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(shù)量也在不斷增加，而汽車發(fā)動機是汽車的核心系統(tǒng)，為汽車提供動力，汽車性能很大程度上由發(fā)動機能決定。在環(huán)保節(jié)能理念深入人心的形勢下，對汽車發(fā)動機技術提出了新要求。本文針對汽車發(fā)動機技術及其新進展進行了分析。

關鍵詞：發(fā)動機；構(gòu)造；性能指標；進展；趨勢

一、汽車發(fā)動機的工作原理與構(gòu)造組成

1.1冷卻系統(tǒng)

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

1.2潤滑系統(tǒng)

潤滑系統(tǒng)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(fā)動機的零部件進行必要的清洗與冷卻，一般潤滑系統(tǒng)包括油道、機油泵和一些附屬閥門等構(gòu)成。

1.3點火系統(tǒng)

在汽油發(fā)電機中，氣缸內(nèi)靠電火花來點燃混合氣體，因此一般在汽油發(fā)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(chǎn)生點火，而汽車內(nèi)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(fā)電機、蓄電池、分電器與火花塞等組成。

1.4啟動系統(tǒng)

汽車發(fā)動機要實現(xiàn)正常的運轉(zhuǎn)，首先必須通過外力使發(fā)動機的曲軸發(fā)生轉(zhuǎn)動，活塞可以形成反復運動，由此發(fā)動機的氣缸內(nèi)的混合氣體受迫而膨脹，產(chǎn)生有用功，發(fā)動機由靜止狀態(tài)逐漸過渡到運動狀態(tài)，自動循環(huán)開始慢慢政策運行。

1.5燃燒供應系統(tǒng)

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

1.6配氣機構(gòu)

汽車發(fā)動機的配氣機構(gòu)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(gòu)的主要功能為根據(jù)汽車發(fā)動機氣缸內(nèi)的工作循環(huán)，定時開啟或者關閉氣缸內(nèi)的進氣門和排氣門，且使得新鮮的充量可以進入到氣缸內(nèi)，及時將氣缸內(nèi)的廢氣排出氣缸外。

二、汽車發(fā)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(fā)動機運行中的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的輸出功率呈正相關，轉(zhuǎn)速越大，發(fā)動機的輸出功率也越大。但這種正相關并不一直持續(xù)下去，有一個最優(yōu)的價值點，超過這個點后，發(fā)動機的功率不但不增加，反而會產(chǎn)生下降，因此發(fā)動機的最大功率存在最大值，在功率最大的時候，發(fā)動機此時的轉(zhuǎn)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(fā)動機在曲軸產(chǎn)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(jié)點上提高速度的能力與潛力。曲軸產(chǎn)生的最大扭矩常常產(chǎn)生于發(fā)動機低速或者中速的速程范圍內(nèi)。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(chǎn)生最大最為有利。一般而言，性能最好的發(fā)動機常常在比較寬泛的轉(zhuǎn)速區(qū)，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(fā)揮最好的性能。

2.3氣門

氣門數(shù)也是影響發(fā)動機的重要因素。傳統(tǒng)的汽車發(fā)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(fā)展，目前比較先進的汽車已經(jīng)開始使用更多的氣門數(shù)發(fā)揮發(fā)動機的性能。當前主流的汽車常常采用四氣門的構(gòu)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(fā)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(fā)動機常常采用直線型排開，成本低的同時，構(gòu)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(fā)動機比較平穩(wěn)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(gòu)造也比較復雜，修理與維護比較困難。

三、汽車發(fā)動機的發(fā)展趨勢展望

3.1多氣門技術

前文以及論述到發(fā)動機的氣門數(shù)量與發(fā)動機的性能有重要關系，傳統(tǒng)的老的汽車沿用的是兩氣門發(fā)動機，發(fā)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(jīng)實現(xiàn)了多氣門技術，如很多發(fā)達國家推出的轎車已經(jīng)采用單氣缸四氣門技術與五氣門技術，多氣門技術使得發(fā)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(fā)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(shù)量與濃度，通過對渦輪進行增加，以使發(fā)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(zhuǎn)，伴隨機械傳動系統(tǒng)與裝置的輔助作用，從而循環(huán)為發(fā)動機引入更多的空氣，如此循環(huán)可以極大提高發(fā)動機的工作效能。

3.3可變進氣歧管長度技術

發(fā)動機燃料燃燒所需要一定濃度與數(shù)量的空氣，而空氣是通進氣歧管進入氣缸內(nèi)，如果將空氣進入的進氣歧管加長，那么發(fā)動機在低速狀態(tài)下會產(chǎn)生足夠大的扭矩，而進氣歧管較小，扭矩的產(chǎn)生也小，但高速狀態(tài)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(diào)控的進氣歧管技術，綜合兩種情況下的優(yōu)點，避免缺點，揚長避短。

四、結(jié)束語

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

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（作者單位：攀枝花學院交通與汽車工程學院）