，发动机排量高达13.6升，能产生1000马力的功率和1000磅·英尺的扭矩。

　　在行驶中的大部分时间里，这台V16发动机只有一半的汽缸工作，以减少燃料消耗。当需要增强功率时，如急加速或重载荷时，另一半汽缸会自动、自然地工作，以满足汽车对驱动力的需求。

　　凯迪拉克在上世纪30年代制造出世界第一台V16发动机，但与现在的V16发动机决不可相提并论，那时的V16发动机的排量只有7.4升，最大功率才165马力。
三、汽油机的燃料供给方式

   1、化油器式燃料供给系 汽油机燃料供给系分成化油器式和燃油喷射式两大类 化油器主供油装置的工作原理是：发动机工作时，外界空气在汽缸吸力下经空气滤清器过滤后进入汽缸。空气流经喉管处时由于截面变小流速增加而导致压力下降，形成一定的真空度。浮子室内的汽油就在该真空度的作用下从主喷管喷入进气道内，喷出的汽油被高速气流吹散成雾状，称之为雾化。然后油量以空间蒸发和油膜蒸发的形式，与过气道内的空气混合成混合气进入汽缸。为了达到经济性，主供油装还采用了空气制动的方案。将主喷管置于空气室内，并沿四周开有几排通孔与空气室相通。当节气门开度逐渐增大时，空气孔逐渐与空气相通。不但降低了真空度，使混合气变稀，进入主喷管的空气还有利于汽油的雾化。

   2、电子控制燃油喷射式燃料供给系 化油器式燃料供给装置结构简单、工作可靠、价格便宜、维修方便。但它的最大缺点是不能精确控制混合气的浓度，造成燃烧不完全，废气中有害成分增加，不符合当今环保的严格要求。另外，由于喉管的存在，使进气阻力增加。还存在着各缸分配汽油不均匀，易产生气阻和结冰等现象。为了解决上述这些问题，80年代以电子控制燃油喷射系统在轿车发动机上应用越来越广泛了。

（1）电子控制燃油喷射系统的优点：电子控制燃油喷射系统（英文简称EFI）具有下列优点：

   1) 不论在任何环境条件和发动机处于何种工况下都能精确地控制混合气的浓度、使汽油得到完全充分的燃烧。这大大降低了废气中有害成分的含量，还使发动机具有优良的燃烧经济性。

   2) 可对供油、点火、温度等进行集中控制，使发动机工作性能提高，发动机输出功率增加，燃料消耗量降低。

   3) 可使发动机经常处于稳定运转状态，在各种工况下都使汽车根据驾驶员的要求正常行驶。

   4) 由于不存在喉管，进气阻力小。同时不易产生气阻，向各缸分配汽油均匀等。 燃油喷射系统的缺点是成本高、结构复杂、维修不易等。

（2）电子控制燃油喷射系统的分类：

   1) 按空气量的检测方式分成质量流量方式和速度密度方式两大类。

   2) 按燃油的喷射方式，有下面两种分类。

   根据喷射位置，分成进气歧管结合部（SPI）喷射和各进气歧管处（MPI）喷射两种，分别又称为单点喷射和多点喷射。目前广泛采用MPI方式。

   汽油机点火系 汽油点火系大致有三类：触点式点火系、电子点火系、计算机控制的点火系统

   下图为发动机工作原理简图