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天龙 2004-9-20 16:50

汽车核心--发动机技术全面介绍(ZT)

或许你对各种车型了解已经到了出神入化的地步，甭管什么车，只要看一眼车灯，关于这辆车的概念化常识便会像水银泻地一般在记忆里汩汩流出。但这只是肤浅的理解，也许你并未真正懂得汽车的含义。要想真正的理解汽车，你必须向更深的层次探索，譬如发动机。这就好比要看一个人，首先要看他是否有一颗善良的心一样。 5F2y(Y)}"y
 
　　如果你承认自己是一个车迷，那么你对发动机就肯定不会陌生。因为它对于汽车而言简直是太重要了，以至于我们无法忽视它的存在。不过，绝大多数人对发动机的了解是很难用“精通”来形容的，其实这也很正常。因为，就连许多被称作“专家”的业内人士也不见得把每一款发动机都说得入木三分。 R:PeY;^+T9f)P8x6F
 
　　其实，了解发动机才是了解汽车的充要条件。换句话说，你只有了解了发动机才算真正了解了汽车。我们在“世界”范围内对发动机进行了一次“地毯式的搜索”，之后将各式各样的发动机网罗在一起，形成了这篇“搜索引擎”。我们的目的只有一个??通过对发动机全方位的介绍以及对比，让您可以更系统更全面的了解并掌握有关发动机的知识。 
 
　　引擎常识 
 
　　简单上讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（柴油）的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体，气体膨胀时推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度。 
 
　　发动机的分类 +}y'N5S4y{
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　　现代高科技在发动机上得到完美的体现，一些新技术、新结构广泛应用在发动机上。如V12、V8、V6发动机：它们均指气缸排列成V型，这种发动机充分利用动力学原理，具有良好的平稳性，增大发动机排量，降低发动机高度。如：Audi A8 6.0使用W12-12缸V型排列发动机，BENZS600使用V12-12缸IV型排列发动机等。 
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　　一般情况下，按照排量大小的不同发动机分为3缸、4缸、6缸、8缸几种类型。目前1.3L-2.3L排量的车大多采用直列四缸发动机，其特点是体积小、结构简单、维修方便；2.5L以上的排量一般采用多缸设计，其中有直列6缸，如宝马；也有呈一定角度分两边排列的V型6缸发动机，可有效果降低震动和噪音，如别克车系；一般来说排量越大，发动机的功率就越高。但现在也有些小排量的车通过涡轮增压、多气门、可变正时器等技术来提高功率。 
 
　　发动机的性能 
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　　发动机性能参数也就是最能体现发动机工作能力的参数，主要包括：排量、最大功率、最大扭矩。 5@Jz6@@LL1d4g
 
　　排量往往与发动机功率联系在一起，排量的大小影响着发动机功率的高低，通常也把它作为划分高、中、低档车的标准。活塞在气缸内作往复上下运动，这样往复运动必然有一个最高点和最低点，活塞从最低点到最高点所扫过的气缸容积，称为单缸排量，所有气缸排量总和称为发动机排量。最大功率与最大扭矩最容易混淆的两个概念，有人认为车的功率越大，力就越大，其实不然。同样300匹马力，在跑车上可以让车跑到250公里／小时以上的速度，但在一部货柜车上，可能最多只有150公里／小时的速度，但它能拖动30-40吨重的货柜。这里面的奥秘就在于两部车的扭矩有很大的不同，简单来说，功率表现在高转速，在发动机性能曲线图上，随着转速上升而明显上升，它决定了车子能跑多快，扭矩不一定在高转速时发挥，在曲线图上较为平直，它可以决定车行驶时的力量，包括加速性。 *D'x)P"]y!HMwn9X&~
 
　　在解读发动机参数时，需要注意的是，不要单看功率有多大，同时也要看到扭力参数，并注意当发动机处于最大功率、最大扭矩时的转速，当然以转速值稍低为好。 
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　　V10引擎的基本特征 
 
　　1.是用钛合金螺栓把离合器壳固定在发动机上。 
 
　　2.向发动机的空气喷射系统供气的碳纤维气罐，位于车手头部上方。 
 
　　3.引擎配气系统中，每个汽缸有4个气门。 #A!yy,|} yu\9c
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　　4.发动机的喷油嘴是用整块金属加工出来的。 R@3DahH `"d*u&M
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　　5.凸轮轴现在由齿轮驱动，而1989年RS1雷诺V10的轮轴是用皮带驱动的。 
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　　6 配气系统已经不用气门弹簧，气门现在是用压缩空气控制的。 1pT$vcl3d
 
