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不说发动机,初中文凭就能读懂四缸机原理

2019-11-16 19:55

汽车排量,车主们都不陌生,买车时必须对比的一个参数,1.6L/1.8L,有人只知道数字越高越好,但你知道其中真正的含义吗?

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发动机有三大件“发动机、悬挂、变速箱”已经是众人皆知的事情,但对于发动之于汽车是怎样的存在或许还是一知半解,为此小编做了比较详细的梳理说明,希望对各位汽车爱好者有所裨益,其实弄懂这些初中生的水平已经够啦!

Hello 各位小伙伴大家好啊,今天我们来看看发动机的故事!

排量的单位一般为升,排量的数字都是表面上的东西,虽然具有一定的代表意义,但其中的原理你懂吗?活塞从气缸的上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量,由于汽车发动机通常都有若干个气缸,所以发动机的排量就是所有气缸排量之和。

在吃透车辆配置表文章出来后,有着两种观点,一种是对于文章持有然并卵的态度,另一种觉得还是比较实用的。其实在汽车问答编辑看来,两种观点都没有错,毕竟每个人的需求不同嘛!本期我们继续深挖车辆配置表,这次重点讲述发动机参数。

发动机又称引擎,简单的说就是一款能量转化工具,由化石能转化成内能,再有内能转化为机械能。一般来说,发动机机体主要由气缸体、曲轴箱、汽缸盖和汽缸垫等部件组成。根据气缸的数量又分为单缸机、二缸、三缸、四缸、六缸、八缸机等,下面小编以四缸机为代表,说明一下发动机的工作原理/做工流程。

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发动机位置

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1885年,卡尔·本茨就发明了第一台汽车,但这并不是第一台发动机诞生的时间,早在1867年,德国工程师奥托就成功研制出了世界上第一台往复活塞式内燃机,但他后来放弃了这项专利。

说到这,都知道了汽车的排量是与发动机直接挂钩的,所以买车时不应只关注排量,而是要关注发动机,排量写在那只是让你购车时更通俗易懂。真正的了解一辆车的发动机,才让你买的更放心。下面小编来简单说说发动机的原理。

顾名思义,就是指发动机在汽车上面的安装位置。目前市面上大多数车型都是采用的前置发动机,中置和后置发动机只在少数的性能跑车上使用。根据其放置的形式,又分为横置和纵置发动机。

四缸发动机工作原理图

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发动机是一种能量转换机构,它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。那么,它是怎样完成这个能量转换过程呢?也就是说它是怎样把热能转换成机械能的呢?要完成这个能量转换必须经过进气,把可燃混合气引入气缸;然后将进入气缸的可燃混合气压缩,压缩接近终点时点燃可燃混合气(或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃);可燃混合气着火燃烧,膨胀推动活塞下行实现对外作功;最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。

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活塞连接着曲轴做往复运动,当曲轴转动角度在0-180°时,发动机吸入新鲜空气;180-360°压缩空气,当活塞压缩空气达到上顶点,喷油嘴喷出的雾状汽油会在火花塞的作用下点燃;360-540°,高温高压推动活塞向下运动,化石能到机械能的转化即在此过程中实现;540-720°由于惯性作用,曲轴继续做往复运动,而由凸轮轴的转动控制阀门的开启、关闭时机,以上就是发动机一套完整的做工流程,虽然随着技术的进步有更多新的发动机技术和发动机构造被研发出来,但在工作流程上基本上都会遵循,吸气、压缩、做工、排气这四个步骤。

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发动机位置要结合其驱动方式来看,比如前置前驱,前置后驱等,限于篇幅,本篇只提及更多消费者买到和看到的前置前驱车型,前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构,发动机将动力直接输送到前轮上,省略了长长的传动轴,不但减少了功率传递损耗,也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。缺点是因为前置布置形式,前轮的磨损速度,爬坡动力损失大等。由于市场中经济型轿车基本都是前置前驱,因此消费者不必过多考虑发动机的位置。

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然后来看看最常见的一个发动机参数——排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升表示。而汽缸工作容积则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。发动机排量是非常重要的发动机参数,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。一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。

简单点的工作原理如下图:

发动机型号

四冲程发动机做功过程

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通常其编码是由企业或地方代码,气缸布置形式等字符组成,通常我们在买车时用不到这些参数。

读懂了发动机的工作原理,理解另一个常被提及的发动机参数就显得尤为重要,即发动机的排量,我们通常用升表示,虽然缸径和活塞的做工行程也可以说明发动机的性能指标,但不如排量表示的更加简洁直接!一般来说,排量越大,发动机的输出功率越大!

