動力/傳動篇: ●氣缸排列形式 汽車發(fā)動機一般都由多個圓筒狀的氣缸組成,每個氣缸可以獨立工作,并將它們的合力組合在一起,共同驅(qū)動汽車前進。這些多個氣缸可以以不同形式組合,從而產(chǎn)生出不同形式的發(fā)動機。目前最常見的有3種氣缸排列形式,它們分別是直列、V型和水平對置型。 直列發(fā)動機 將所有氣缸排成一排,稱為直列發(fā)動機。直列發(fā)動機,一般縮寫為L,比如L4就代表著直列4缸的意思。直列布局是如今使用最為廣泛的,尤其是在2.5L以下排 量的發(fā)動機上。這種布局的發(fā)動機的所有氣缸均是按同一角度并排成一個平面,并且只使用了一個氣缸蓋,同時其缸體和曲軸的結(jié)構(gòu)也要相對簡單,好比氣缸們站成了一列縱隊。
V型發(fā)動機 V型發(fā)動機就是將所有汽缸分成兩組,把相鄰汽缸以一定夾角布置一起,使兩組汽缸形成有一個夾角的平面,從側(cè)面看汽缸呈V字形的發(fā)動機。V型發(fā)動機的高度和長度尺寸小,在汽車上布置起來較為方便。它便于通過擴大汽缸直徑來提高排量和功率并且適合于較高的汽缸數(shù)。 V 型發(fā)動機的高度和長度相對直列發(fā)動機尺寸較小,在汽車上布置起來較為方便。尤其是現(xiàn)代汽車比較重視空氣動力學(xué),要求汽車的迎風(fēng)面越小越好,也就是要求發(fā)動 機蓋越低越好。另外,如果將發(fā)動機的長度縮短,便能為駕乘室留出更大的空間,從而提高舒適性。將氣缸分成兩排并斜放后,便能縮小發(fā)動機的高度和長度,從而 迎合車身設(shè)計的要求。V型發(fā)動機的氣缸成一角度對向布置,還可以抵消一部分振動。V型發(fā)動機的缺點是必須使用兩個氣缸蓋,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另外其寬度加大 后,發(fā)動機兩側(cè)空間較小,不易再安排其他裝置。
W型發(fā)動機 將 V型發(fā)動機的每側(cè)氣缸再進行小角度的錯開(如大眾汽車W8發(fā)動機為15°),就成了W型發(fā)動機。W型與V型發(fā)動機相比,可以將發(fā)動機做得更短一些,曲軸也 可短些,這樣就能節(jié)省發(fā)動機所占的空間,同時重量也可輕些,但它的寬度更大,使得發(fā)動機室更滿。W型發(fā)動機相對V型發(fā)動機最大的問題是發(fā)動機由一個整體被 分割為兩個部分,在運作時必然會引起很大的振動,因此現(xiàn)在應(yīng)用極少。針對這一問題,大眾汽車在W型發(fā)動機上設(shè)計了兩個反向轉(zhuǎn)動的平衡軸,讓兩個部分的振動 在內(nèi)部相互抵消?,F(xiàn)在只有大眾汽車有W型發(fā)動機,一般有W8、W12及W16發(fā)動機。
水平對置發(fā)動機 水平對置發(fā)動機的所有氣缸呈水平對置排列,就像是拳擊手在搏斗,活塞就是拳擊手的拳頭(當然拳頭可以不止兩個),你來我往,毫不示弱。水平對置發(fā)動機的英文 名(Boxer Engine)含義就是“拳擊手發(fā)動機”,可簡稱為B型發(fā)動機或H型發(fā)動機,如B6、B4,分別代表水平對置6缸和4缸發(fā)動機。 由于相鄰兩個氣缸水平對置,水平對置發(fā)動機可以很簡單地相互抵消振動,使發(fā)動機運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。水平對置發(fā)動機的重心低,能讓車頭設(shè)計得又扁又低。這兩點因素都能增強汽車的行駛穩(wěn)定性。 水平對置發(fā)動機代表車型
