汽车的基本工作原理.doc

发动机基本工作原理一、基本理论 汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生 有两点需注意： 1． 内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点 2． 同样也有外燃机在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多所以，现代汽车不用蒸汽机 相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机 二、燃烧是关键 汽车的发动机一般都采用4冲程马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍） 4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气完成这4个过程，发动机完成一个周期(2圈) 理解4冲程 活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下： 1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气 2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力 3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。

4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出 注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎 三、汽缸数 发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）见下图 直列4缸 V6 水平对置4缸 不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上 直列发动机概述直列发动机（Line Engine）：他的所有汽缸均肩并肩排成一个平面    优点是他的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛    缺点是功率较低    “直列”可用L代表，后面加上汽缸数就是发动机代号，现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机 　L3型发动机一般用在1升以下的微型车上他结构简单，维修方便，制造成本也低，重量轻，比较省油。

如果一台直列3台机能达到一台直列4缸机的动力性能，那当然是3缸机要好些　 L4型发动机俨然已成了现代汽车的一种标准选择他的适用范围极广，小到微型车，大到2升多的车型，均由四汽缸机为汽车提供动力与6缸机相比，4缸机的体积小，结构简单，重量轻，但他的动力性和平稳性与同排量6缸机的差别并不十分显著；现代轿车大多为前置发动机前轮驱动方式，需要发动机横放在车头，要求发动机的体积不能太大，直列4缸机的体积尺寸正好，因而直列4缸机获得了广泛应用 　 L4型发动机外形尺寸小巧，L6型发动机则运转平稳，如果把他们二者进行折衷，发动机的排量不大不小，如在2升出头，用L5型发动机应是不错的选择，我国长春一汽曾生产过的奥迪100也是用L5型发动机由于L5型发动机存在很难解决的平衡问题，容易引起振动，因此L5型发动机现已不多见，笔者只知道现在沃尔沃S60、S80还在用L5型发动机 　 L6型发动机现在主要用在前置发动机后驱方式的汽车上从平衡角度来讲，L6比L4、L5，甚至V6的平衡性都要好出于此原因，当你的机盖子下面的空间足够大时，就可以考虑采用L6型发动机，这也是宝马、沃尔沃、凌志等中高级车仍固执地使用L6型发动机的主要原因之一，现在宝马的每个系列几乎都有L6型发动机。

　V型发动机概述将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起，使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机     V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便尤其是现代汽车比较重视空气动力学，要求汽车的迎风面越小越好，也就是要求发动机盖越低越好另外，如果将发动机的长度缩短，便能为驾乘舱留出更大的空间，从而提高舒适性将汽缸分成两排然后“打斜”，便能缩小发动机的高度和长度，从而迎合车身设计的要求     由于汽缸之间已相互错开布置，因此在汽缸之间有较大的空间，这样便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率V型发动机的汽缸均成一角度对向布置，还可以抵消一部分振动     V型发动机的缺点是必须使用两个汽缸盖，结构较为复杂另外其宽度加大后，发动机两侧空间较小，不易再安排其它装置     V型发动机的汽缸数一般为5、6、8、10、12、16 　 V5发动机     笔者第一次听说大众的V5发动机时，认为可能是搞错了，两侧汽缸数量不一样一定不利于发动机平衡但据说用平衡块将平衡问题解决后它的优势就显现出来了他不仅为车主多提供了一种选择，而且还能显示与众不同的个性来。

笔者现只知道大众汽车公司生产V5发动机，并广泛装在新甲壳虫、高尔夫和宝来轿车上 　 V6发动机     V6发动机的长度与直4相当，因此可以横放在前轮驱动的轿车上，从而使它的应用范围比直6较广，、现在中高级轿车上普遍采用V6发动机，就像普通轿车上使用直4一样常见     V6发动机的汽缸夹角一般为60度或90度60度的夹角对V6的平衡性较好     使用V6发动机的轿车，机盖下一般都是“满当当”的，发动机周围空间紧张，要求设计师对发动机室空间要精打细算 　 V8发动机     V8发动机应是高级车的“标配”了虽然V8发动机的性能极其优秀，但他的制造成本太高，重量太大，油耗极高，厂家一般不敢轻易采用，只有在4升以上的车上才能见到V8的影子，国产车中现只有大切诺基拥有V8发动机，金杯通用豪放也是由V8发动机提供动力美国车比较喜欢V8，这与美国人的喜好及不知柴米油盐贵有关     V8发动机不论是放在前驱还是后驱车上，由于重量大，都容易造成汽车重心前移，即头重脚轻因此，许多汽车制造商喜欢将V8用在四轮驱动的车上     采用90度的夹角，可使V8发动机获得较佳的平衡性 　 V10发动机 理论上讲，V10发动机的平衡性不是特好，因此一般市售版汽车上很少采用V10发动机，要用也是在高性能的跑车上。