然后我们来看发动机气缸数,不同汽车的发动机缸数和排列形式也有不同,比如“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等,这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。字母L代表直列发动机,V代表V型气缸排列发动机汽车发动机,常用发动机有直列3缸、直列4缸、直列/V型6缸、V型8缸、V型10缸、V型/W型12缸等。

目前主流发动机汽缸排列形式:

排量

但即便读懂了发动机工作原理,明白了排量的含义,对于发动机参数栏上提到的“L4”、“V6”、“V8”、“W12”还是一头雾水,这里就提到了另一项重要的发动机参数即发动机排量形式和缸数。初窥门径的汽车迷可能不能理解,怎么气缸的排列方式还能影响发动机、甚至汽车性能,而实际上,包括世界一流汽车厂商的工程师们都在为这点事挠破头皮~比如如何解决三缸机NVH的问题。下面小编分享几款发动机的排列方式及优缺点说明,此处是重点需要记笔记!

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L:直列

排量应该比较好理解了,很多人买车时比较喜欢问的一句就是:这车多大排量的?嗯!排量就是活塞从上止点移动到下止点所通过的工作容积称为气缸排量;如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排量。一般用升来表示。

L4发动机,即直列4缸

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V:V型排列

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直列四缸发动机是最为普遍和常见的发动机形式,气缸体呈一字排开,因其缸体、缸盖、和曲轴结构简单,制造成本低,多半装载在中低档轿车上,但低速扭矩特性好、尺寸紧凑节约发动机舱空间、燃料消耗少等特性赢得了消费者的拥趸。

直列发动机,一般缩写为L,比如L4就代表着直列4缸的意思。直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式,尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面,并且只使用了一个气缸盖,同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单,好比气缸们站成了一列纵队

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一说到排量就会联想到排量大的车油耗就会大。这么说其实并没有什么错误,因为毕竟排量大的车,发动机的体积,喷射燃油量都比较大,油耗高自然也就是正常的情况。但是排量大的车也不一定就一定比排量小的车费油。

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气缸数在6缸以下的发动机多为直列排列方式。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。

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直列式发动机

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这是因为油耗的高低决定因素比较多,比如驾驶员的驾驶技巧,驾驶的自然环境因素(比如道路拥堵情况,室外温度,是否逆风驾驶等),另外一个就是车辆的一些节能技术了。关于是否耗油,我们要结合车辆的一些节能技术(比如启停、VVT、增压、ECO等技术)以及车重来综合判断。

V型发动机

V型发动机,简单的说就是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起,使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形(通常的夹角为60°),故称V型发动机。与直列布局形式相比,V型发动机缩短了机体的长度和高度,而更低的安装位置可以便于设计师设计出风阻系数更低的车身,同时得益于汽缸对向布置,还可抵消一部分振动,使发动机运转更为平顺。

V型排列方式气缸数一般为6缸以上,V型发动机将所有汽缸分成两组,两组相邻汽缸成一定的夹角布置在一起,可以抵消一部分振动,从侧面看汽缸呈V字形,V型发动机运转比较平稳,振动与噪声较小,高度较低,长度较短,能为驾乘舱留出更大的空间,缺点是必须使用两个汽缸盖,结构相对复杂,价格也较贵。

进气形式

相邻汽缸以一定的夹角布置,使两组汽缸形成有一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字型,由此得名。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。它便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。目前国产的中高档车型中,不少采用V型6缸发动机,比如君威,帕萨特及奥迪A6等。

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进气形式一般会分为自然进气和增压进气两种方式。自然吸气发动机是利用汽缸内产生的负压力,将外部空气吸入,跟人类吸取空气一样,这种吸气方式的发动机称为自然吸气发动机。

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V型发动机

W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开,就成了W型发动机。或者说W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,两组V型发动机共用一根曲轴,严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。

而增压进气方式又有机械增压和涡轮增压、机械涡轮双增压、双涡轮增压方式。普通家用轿车用的较多的进气方式主要是涡轮增压进气方式的发动机。将进入发动机气缸的空气或可燃混合气预先进行压缩或压缩后再加以冷却,以提高进入气缸的空气或可燃混合气的密度,从而使充气质量增加,并在供油系统的适当配合下,使更多的燃料很好燃烧,达到提高发动机动力性、提高比功率、改善燃料经济性、降低废气排放和噪声的目的,这样的发动机称为增压发动机。

以上两种是较为常见的发动机,下面给小伙伴们介绍几款“非主流”型发动机,打包票一定有一款是你没见过的!