轉(zhuǎn)子發(fā)動機 轉(zhuǎn)子發(fā)動機又稱活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機。它是一種活塞在氣缸內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運動的內(nèi)燃機。與轉(zhuǎn)子發(fā)動機相對的就是我們常見的活塞往復(fù)式發(fā)動機,活塞做往復(fù)運動。轉(zhuǎn)子發(fā)動 機的活塞呈扁平三角形,氣缸是一個扁盒子,活塞偏心地置于空腔中。當活塞在氣缸內(nèi)做行星運動時,工作室的容積隨活塞轉(zhuǎn)動做周期性的變化,從而完成進氣—壓 縮—做功—排氣四個行程。活塞每轉(zhuǎn)一次,完成一次四行程工作循環(huán)。 轉(zhuǎn)子發(fā)動機主要部件構(gòu)造簡單、體積小、功率大、高速時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、性能較好,曾引起汽車行業(yè)的注意,許多汽車廠家紛紛進行研制試驗。但經(jīng)過幾十年的實驗,證明這種機型尚無法與傳統(tǒng)活塞往復(fù)式發(fā)動機相匹敵,原因是燃油消耗極高。現(xiàn)在只有馬自達RX-8在采用轉(zhuǎn)子發(fā)動機。 轉(zhuǎn)子發(fā)動機代表車型
●缸蓋材料/缸體材料 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,由于鋁合金的導(dǎo)熱性好,有利于提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。 缸蓋安裝在缸體的上面,從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃氣相接觸,因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。 缸蓋上還裝有進、排氣門座,氣門導(dǎo)管孔,用于安裝進、排氣門,還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。 缸體材料應(yīng)具有足夠的強度、良好的澆鑄性和切削性,且價格要低,因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍,因為鋁合金缸體重量輕,導(dǎo)熱性良好,冷卻液的容量可減少。啟動后,缸體很快達到工作溫度,并且和鋁活塞熱膨脹系數(shù)完全一樣,受熱后間隙變化小,可減少沖擊噪聲和機油消 耗。而且和鋁合金缸蓋熱膨脹相同,工作可減少冷熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。 ●氣缸數(shù) 在同樣功率要求下,缸數(shù)越多,缸徑就可縮小,轉(zhuǎn)速就可提高,這時發(fā)動機緊湊輕巧,運轉(zhuǎn)平衡性好。但是,氣缸數(shù)的增加不能無限制,因為隨著氣缸數(shù)的增加,發(fā)動機的零部件數(shù)也成比例增加,從而使發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、降低發(fā)動機的可靠性、增加發(fā)動機重量、提高制造成本和使用費用、增加燃料消耗等。因此,汽車發(fā) 動機的氣缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動機的用途和性能要求,在權(quán)衡各種利弊之后做出的合適選擇。 ●每缸氣門數(shù) 多氣門發(fā)動機具有高轉(zhuǎn)速、高效率的優(yōu)點。由于氣門較多,高轉(zhuǎn)速時進、排氣效果較好,且火花塞放在中央可提高壓縮比,因此發(fā)動機性能也較好。但多氣門 設(shè)計較復(fù)雜,氣門驅(qū)動方式、燃燒室構(gòu)造及火花塞位置都要精密安排,而且制造成本高,工藝要求先進,維修也較困難,其帶來的效果并不是特別明顯,或者說有點不太劃算,因此現(xiàn)在基本放棄每缸5氣門設(shè)計,而采用更為流行的每缸4氣門。 氣門由凸輪負責(zé)壓開,氣門彈簧負責(zé)關(guān)閉。當需要吸混合氣進入氣缸時,進氣門便會打開;當需要排出燃燒后的廢氣時,排氣門便會打開。由于進氣是被“吸”進去 的,而排氣是“推”出去的,因此進氣比排氣更困難,而且進氣越多,燃燒得更好,發(fā)動機的性能也更好。