　　7.为了尽量不用钢管，汽缸壁内部铸进了油和水的循环通道。发动机内部使用什么材料？ 
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　　铝是当今一级方程式赛车发动机使用最普遍的材料。在80年代，铸铁已全部被较轻的铝取代。铝还取代了镁，因为镁接触水会腐蚀。只有必须承受强大作用力的运动件才用钢来制造。材料基本分配如下： 
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　　铝：63%（汽缸盖、机油盘、活塞） 
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　　钢：29.5%（凸轮轴、曲轮、定时齿轮） ].[T&|w:^0trW
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　　镁：1.5%（油泵壳） d'ys0jL+oZ6w
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　　碳素纤维：1%（空气罐、线圈罩） -n_z.t6XjW9{Vm(w#U'X
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　　钛：5%（连杆、紧固件） 
 
　　制造一台发动机需要150名以上的职工，其中28名工程师、20名制图员、35名发动机机械师、8名电子专家、20名机械工和装配工、4名系统工程师、6名台架实验技术员、15人从事采购、生产和检验，另有15人为管理人员。涡轮增压发动机：这些年来，一级方程式发动机变得更紧凑、更轻和更省油。同时，功率增加，涡轮增压在1977～1988年达到了巅峰。当时最先进的发动机，包括宝马、保时捷、雷诺、法拉利和本田的核实功率达到1200马力以上。这种发动机改变了一级方程式车赛的面貌。1977年没有人相信1.5升的涡轮增压发动机能击败3升的自然吸气式发动机。这也许是一级方程式最好的发动机吧。 
 名词解释 
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　　我们明确一下和发动机相关的几个概念 
 
　　>> 活塞止点与行程： 
 
　　a)活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置称为止点。活塞离曲轴放置中心最远位置称为上止点，离曲轴放置中心的位置称为下止点。 8u(YQ.l8\+SZzv e\
 
　　b)上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈，相当于活塞移动一个行程。 f(aNBbh"^%q
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　　>> 排量 Q~Yy)xKg
 
　　a)活塞在气缸内作往复运动，气缸内的容积不断变化。当活塞位于上止点位置时，活塞顶部与气缸盖内表面所形成的空间称为燃烧室。这个空间容积称为燃烧室容积。 
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　　b)活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，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。 o;_4D-rT
 f3uALndN(l
　　c)当活塞在下止点位置时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。 w+]HD'o(V$cvg2P_
 2h^j7Bod NB
　　>> 压缩比 
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　　a)气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度。 ~a)FKH,n%\
 
　　b)压缩比越大，气体在气缸内受压缩的程度越大，压缩终点气体的压力和温度越高，功率越大，但压缩比太高容易出现爆震。 :J9R7^,f]$S3@f)] D
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　　c)压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同，不同类型的发动机对压缩比有不同的要求。柴油机要求较大的压缩比，一般在12-29之间，而汽油机的压缩比较小，在6-11之间。 r/jP6EX\0zW8|
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　　>> SOHC 8]]'B!n6m}eN5i
 
　　根据凸轮轴位置数量划分的发动机类型，SOHC表示单顶置凸轮轴发动机，适用于2气门发动机。 2KnJg&z*{ W5m?
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　　>> DOHC C9^q{m [e
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　　DOHC表示双顶置凸轮轴发动机，适用于多气门发动机。通常发动机每缸有2个气门，近几年来也不断出现了4气门、5气门发动机，这无疑为提高发动机高转速时的进气效率功率开辟了途径。此类发动机适用于高速发动机，并可适当降低高转速时的燃油消耗。 
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　　>> Turbo 
 
　　即涡轮增压，其简称为T，一般在车尾标有1.8T、2.8T等字样。涡轮增压有单涡轮增压和双涡轮增压，我们通常指的涡轮增压是指废气涡轮增压，一般通过排放的废气驱动叶轮带动泵轮，将更多空气送入发动机，从而提高发动机的功率，同时降低发动机的燃油消耗。 
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　　>> VTEC 
 
　　在国内生产的雅阁轿车发动机就是采用了VTEC技术，“VTEC”为英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System”的缩写，中文意思为“可变气门正时及升程电子控制系统”。VTEC是可变进气门控制技术，通过改变进气门开度来改变进气量，提高发动机扭矩。 
 
