汽車發(fā)動機如何獲得更大功率

汽車生產(chǎn)商不斷嘗試通過以下方法來提高發(fā)動機動力和降低油耗。

提高排量：排量越大，則功率也越大，這是因為發(fā)動機每循環(huán)一次燃燒的汽油也越多。可以通過增大汽缸或者添加更多汽缸來提高排量。在實際應(yīng)用中，12 個汽缸似乎是一個極限。

提高壓縮比：在一定范圍內(nèi)，壓縮比越高，產(chǎn)生的功率越大。但是，對空氣/燃油混合物壓縮得越厲害，越有可能在火花塞點火之前發(fā)生自燃。高辛烷值汽油可防止此類過早燃燒的現(xiàn)象。這也是高性能車輛通常需要使用高辛烷值汽油的原因——為了獲得更大功率，這些車輛的發(fā)動機具有較高的壓縮比。

增大汽缸的進氣量：如果可以在給定大小的汽缸中壓入更多的空氣（相應(yīng)裝入更多燃油），便可以從汽缸獲得更大的功率（與增加汽缸體積的效果相同）。渦輪增壓器和機械增壓器給進入汽缸的空氣加壓，從而有效地將更多空氣壓入汽缸。有關(guān)詳細信息，請參見渦輪增壓器工作原理。

對進入的空氣進行冷卻：對空氣進行壓縮會使其升溫。但是，您希望汽缸中的空氣盡可能冷，因為空氣越熱，它在燃燒時的膨脹程度就越低。因此，許多渦輪增壓和機械增壓汽車都配備了中冷器。中冷器是一個特殊的散熱器，它使壓縮空氣在進入汽缸之前先進行冷卻。有關(guān)詳細信息，請參見汽車冷卻系統(tǒng)工作原理。

讓進氣更順暢：在進氣沖程中，當活塞向下移動時，空氣阻力會消耗發(fā)動機的能量。通過在每個汽缸上設(shè)置2 個進氣門，可以極大地降低空氣阻力。某些較新型的汽車還使用經(jīng)過拋光的進氣歧管來消除該部位的空氣阻力。更大的空氣濾清器也可以改善氣流。

讓排氣更順暢：如果由于空氣阻力而使得廢氣難以排出汽缸，則會降低發(fā)動機的功率。可以通過為每個汽缸增加第二個排氣門來降低空氣阻力（在配備2 個進氣門和2個排氣門的汽車中，每個汽缸有4個氣門，這會提高汽車的性能——如果您看到廣告上說某汽車有4 個汽缸和16 個氣門，那么該廣告實際上是說發(fā)動機的每個汽缸有4 個氣門）。如果排氣管太小或者消聲器中空氣阻力太大，便會產(chǎn)生背壓，這也會降低發(fā)動機的功率。高性能的排氣系統(tǒng)使用排氣歧管、大的尾管和氣流順暢的消聲器來消除排氣系統(tǒng)中的背壓。如果您聽說某汽車具有“雙排氣”，那么它的目的在于通過兩根而不是一根排氣管來提高廢氣流動的順暢性。

減輕零件的重量：輕的零件有助于提高發(fā)動機的性能。活塞每次更改方向時，它都要消耗能量來停止一個方向上的行程和開始另一方向的行程。活塞越輕，消耗的能量就越少。

噴射燃油：燃油噴射可以非常精確地計量進入每個汽缸的燃油量。這可以提高性能和降低燃油消耗。有關(guān)詳細信息，請參見燃油噴射裝置工作原理。

以下是讀者提出的問題：

1.汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機有何不同？在柴油發(fā)動機中沒有火花塞。相反，柴油被噴射到汽缸中，壓縮沖程產(chǎn)生的熱量和壓力會將其點燃。柴油比汽油的能量密度高，因此柴油的行駛里程更長。有關(guān)更多信息，請參見柴油機工作原理。