因此,一般都將進氣門設(shè)計得比排氣門大,以降低進氣難 度,提高進氣量。有的干脆多設(shè)計一個進氣門,這才有了3氣門(2進1排)和5 氣門(3進2排)設(shè)計。 ●工作方式 現(xiàn)如今常見的發(fā)動機工作方式為自然吸氣、渦輪增壓、機械增壓、雙增壓這幾類,他們到底有什么區(qū)別,各自又有什么特點呢? 自然吸氣 自然吸氣(英文:Normally Aspirated)是汽車進氣的一種,是在不通過任何增壓器的情況下,大氣壓將空氣壓入燃燒室的一種形式,更加穩(wěn)定,自然吸氣發(fā)動機在動力輸出上的平順性與響應(yīng)的直接性上,要遠優(yōu)于增壓發(fā)動機。
渦輪增壓 渦輪增壓(Turbocharger)發(fā)動機是指利用廢氣沖擊渦輪來壓縮進氣的增壓發(fā)動機,簡稱Turbo 或T。如在一些轎車尾部看到Turbo 或T,即表明該車采用渦輪增壓發(fā)動機。這種發(fā)動機是利用發(fā)動機排放出廢氣的能量,沖擊裝在排氣系統(tǒng)中的渦輪,使之高速旋轉(zhuǎn),通過一根轉(zhuǎn)軸帶動進氣渦輪以同 樣的速度高速旋轉(zhuǎn)使之壓縮進氣,并強制地將增壓后的進氣壓送到氣缸中。由于發(fā)動機功率與進氣量成正比,因此可提高發(fā)動機功率。它利用的是發(fā)動機排出的廢氣,所以,整個增壓過程基本不會消耗發(fā)動機本身的動力。渦輪增壓擁有良好的加速持續(xù)性,用通俗的話說就是后勁十足。而且最大轉(zhuǎn)矩輸出的轉(zhuǎn)速范圍寬廣,轉(zhuǎn)矩曲線平直,但低速時由于渦輪不能及時介入,從而導(dǎo)致動力性稍差。
機械增壓 與渦輪增壓相比,機械增壓(Supercharger)的原理則完全不同。它并不是依靠排出的廢氣能量來壓縮空氣,而是通過一個機械式的空氣壓縮機與曲軸相連,通過發(fā)動機曲軸的動力帶動空氣壓縮機旋轉(zhuǎn)來壓縮空氣。壓縮機是通過兩個轉(zhuǎn)子的相對旋轉(zhuǎn)來壓縮空氣的。正因為需要通過曲軸轉(zhuǎn)動的能量來壓縮空氣,機械增壓會對發(fā)動機輸出的動力造成一定程度的損耗。機械增壓器的特性剛好與渦輪增壓相反,由于機械增壓器始終在“增壓”,因此在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時,其轉(zhuǎn)矩輸出就十分出色。另外,由于空氣壓縮量完全是按照發(fā)動機轉(zhuǎn)速線性上升的,整個發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程與自然吸氣發(fā)動機極為相似,加速十分線性,沒有渦輪增壓發(fā)動機在渦輪介入那一刻的唐突,也沒有渦輪增壓發(fā)動機的低速遲滯。但由于高轉(zhuǎn)速時機械增壓器對發(fā)動機動力的損耗巨大,因此在高轉(zhuǎn)速時,其作用就不太明顯。 雙增壓 渦輪增壓與機械增壓一直是汽車廠家所能接納的主要增壓方案,兩者的優(yōu)劣無法簡單判斷,前者的作用在中高速時明顯,而后者在中低速時作用更大。那么何不將它們兼而濟之呢?大眾汽車在2005年裝備在高爾夫GT車上的1.4升TSI發(fā)動機就做出了這個驚人之舉。這臺雙增壓發(fā)動機在進氣系統(tǒng)上安裝一個機械增壓器,而在排氣系統(tǒng)上安裝一個渦輪增壓器,從而保證在低速、中速和高速時都能有較佳的增壓效果。