　　整个VTEC系统由发动机电子控制单元(ECU)控制，ECU接收发动机传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处理，输出相应的控制信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，影响进气门的开度和时间。 J(l[N/W
 
　　VTEC发动机是每缸4气门（2进2排），不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。通过计算机控制的气门正时和气门升程系统，可以大大提高发动机的燃烧效率和性能。本田公司在它的几乎所有的车型当中都使用了VTEC技术，从高性能跑车S2000到混合动力汽车INSIGHT，都采用了VTEC技术。 
 t{E,fQ/o
　　>> 电子油门技术 k(OI N]+s:B
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　　电子油门取消了传统油门拉线，通过油门踏板传感器，微电脑对节气门进行控制，反应更灵敏，控制更精确。 7M9{0g+Tw
 8f[g(yz"d b
　　>> 多段式可变进气歧管技术 y7tG)S?
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　　通过电脑控制进气管长度，满足低速时提供大的扭矩，高速时提供大的功率。 
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　　>> F.I.R.E :f8Nlw U
 
　　F.I.R.E意指“一体化发动机”，在意大利、巴西、土耳其等国均有生产，每年产量达数百万台，是一种技术成熟、性能稳定的经济型发动机，广泛地应用在菲亚特的各种经济型轿车上。 
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　　以装载在菲亚特派力奥轿车188A4000发动机为例，发动机排气量1242ml，压缩比为9.5±0.2 1。发动机控制系统ECU为意大利玛瑞利公司Magneti Marelli?IAW 59F多点电喷系统。采用静电点火、顺序喷射、无回油供油系统及双氧传感器技术，使发动机排放水平轻松超过欧洲2号标准并提高了整车的安全性。这个系统具有以下功能：调节喷油时间、控制点火提前角、控制散热器电子风扇、控制和管理怠速、控制冷启动补偿、自诊断及自学习，并具有跛行功能。 U-?#x2a;bjZ'H
 
　　>> VVT-i 7S.ewP^$gQu
 
　　近年生产的丰田轿车，包括最新的威姿大都装配了标注有“VVT-i”字样的发动机。VVT-i，是英文“Variable Valve Timing intake”的缩写，意思是“智能可变配气正时”。由于采用电子控制单元（ECU）控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴，又多了一个小尾巴“i”，就是英文“Intake”（进气）的代号。这些就是“VVT-i”的字面含义了。 
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　　VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。而丰田在2000年发表的全新一代Celica则进一步地发展了VVT-i引擎，创造出新一代的VVTL-i引擎，它也用类似Honda VTEC的原理，比原来VVT-i引擎上的凸轮轴多了可以切换大小不同角度的凸轮，也利用“摇臂”的机置来决定是否顶到高角或小角度的凸轮，而作到“可连续式”地改变引擎的正时，重叠时间与“两阶段式”的升程。VVTL-i结合了VVT-i的连续式可变正时与重叠角，与VTEC式的凸轮轴切换，而首先达到第一具可以说是“近似”完美的引擎，VVT-i加入可以变化valve升程后的新引擎VVTL-i，果然在性能版的Celica身上有超过每公升100hp以上的实力，1.8升的它能有180hp/7800rpm的超强实力，而且它还保有扭力曲线高而平原式的表现，0-96km/hr。应该说VVTL-i是Toyota划时代的力作。 
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　　>> VDE 
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　　可变排量发动机（VDE），并准备装在福特公司以后生产的轿车和卡车上，以进一步改善汽车的燃油经济性。这种发动机技术最适合于多汽缸的发动机使用。例如对12缸发动机来说，采用这种技术后，等于装了两个独立的6缸发动机，可以根据驾驶的需要让一台发动机运行，而让另一台处在怠速状态。这样，就可以随时调整发动机的排气量，从而减少燃油的消耗。 
 宝马发动机赢得“国际发动机年奖”五项大奖 "@9x[|#E!BN
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　　在2001年度“国际发动机年奖”中，宝马发动机获得全部12个奖项中的5项，其中包括最重要的“全面优胜奖”，由此，宝马成为本届评选获奖最多的公司。事实上，这项被誉为“发动机奥 -B(N*XHw(|&YGg
斯卡奖”的评选自推出以来，宝马一直是最成功和最有力的竞争者。 
 
　　本届宝马获奖的发动机有： (IC%{j#S)xGp#?
 
