汽車發動機技術及其新進展

郭小蘭

摘要：隨著社會生活水平的提高，交通運輸體系的日漸完善，汽車數量也在不斷增加，而汽車發動機是汽車的核心系統，為汽車提供動力，汽車性能很大程度上由發動機能決定。在環保節能理念深入人心的形勢下，對汽車發動機技術提出了新要求。本文針對汽車發動機技術及其新進展進行了分析。

關鍵詞：發動機；構造；性能指標；進展；趨勢

一、汽車發動機的工作原理與構造組成

1.1冷卻系統

冷卻系統能將汽車的運行中零部件所產生的熱能及時散發出去，以給汽車發動機提供一個恒定的，適宜的工作溫度。發動機的冷卻系統包括水冷系統與風冷系統，水冷系統以冷卻液作為主要介質，風冷系統以空氣為冷卻介質。

1.2潤滑系統

潤滑系統的主要作用在于對相對運動的零部件提供一定的清潔潤滑液提高運行的效率，避免麻煩阻力，以降低零部件之間的摩擦損耗；一定量的潤滑液也可以對汽車發動機的零部件進行必要的清洗與冷卻，一般潤滑系統包括油道、機油泵和一些附屬閥門等構成。

1.3點火系統

在汽油發電機中，氣缸內靠電火花來點燃混合氣體，因此一般在汽油發動機的汽缸蓋上設置有火花塞，火花塞的頭部位于氣缸燃燒室，火花塞電火花通過電極產生點火，而汽車內部可以形成電火花的設備被稱之為點火系，點火系一般有發電機、蓄電池、分電器與火花塞等組成。

1.4啟動系統

汽車發動機要實現正常的運轉，首先必須通過外力使發動機的曲軸發生轉動，活塞可以形成反復運動，由此發動機的氣缸內的混合氣體受迫而膨脹，產生有用功，發動機由靜止狀態逐漸過渡到運動狀態，自動循環開始慢慢政策運行。

1.5燃燒供應系統

汽油發動機燃料供給系統主要根據發動機的命令，形成一定濃度與數量的混合氣體，混合氣體逐漸進入汽油發動機的氣缸內部，此過程中，發動機燃燒形成的廢氣排入到大氣中。而柴油發動機燃料供給系統將柴油與空氣分別供入氣缸內部，從而在燃燒室內形成一定濃度與數量的混合氣體，發生燃燒，燃燒形成的廢氣最終被排放到大氣。

1.6配氣機構

汽車發動機的配氣機構由凸輪軸、挺桿、推桿、搖臂、搖臂軸、氣門彈簧及氣門導管等一些相關部件組成。配氣機構的主要功能為根據汽車發動機氣缸內的工作循環，定時開啟或者關閉氣缸內的進氣門和排氣門，且使得新鮮的充量可以進入到氣缸內，及時將氣缸內的廢氣排出氣缸外。

二、汽車發動機的主要性能指標

2.1功率與最大功率

功率的單位為千瓦，發動機運行中的轉速與發動機的輸出功率呈正相關，轉速越大，發動機的輸出功率也越大。但這種正相關并不一直持續下去，有一個最優的價值點，超過這個點后，發動機的功率不但不增加，反而會產生下降，因此發動機的最大功率存在最大值，在功率最大的時候，發動機此時的轉速也是最大的，汽車此時的車速也是最快的。

2.2最大扭矩

汽車發動機在曲軸產生扭矩的情況下，扭矩的大小與汽車的牽引力有很大關系。扭矩的大小類似于加速度的概念，可以反映汽車在某一節點上提高速度的能力與潛力。曲軸產生的最大扭矩常常產生于發動機低速或者中速的速程范圍內。一般而言，汽車在起步階段或者低速運行的過程中提速對扭矩產生最大最為有利。一般而言，性能最好的發動機常常在比較寬泛的轉速區，可以提供百分之九十上下的扭矩平臺，且基本不會受到速度的影響，無論在低速還是高速中，均可以發揮最好的性能。

2.3氣門

氣門數也是影響發動機的重要因素。傳統的汽車發動機氣門常常采用由進氣門與排氣門兩個氣門組成的形式。而隨著汽車技術的發展，目前比較先進的汽車已經開始使用更多的氣門數發揮發動機的性能。當前主流的汽車常常采用四氣門的構造形式。四個氣門中有兩個是進氣門，有兩個是排氣門。

2.4氣缸的排列形式

一般發動機氣缸的排列有直線型排列、V型排列和水平對置等形式。一般而言，包括四個氣缸以下的發動機常常采用直線型排開，成本低的同時，構造工藝比較簡單，但有效輸出功率較低。多氣缸如六氣缸、八氣缸常常采用W型或V型排列，氣缸錯開排列，這種排列方式常常可以使發動機比較平穩工作，低效一定的振動，但相對而言造價要比直線型的價格高，工藝與構造也比較復雜，修理與維護比較困難。

三、汽車發動機的發展趨勢展望

3.1多氣門技術

前文以及論述到發動機的氣門數量與發動機的性能有重要關系，傳統的老的汽車沿用的是兩氣門發動機，發動機的進氣效率低，燃燒不徹底，而目前先對先進與前沿的汽車已經實現了多氣門技術，如很多發達國家推出的轎車已經采用單氣缸四氣門技術與五氣門技術，多氣門技術使得發動機的進氣與排氣效率增加，氣體燃燒效率加大，動力更強，而在同等條件下，燃料的消耗也會比較低，所以多氣門技術是未來汽車發動機提高工作性能的主要方式之一。

3.2渦輪增壓技術

渦輪增壓即意味著在一定排量的情況下，增加燃料的同時，增加空氣的數量與濃度，通過對渦輪進行增加，以使發動機所排出的廢氣更有用武之地，它可以帶動渦輪高速的運轉，伴隨機械傳動系統與裝置的輔助作用，從而循環為發動機引入更多的空氣，如此循環可以極大提高發動機的工作效能。

3.3可變進氣歧管長度技術

發動機燃料燃燒所需要一定濃度與數量的空氣，而空氣是通進氣歧管進入氣缸內，如果將空氣進入的進氣歧管加長，那么發動機在低速狀態下會產生足夠大的扭矩，而進氣歧管較小，扭矩的產生也小，但高速狀態運行時，較小的進氣歧管輸出功率會變大。因此可以考慮采用可變可調控的進氣歧管技術，綜合兩種情況下的優點，避免缺點，揚長避短。

四、結束語

綜上所述，隨著科學技術的飛速發展和社會對環保節能認識的深化，汽車發動機技術也面臨著新要求，作為汽車的核心組成部分，發動機性能直接影響整個汽車的性能。

參考文獻：

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（作者單位：攀枝花學院交通與汽車工程學院）