●汽缸容積/排氣量 氣缸排氣量是指活塞從下止點到上止點所掃過的氣體容積,它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動機排量是各氣缸排量的總和,一般用mL( 毫升)或L(升) 來表示。由于氣缸體是圓柱體,它的容積不太可能正好是整升數(shù),因此才會出現(xiàn)1998mL、2397mL 等數(shù)字,它們可近似標示為2.0L、2.4L。發(fā)動機的排量越大,它每次吸入的可燃混合氣就越多,燃燒時產(chǎn)生的動力就越強。這相當于人的胃口越大,吃的就 越多,他也可能就越有勁。 ●壓縮比 壓縮比是指氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值,表示活塞到達上止點時混合氣( 汽油機) 或空氣 ( 柴油機) 壓縮的程度。 現(xiàn)代車用汽油機壓縮比約在8~11 之間,10以上被稱為高壓縮比發(fā)動機。車用柴油機的壓縮比約在16~22 之間。然而有個例外,渦輪增壓汽油發(fā)動機為了減少渦輪遲滯現(xiàn)象,一般都把發(fā)動機的壓縮比設(shè)計得較小,如新森林人2.5XT 便是如此,這臺渦輪增壓發(fā)動機的壓縮比僅為8.4,但它的動力輸出仍然非常優(yōu)秀。 從動力性和經(jīng)濟性方面來說,壓縮比應(yīng)該越大越好。壓縮比高,動力性好,熱效率高,車輛加速性、最高車速等會相應(yīng)提高。但是受氣缸材料性能以及汽油燃燒爆燃的制約,汽油機的壓縮比又不能太大。發(fā)動機的壓縮比與汽 車的高檔、豪華與否沒有必然聯(lián)系。壓縮比不能過高。如果壓縮壓力太高,則燃燒室內(nèi)的混合氣會形成分子聚集,其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之后,在達到它的燃點時,如果燃燒室內(nèi)存有積炭或某個角落恰有熱點出現(xiàn),吸收足夠熱量的汽油分子便會自行燃燒起來,或在火花塞點火之前就自行燃燒了,這樣的結(jié)果就會產(chǎn)生 所謂的爆燃了。 壓縮比較高,其動力輸出可能會更大。在密封容積內(nèi),當氣體受到壓縮時,溫度與壓力成正比,壓力越大,溫度越高。因此,當發(fā)動機的壓縮比較高,汽油與空氣的混合氣體被壓縮后所能達到的溫度也較高,當火花塞點燃混合氣時能在較短的瞬間完成燃燒動作,釋放出較大的爆發(fā)能量,從而輸出較大的功率。反之,壓縮比較低,混合氣被壓縮后所能達到的溫度也較低,當火花塞點燃混合氣時需較長的瞬間完成燃燒動作,而且要耗費一定能量用來提高混合氣溫度,從而不能輸出較大的功率。 但一定注意,以上是在同樣氣缸內(nèi)或者排量相同的氣缸內(nèi)所做的比較,因為發(fā)動機功率大小主要取決于氣缸總排量 而不是壓縮比,總排量越大,功率也越高。高壓縮比要求使用高標號汽油。因為壓縮比較高的發(fā)動機,在混合氣燃燒時產(chǎn)生的動力較大,相應(yīng)的抖動自然也較大。尤其是直列式的四缸和三缸發(fā)動機,由于缸數(shù)少,其動力產(chǎn)生的次數(shù)不緊湊,間隔較長,如采用的壓縮比較高,其抖動自然更大。 另外,壓縮比越高, 其對汽油標號的要求也越高,這會為消費者增添些使用中的麻煩。一般來說,壓縮比在10:1 以下的可以采用93 號的汽油,像凱美瑞的壓縮比為9.8:1,它就可以使用93號的汽油。據(jù)了解,一些引進車型為了適應(yīng)國內(nèi)的汽油品質(zhì)或為了改用低標號汽油而需要對發(fā)動機電腦重新調(diào)校,其過程頗費周折。 ●氣門形式(凸輪軸形式) 凸輪軸是一根可以不斷旋轉(zhuǎn)的金屬桿,具有控制進氣門和排氣門開啟和關(guān)閉的功能。在凸輪軸上有數(shù)個圓盤形的凸輪,當凸輪軸旋轉(zhuǎn)時,凸輪便會依序下壓而使氣門運動,使發(fā)動機產(chǎn)生四行程循環(huán)運動。同時,通過靈活控制凸輪軸的運行,還可調(diào)節(jié)氣門的升程和正時,從而提高發(fā)動機的性能。 DOHC 如果在頂部有兩根凸輪軸分別負責(zé)進氣門和排氣門的開關(guān),則稱為雙頂置凸輪軸(Double OverHead Camshaft,簡稱DOHC)。在DOHC 下,凸輪軸有兩根,一根可以專門控制進氣門,另一根則專門控制排氣門,這樣可以增大進氣門面積,改善燃燒室形狀,而且提高了氣門運動速度,非常適合高速汽 車使用。