　　○ 宝马M3装备的3.2升、6缸发动机，功率252千瓦（343马力），最大扭距365牛顿米，获“最佳新发动机奖”、“最佳3.0至4.0升发动机奖”和“2001年全面优胜奖”三项大奖。 _x|Vfyr G
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　　○ 宝马316ti紧凑型车装备的1.8升、4缸发动机，配带创新性的“电子气门”技术，85千瓦（115马力），最大扭距175牛顿米，获“最佳1.4至1.8升发动机奖”。 zS6I,l(wO/ER
 
　　○ 用于宝马3系列、5系列、X5及Z3各款汽车的3.0升、6缸发动机，功率175千瓦（231马力），最大扭距300牛顿米，获“最佳2.5至3.0升发动机奖”。 
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　　本奖项自1999年起推出，每年举办一次，评委会成员包括17个国家的38位国际一流专家。在这项被业界专家誉为“发动机奥斯卡奖”中获胜，再次确认了宝马发动机强大的实力和竞争力。 Mu_*] o7H*S
 X"B0F ^ CsKW
　　在此次评选中，宝马发动机不仅说服了善于挑剔的专家评委会，获得令人注目的5项大奖，而且还在发动机性能、驾驶乐趣、油耗及技术改良等项目中获得好评。 ?G&~8Uq ES
 
　　“电子气门”（VALVETRONIC）是宝马公司最新研制的技术，作为内燃机领域里的一次革命性的创新而倍受赞誉。“电子气门”技术可以在保证汽车性能不受影响的前提下大大降低油耗，并且可以大大减少二氧化碳排放量。 V T?#u7\'?n7N?
 
　　Volkswagen 
 
　　德国大众汽车集团开发出的一种10缸涡轮增压直喷柴油发动机（TDI），该公司称这是世界上动力最为强劲的柴油发动机。这款5升发动机能产生230千瓦／313马力，最大扭力为750牛顿／米。目前，大众集团生产的最大功率的柴油发动机是1.9升的TDI，能产生110千瓦／150马力，用于Bora系列轿车。 
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　　NISSAN -^0W1a3k&kv
 
　　日产3.5升VQ V6引擎再次被Ward评为年度10佳引擎，这也是唯一的一款每年都被ward评为10佳的引擎。成熟的VQ引擎广泛运用于日产以及无限的众多车型，2004年包括日产Altima以及Maxima轿车，350Z运动力，日产Murano多用途车，Quest MPV，Pathfinder多用途车以及无限I35，G35以及FX35多用途车上面。Ward评选的这款3.5升VQ引擎是用在无限G35车型上面的。该引擎在4门轿车上产生260匹马力，260磅扭力，在2门coupe车上产生280匹马力以及270磅的扭力。 Mo'P.w.AO3q;d"]
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　　Audi 
 
　　AudiA6发动机集当今最新科技于一身，在采用先进的五气阀技术的基础上，还采用了可变相位技术、可变进气歧管技术，以及当今最先进的废气涡轮增压发动机技术，并匹配了BOSCH公司最新多点燃油喷射技术，使发动机动力更强劲、更经济，排放污染更小。 *B/gJm7wCbH
 
　　BMW 
 
　　日本汽车研究者及新闻工作者学会将“RJC 2003年度科技奖”颁给了宝马的“VALVETRONIC”。宝马杰出技术的当选是因其创新的汽车工程学、卓越的动力性能和燃料高效能。 VALVETRONIC处于21世纪初汽车技术领域的最前沿。Valvetronic少了节流阀(throttle)的设计，如同我们鼻子或肺在作呼吸动作时一样地跟空气直接接触，而省略掉throttle後，引擎在进新鲜空气时，将更顺畅，少掉因为空气流动的一些黏著力与磨擦力，而使引擎在运转时省去不必的的loss!一般的车子，当我们用脚踏加油门时，是驱动著钢索而通到throttle这开关的，而踏油门的深浅正控制著throttle的开或关的程度，而引进的就是将进入引擎燃烧室燃烧的新鲜空气，所以，throttle正控制著燃烧室的空气量与流动速率；然而，取代这"机械式"的进气节流阀(throttle)机置后，取代的是"电子式"的可变电阻，依我们踏油门的深浅，经过这可变电阻而来决定"进气量"。 
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