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气缸排列型式

水平对置式发动机

除了这两种排列方式,发动机还有水平对置的形式,和转子发动机等等

通常我们会在这一栏里见到一些字母字符,来代表发动机的气缸排列方式,一般会有:L型、V型、W型、水平对置发动机、R型转子发动机(国内市场基本见不到了)

发动机活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向上左右运动。

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水平对置发动机的气缸夹角为180度。但是水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高,所以目前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用,优点是可以降低车身重心。

L、V、W都是发动机的排列方式缩写。直列发动机,一般缩写为L,比如L4就代表着直列4缸的意思,L4也是家用轿车中比较常见的排列方式。

水平对置式发动机

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水平对置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,发动机转速得到很大提升,减少噪音。

而转子发动机则是马自达的执着,优点是体积小,重量轻,但缺点也很明显——费油。转子发动机最经典的代表就是马自达RX系列。

V型发动机,简单的说就是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°),使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形(通常的夹角为60°),故称V型发动机。

星型发动机

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星型发动机是一种气缸环绕曲轴呈星型排列的一种活塞式发动机,气缸数多为奇数。

发动机是我们汽车的“心脏”,它的种类和发展非常的丰富,它的用途也不尽相同,但通过这样一种机器将化学能转化为机械能,才是汽车发展史上最出彩的地方。

W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开,就成了W型发动机。或者说W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,两组V型发动机共用一根曲轴。严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。

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星型发动机

水平对置发动机,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,使发动机转速得到很大提升,减少噪音。水平对置发动机应用比较少,家用车市场更是比重轻一些,比如斯巴鲁的旗下车型会用到水平对置发动机。

在喷气发动机出现之前,活塞式飞机发动机大多采用星型设计,因其曲轴短战场生存性强,再因其结构紧凑占用飞机空间小而被舰载机广泛使用。

转子发动机由于已经停产,所以这里就不做过多赘述。

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气缸个数及单气缸气门数

星型发动机

气缸个数就是指单台发动机有几个气缸的意思,汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。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。

这汽缸数量不愧为推动舰载机的,动力绝对强劲!虽然对现在的科技水平来说已经out,但经典永远会被载入史册。

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转子发动机/奎西发动机

单缸气门数是指每个汽缸含有的进气门和排气门的数量总和。有两气门,三气门,四气门和五气门几种。现在多采用多气门技术,常见的是每个汽缸布置有4个气门(也有单缸3或5个气门的设计,原理一样),4汽缸一共就是16个气门,我们经常在发动机上防护板看到的“16V”就表示发动机共16个气门。这种多气门结构容易形成紧凑型燃烧室,喷油器布置在中央,这样可以令油气混合气燃烧更迅速、更均匀,各气门的重量和开度适当地减小,使气门开启或闭合的速度更快。

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配置表上的很多名词看起来并不是那么生涩难懂,只要您稍微用一点点的时间,看过本文,相信对您的购车还是有所帮助的。

转子发动机

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转子发动机是依靠混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力,转子发动机的膨胀压力作用在转子的侧面,从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心,这一运动在两个分力的力作用下进行,一个是指向输出轴中心的向心力,另一个是使输出轴转动的切线力。

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转子发动机

而奎西发动机是一种基于转子发动机的改进型发动机,与一般转子发动机的三叶片不同,奎西发动机使用了四部分组成的链条式转子,使得其具有四个冲程,兼顾了四冲程发动机和转子发动机的优点。是一种体积小、马力大、低转速、大扭矩,可使用多种新型能源的新型发动机。

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奎西发动机

这几款发动机你都见过吗,是不是有点“活久见”的感慨呢,还有更牛掰的发动机不,咱评论区见!

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