SOHC 如果在頂部只有一根凸輪軸同時負責(zé)進氣門和排氣門的開關(guān),則稱為單頂置凸輪軸(Single OverHead Camshaft,簡稱SOHC)。在單頂置凸輪軸時,一根凸輪軸為了控制分布在左右兩邊的進氣門和排氣門,必須使用搖臂等間接地操縱氣門的開啟,不易更 靈活地控制氣門的開啟,也影響燃燒室的形狀。
OHV 如果凸輪軸放在氣缸側(cè)面,而氣門在氣缸頂端,則稱為頂置氣門側(cè)置凸輪軸(Over Head Valve, 簡稱OHV)。
關(guān)于底置凸輪軸介紹延展閱讀:《別總看我原始! 底置凸輪軸(OHV)解析》 ●供油方式 多點/單點電噴 傳統(tǒng)的發(fā)動機采用的是將燃油噴入進氣道中,和空氣在進氣道中混合后,以可燃混合氣的形式被吸入燃燒室。電噴發(fā)動機屬于“缸外供油”發(fā)動機,由于設(shè)計上的局限(燃油經(jīng)燃油噴射器噴出,在進氣歧管內(nèi)與空氣混合后通過進氣門進入氣缸),混合油氣在活塞運 動的負壓作用下進入燃燒室的過程中,不可能完全適應(yīng)發(fā)動機的復(fù)雜工況,必然導(dǎo)致熱能轉(zhuǎn)換效率的降低。這不僅影響到發(fā)動機的動力性能,更增加了油耗和排放。 缸內(nèi)直噴 而燃油缸內(nèi)直噴技術(shù)則是將汽油直接噴射入燃燒室,通過均勻燃燒和分層燃燒,使燃燒更完全、更充分、更準確,可降低燃油消耗,提高動力性,從而達到了提高發(fā)動 機整體效率的效果。燃油缸內(nèi)直噴的優(yōu)勢是可以根據(jù)吸入空氣量精確地控制燃油的噴射量,使燃油與空氣同步進入氣缸并充分霧化混合,使符合理論空燃比的混合氣均勻地充滿燃燒室。充分的燃燒可使發(fā)動機動力得到淋漓盡致的發(fā)揮,在獲得高動力輸出的同時,保持較低的燃油消耗。 柴油直噴 柴油發(fā)動機也稱“壓燃式內(nèi)燃機”,它是以柴油為燃料的內(nèi)燃機。進入柴油發(fā)動機氣缸內(nèi)的空氣,被活塞壓縮后溫度便會上升,如果其溫度上升到柴油的燃點時,用噴 油器將柴油噴成霧狀射入氣缸中,柴油與灼熱的空氣相遇,即自行著火燃燒。燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃氣,在氣缸內(nèi)膨脹,推動活塞做功。因此,柴油機沒有點火線圈,沒有火花塞,也沒有分電器等點火系統(tǒng)部件。 ●發(fā)動機功率 功率是什么?初中物理課本中就有定義:單位時間內(nèi)所做的功。可見功率與時間有關(guān),或者說它與做功的速度有關(guān),是衡量做功能力的一個指標。如果一輛汽 車的功率越大,說明這款車做功的能力可能越強。從它的計算公式中也能看出些所以然來:功率= 轉(zhuǎn)矩× 轉(zhuǎn)速從上可看出,功率和轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速成正比。也就是說,這兩者不論誰增大或減小,都會使功率增強或減弱。因此,當在低轉(zhuǎn)速時,轉(zhuǎn)矩的大小就非常重要,它直接 影響汽車做功的能力,所以,我們都強調(diào)汽車在較低轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩特性,“低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩”的車其起步能力才會強。 和轉(zhuǎn)矩一樣,功率也是個變化的量,不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下它的功率輸出是不一樣的,因此在談到汽車的最大功率時,也一定要注明是在什么轉(zhuǎn)速。最大功率時的轉(zhuǎn)速與最大 轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速一般都不一樣。一般來講,前者往往比后者要高不少。既然功率與轉(zhuǎn)速成正比,為何功率到一定轉(zhuǎn)速時就會下降,為何不能隨轉(zhuǎn)速升高而一直升高呢? 這主要原因是轉(zhuǎn)矩到一定轉(zhuǎn)速時就會下降。