2.二沖程發(fā)動機和四沖程發(fā)動機有何不同？大多數(shù)鏈鋸和輪船馬達使用二沖程發(fā)動機。二沖程發(fā)動機沒有運動的氣門，而且火花塞在活塞到達其每個循環(huán)的頂部時進行點火。汽缸壁的下部有一個孔，空氣和燃油通過這個孔進入汽缸。在活塞向上運動時混合物被壓縮，火花塞點燃混合物，廢氣通過汽缸的另一個孔排出。在二沖程發(fā)動機中機油會混入汽油中，因為汽缸壁上的孔使其無法使用密封圈來密封燃燒室。通常，二沖程發(fā)動機可產(chǎn)生與其體積相應(yīng)的功率，因為每循環(huán)一次會出現(xiàn)兩個燃燒循環(huán)。但是，二沖程發(fā)動機要消耗更多的汽油和機油，因此產(chǎn)生的污染非常大。

3.蒸汽機以及其他外燃式發(fā)動機有哪些優(yōu)點？蒸汽機的主要優(yōu)點在于，可以使用任何可燃物作為燃料。例如，蒸汽機可使用煤、報紙或木柴作為燃料，而內(nèi)燃機需要純凈、高品質(zhì)的液體或氣體燃料。有關(guān)更多信息，請參見蒸汽機工作原理。

4.汽車發(fā)動機中除了奧托（Otto）循環(huán)外是否還有其他循環(huán)形式？二沖程發(fā)動機是不同的，上面介紹的柴油循環(huán)也不同。馬自達Millennia中的發(fā)動機使用的是米勒（Miller）循環(huán)，這是經(jīng)過改進的奧托循環(huán)。燃氣輪機使用布雷頓（Brayton）循環(huán)。汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機使用奧托循環(huán)，但是它的工作方式與四沖程活塞發(fā)動機有很大不同。

5.為何有的發(fā)動機有8 個汽缸？為何不改為使用排量等于8 個汽缸排量總和的一個大汽缸？為什么一個大的4.0 升發(fā)動機包含8 個0.5 升汽缸而不是一個大的4.0 升汽缸，原因有很多。主要的原因在于平滑性。V-8 發(fā)動機之所以更加平穩(wěn)，是因為它有八次間隔均勻的爆炸而不是一次大爆炸。另一個原因在于起動扭矩。在啟動V-8 發(fā)動機時，只需驅(qū)動2 個汽缸（1 升）完成它們的壓縮沖程，但是對于一個大汽缸，必須改為壓縮 4 升的氣量。

排氣集管是如何提高發(fā)動機性能的？

排氣集管是一種用來提高發(fā)動機性能的附件，它使用非常最方便，用螺栓擰緊即可。使用集管的目的是讓發(fā)動機可以更輕松地將廢氣排出汽缸。

如果讀過汽車發(fā)動機工作原理一文中的四沖程循環(huán)，您就會知道，發(fā)動機是在作功沖程中產(chǎn)生所有動力的。在此沖程中，汽缸中的汽油燃燒并膨脹，從而產(chǎn)生能量。另外三個沖程是實現(xiàn)作功沖程所必需的。如果這三個沖程消耗了能量，則它們將對發(fā)動機造成消耗。

在排氣沖程過程中，通過背壓來釋放能量是一個不錯的選擇。排氣門在排氣沖程開始時打開，然后活塞將廢氣壓出汽缸。如果在活塞將廢氣壓出汽缸時遇到任何阻力，都會消耗能量。使用2 個排氣門而不是使用一個，就可以通過使廢氣經(jīng)過的孔變大而提高氣體的流動性。

在普通發(fā)動機中，一旦廢氣排出汽缸，它們最終將進入排氣集管。在四缸或八缸的發(fā)動機中，4 個汽缸共用一根集管。通過集管，廢氣將流入一條通往催化轉(zhuǎn)化器和消音器的管道。事實上，集管可能是背壓的重要來源，因為來自某一汽缸的廢氣會在集管中形成氣壓，而這將影響下一個汽缸使用該集管。

使用排氣集管的目的就是消除集管的背壓。不是讓所有汽缸都共享一個公共集管，而是每個汽缸都擁有自己的排氣管道。這些管道集中在一個較大的管中，稱為收集器。每個管道都進行了剪切和彎曲，以便與其他管道等長。這樣可確保到達收集器的各個汽缸的廢氣占據(jù)相同的空間，因此這些共享收集器的汽缸將不再產(chǎn)生背壓。