那么,為什么轉(zhuǎn)矩到一定轉(zhuǎn)速時就會下降?那是因為隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增高,一些機械部件的運動達到極限,它承受不了 快速的運動和摩擦,反而會使其輸出的轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增高而下降。但此時由于轉(zhuǎn)速還在上升,因此功率不會馬上下降,而是要再上升一段后才會降下來。因此,一般來講最大功率的轉(zhuǎn)速一般都在6000 轉(zhuǎn)/ 分左右,而最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速只為4000 轉(zhuǎn)/ 分左右(增壓發(fā)動機除外)。 (PS:功率的單位和轉(zhuǎn)矩一樣也有多種,除了千瓦外,還有馬力,并且有ps、hp、bhp 三種“馬力”。ps
是公制馬力,來自德文Pferde-Strke,意即馬的力氣。1馬力(ps)的衡量標準是指“1秒內(nèi)把75千克的重物提升1米”。hp
或bhp,分別來自Horse Power 和Braking HorsePower,分別意為“馬的力氣”和“制動時馬的力氣”。其中hp
是英制馬力,它和bhp差不多,只是它們的測量方法不同,后者是用制動器(現(xiàn)稱測功機)方法測出來的,因此又稱“制動功率”。) 到底世界上為什么會有英制與公制馬力的分別,就好像為什么有的汽車是右駕,有的卻是左駕一樣,是人類永遠難以協(xié)調(diào)的差異點。若以大家比較熟悉的幾個測試標準來看,德國的DIN、歐洲EEC、日本的JIS,都是以公制馬力(ps) 為功率單位,而美國SAE 使用的是英制馬力(hp)
為功率單位。其實,雖然三種馬力之間有差別,但差別并不太大。近年來,越來越多的原廠數(shù)據(jù)已改為絕對無爭議的千瓦作為發(fā)動機輸出的功率數(shù)值。但是,由于發(fā)動機的功率是測出來的,不是算出來的,因此,如果測量方法不一樣,那么測出來的功率值就會有差別?;蛘哒f,不同測試方法測出的功率值是不完全一樣的,即使
標注相同的功率單位?,F(xiàn)在世界上的測功方法主要有四種,歐制(EEC)、德制(DIN)、美制(SAE)和日制(JIS)。它們之間不僅測功方法不完全一
樣,而且相互之間不能換算。就是說,如果一輛德國車,一輛美國車,一輛日本車,如果它們的最大功率都標明為100千瓦,那么實際上它們的最大功率并不相
等。大致上,EEC >DIN > SAE >
JIS。因此,當同一臺發(fā)動機用四種方式測量它的最大功率時,以日制(JIS)測得的數(shù)據(jù)最大。當然,這個差別是極有限的,因此現(xiàn)在一般也不特別注明是什
么制測得的功率值。 和最大轉(zhuǎn)矩一樣,在談到最大功率時一定要說是在什么轉(zhuǎn)速,這樣才會有意義,至少談到汽車是這樣。如果只說這車的最大功率為200 千瓦,那么你很難看出它的動力特性,因為這可能是一輛保時捷跑車,但也可能是一輛大貨車的最大功率指標。 ●發(fā)動機最大扭矩 功率和轉(zhuǎn)矩都是表示發(fā)動機動力強弱的參數(shù),為什么要有兩個參數(shù),而不只用一個?因為不論功率或轉(zhuǎn)矩,都不能完全表示出一臺發(fā)動機的動力性能來,或者
說如果你只用一個,如常常只用功率,來說明一臺發(fā)動機的動力如何強大,那么不是外行不懂,就是故意誤導(dǎo)他人。轉(zhuǎn)矩是什么?別怕,看似挺專業(yè)的詞匯,其實簡
單。從它的常用單位“N·m”(?!っ祝ⅰ発gf ·m”(千克力·米)分析,就很容易明白它的含義。用一根1 米長的扳手去扭動一個螺母,如果你用1
牛頓或1 千克力的手力量去扭動,那么施加在螺母上的轉(zhuǎn)矩就是“1 牛·米”或“1 千克力·米”。 當然這里有個前提,就是忽略了扳手本身的重量,專業(yè)上稱之為零質(zhì)量。如果扳手長度增加1米,則施加在螺母上的轉(zhuǎn)矩便會增加到“2?!っ住被颉?
千克力·米”。同理,如果增加手力量,也會增加轉(zhuǎn)矩??梢钥闯?,轉(zhuǎn)矩就是一個衡量“轉(zhuǎn)勁”大小的標準。如果一臺發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩較大,說明它輸出的“轉(zhuǎn)勁”也
較大。因此,像拖拉機、重型載貨車、越野型SUV
等,它們的發(fā)動機都擁有較大的轉(zhuǎn)矩指標,以便它們的車輪擁有更大的“轉(zhuǎn)勁”,可以在牽引重物、爬坡時擁有較足的力量。即使相同的發(fā)動機,如果分別配備在跑
車和SUV 上,往往也會將配備在SUV 上的發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩調(diào)大些。如同樣使用寶馬的3.0 升發(fā)動機,用在Z4 上的最大轉(zhuǎn)矩為300
?!っ?,而用在X5 和X3 上的則調(diào)高到315 牛·米。發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩是如何產(chǎn)生的?剛才說的“扳手”和“手力量”在哪呢? 了解發(fā)動機原理后便會知道,汽車的動力全部來自于氣缸內(nèi)部的燃料燃燒爆炸,這種爆炸產(chǎn)生的力量就相當于扭動扳手的“手力量”,它最先通過連桿傳向曲軸臂,然后 扭動曲軸轉(zhuǎn)動,再經(jīng)過變速器和一系列的傳動機構(gòu),最終驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。其中的連桿和曲軸臂就相當于“扳手”,這個“扳手”越長,或者說氣缸的行程越長,其輸 出的轉(zhuǎn)矩就越大。 因此,要想擁因此,要想擁有較大的轉(zhuǎn)矩輸出,其氣缸的行程要設(shè)計得較長些,如載貨車等需要較大轉(zhuǎn)矩,它們的發(fā)動機的行程都
比較長。但是,任何事情都是有一利必然有一弊,加長氣缸的行程雖然可以使轉(zhuǎn)矩加大,但同時它運行的頻率也相對減小了。就好像你邁大步走路,雖然“一步一個
腳印”很有力量,但你的步伐次數(shù)就會少;反之,如果小碎步前進,雖然不夠腳踏實地,但你邁的步子次數(shù)就會多。綜上所述,偏重追求力量的車輛,如載貨車發(fā)動機等,其發(fā)動機的氣缸行程都較長;反之,追求較高車速的汽車,如跑車發(fā)動機等,它的發(fā)動機都會采取短行程設(shè)計,以便擁有較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車速。 發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩是個隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化而不斷變化的值,只要你的發(fā)動機轉(zhuǎn)速有變化,或者說只要你松加速踏板或踩加速踏板,它的轉(zhuǎn)矩輸出值都會變化(增壓發(fā)動機除
外)。而我們常說的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指標值,則是指它能達到的最大轉(zhuǎn)矩值,而且如果不是渦輪增壓發(fā)動機,那么這個最大轉(zhuǎn)矩值往往只是一瞬間的事,只在某個轉(zhuǎn)速值時才會達到。因此,如果只用最大轉(zhuǎn)矩值來表示發(fā)動機的“轉(zhuǎn)勁”,并不科學(xué)和完整,一定要看它的轉(zhuǎn)矩性能曲線,或者說看它在各種轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩輸出情況。如在
低轉(zhuǎn)速、中轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩輸出是否理想。尤其是在低速時,如果轉(zhuǎn)矩輸出較小,那么它就不會有較佳的起步性能;如果在中轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)矩輸出較小,便不會擁有較佳的加速性能,你超車時可能就會費點勁。渦輪增壓的最大好處就是,它能在一個相當寬廣的轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi),如明銳的1.8TSI
發(fā)動機,在1500~4200 轉(zhuǎn)/ 分區(qū)間內(nèi),都能保持發(fā)動機擁有最大轉(zhuǎn)矩輸出。而其他車型的1.8 升發(fā)動機,如??怂?.8、凱越1.8
等,則只能在4000 轉(zhuǎn)/ 分或4400 轉(zhuǎn)/
分時,才能達到最大轉(zhuǎn)矩輸出,而在此前任何轉(zhuǎn)速時,它的轉(zhuǎn)矩輸出都會較小。而且過了這個轉(zhuǎn)速,其轉(zhuǎn)矩輸出也會下降。 汽車最有勁的時刻,就是其達到最大轉(zhuǎn)矩輸出的時刻,這時候進行換檔最順暢,最容易切入新檔位。因此,賽車上離不開發(fā)動機轉(zhuǎn)速表,以便讓車手掌握換檔的最佳時機,通過觀看 轉(zhuǎn)速表可以讓發(fā)動機“不丟轉(zhuǎn)”,在換檔時踩離合器踏板的同時另一腳還踩加速踏板,其目的就是使發(fā)動機一直處于較大轉(zhuǎn)矩輸出狀態(tài),以便變速器能以最快的速度 切入新檔,從而提高換檔速度。 ●最高車速 有些車主可能有時候會質(zhì)疑廠家給出的最高車速數(shù)值為什么會有些保守,例如自己的車明明可以跑到200km/h廠家的官方數(shù)據(jù)卻標明最高時速為180km/h。 實際上,車輛的最高速度值是有一定要求的,最高車速指在無風(fēng)條件下,在水平、良好的瀝青或水泥路面上,汽車所能達到的最大行駛速度。根據(jù)國家規(guī)定,以1.6公里長的試驗路段的最后500米作為最高車速的測試區(qū),共往返四次,取平均值。這個速度值并不是車輛在實際使用中能達到的最大速度值,而是指發(fā)動機在最佳狀態(tài)所發(fā)揮的理論數(shù)值。但為了駕駛安全,多數(shù)車型都設(shè)定了電子限速,大約在250Km/h左右。 ●發(fā)動機特有技術(shù) VVT 發(fā)動機可變氣門正時技術(shù)( Variable Valve Timing,縮寫為VVT)也是當下熱門的發(fā)動機技術(shù)之一,它通過對氣門的控制進行進排氣的配氣,近些年被越來越多地應(yīng)用于現(xiàn)代轎車上。氣門是由引擎的 曲軸通過凸輪軸帶動的,氣門的配氣正時取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)角。在普通的引擎上,進氣門和排氣門的開閉時間是固定不變的,這種不變的正時很難兼顧到引擎不同轉(zhuǎn)速的工作需求,VVT 就能解決這一矛盾。簡單地說,就是改變進氣門或排氣門的打開與關(guān)閉的時間,可以提高進氣充量,使充量系數(shù)增加,發(fā)動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。目前的氣門可變正時系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式有兩種:一種是通過調(diào)節(jié)氣門的開閉時間從而達到調(diào)整“呼吸”量的效果;另一種是通過調(diào)整氣門行程改變單位時間的進氣流量。 但是由于多搖臂和凸輪組機構(gòu)的介入使得i-VTEC發(fā)動機的配氣系統(tǒng)相對復(fù)雜,運轉(zhuǎn)噪音大,維修使用的成本也大幅增加。 優(yōu)點:經(jīng)濟節(jié)油;缺點:不能連續(xù)改變氣門開啟的時間,構(gòu)造復(fù)雜、使用和維修成本偏高。 D-VVT 發(fā)動機采用的是與VVT發(fā)動機類似的原理,利用一套相對簡單的液壓凸輪系統(tǒng)實現(xiàn)功能。不同的是,VVT的發(fā)動機只能對進氣門進行調(diào)節(jié),而D-VVT發(fā)動機可 實現(xiàn)對進排氣門同時調(diào)節(jié),具有低轉(zhuǎn)數(shù)大扭矩、高轉(zhuǎn)數(shù)高功率的優(yōu)異特性,技術(shù)上比較先進。通俗點講,就像人的呼吸,能夠根據(jù)需要有節(jié)奏地控制“呼”和 “吸”,當然比僅僅能控制“吸”擁有更高的性能。 VVT and DVVT 都不能連續(xù)可調(diào),然而 CVVT和D-CVVT對此 進行了重大改進。 CVVT 在發(fā)動機技術(shù)的上它是英文Continue Variable Valve Timing的縮寫,就是連續(xù)可變氣門正時機構(gòu)。韓國現(xiàn)代轎車所開發(fā)的CVVT是一種通過電子液壓控制系統(tǒng)控制打開進氣門的時間早晚,從而控制所需的氣門重疊角的技術(shù)。這項技術(shù)根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài),來延遲或提前進氣門的打開時間,它的特點是能夠穩(wěn)定燃燒狀態(tài),提高發(fā)動機工作效率,降低污染排放,提高燃油經(jīng)濟性。例如伊蘭特采用CVVT發(fā)動機后與之前相比減少油耗8%以上。可見CVVT只是在發(fā)動機進氣門加以控制(VVT與CVVT,只不過所實現(xiàn)的方法不同)。 D-CVVT D-CVVT技術(shù)是發(fā)動機技術(shù)的進步,在發(fā)動機技術(shù)的上它是英文Dual Continue Variable Valve Timing的縮寫,就是連續(xù)可變進排氣門正時機構(gòu)。它分別連續(xù)控制發(fā)動機的進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng),此效果如同一個較小的渦輪增壓器,能有效地提升發(fā)動機動力。與CVVT相比,由于進氣量的的加大,也使得汽油的燃燒更加完全,更省油,同時實現(xiàn)低排放的目的。 結(jié)語: 看完以上的一些名詞解釋,是不是您也變成了半個“汽車專家”了呢?希望以上內(nèi)容會讓您在挑選汽車的時候頭腦對這些參數(shù)有一些概念,不會被廠商宣傳的各種專業(yè)名詞沖昏頭腦,可以更理智地購車,做到之選對的,不選貴的。 |
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