现在美国的道奇蝰蛇一直使用V10发动机作为其动力源泉，后来又有保时捷的Carrera GT跑车，大众辉腾5升V10柴油车，兰博基尼Gallardo也是采用V10发动机     最常见到V10发动机的地方应是F1赛车场，那里每辆车上装配的都是V10发动机F1比赛规则规定，所有赛车的发动机排量不能超过3升，当然车队都想达到最高排量以获得最大功率如采用V8，汽缸数较少，不利于提高发动机转速，每个汽缸直径也太大，很难达到所要求的功率；如采用V12，功率是提高了，但发动机重量太大，整车性能又受到影响综合考虑，还是用V10最合适，反正赛车追求的又不是平衡性，有点振动无所谓，只要发动机功率强大即可 　 V12发动机     在我看来，V12发动机的象征性意义要大于实用意义使用12缸发动机的汽车，主要集中在欧洲，并以德国、英国的顶级豪华车和意大利顶级跑车为主V12发动机工艺复杂，造价昂贵，重量奇大，油耗高得你都找不到厂家提供的官方数据也是，买这种车人怎会在乎其油耗高低！     现在装配V12发动机的豪华轿车有：奔驰旗舰S600、宝马旗舰760Li、迈巴赫、劳斯莱斯新幻影；使用V12发动机的跑车有法拉利的456GT和ENZO、兰博基尼的“魔鬼”和Murcielago、阿斯顿马丁的V12 Vanquish、布加迪的EB16-4、埃多尼斯的BEX38等。

    虽然V8在美国车上不少，但讲究派头、喜欢大气、不知油贵的美国人对V12却不感兴趣这并不是因为他们的性格发生改变，而是他们要玩就玩最大最好的，这才导致卡迪拉克V16发动机今年在美国底特律亮相 　 V16发动机     2003年元月，美国通用汽车公司在北美车展推出一款概念车——凯迪拉克“16”，这款不可思义的轿车以一台V16型发动机为动力，发动机排量高达13.6升，能产生1000马力的功率和1000磅·英尺的扭矩     在行驶中的大部分时间里，这台V16发动机只有一半的汽缸工作，以减少燃料消耗当需要增强功率时，如急加速或重载荷时，另一半汽缸会自动、自然地工作，以满足汽车对驱动力的需求     凯迪拉克在上世纪30年代制造出世界第一台V16发动机，但与现在的V16发动机决不可相提并论，那时的V16发动机的排量只有7.4升，最大功率才165马力 　W型发动机概述许多人以为就像V型发动机的汽缸呈V形排列那样，W型发动机的汽缸排列形式也一定是呈W形，其实不然，它只是近似W形排列，严格说来还应属V型发动机，至少是V型发动机的一个变种     将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开(如帕萨特W8的小角度为15度)，就成了W型发动机。

或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形     W型与V型发动机相比可以将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时重量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机室更满     W型发动机相对V型发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时必然会引起很大的振动针对这一问题，大众在W型发动机上设计了两个反相转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消     德国大众汽车公司现有三种W型发动机W8、W12和W16 　 W8发动机     现在只有帕萨特W8使用W8型发动机，排量为4升，最大功率为270马力/6000rpm由于W8的长度较短，因此它可以纵置在并不太大的发动机室，为驾乘舱留出更大空间 　 W12发动机     装用大众W12发动机的汽车有大众的旗舰车型辉腾、本特利新车GT和奥迪旗舰车型A8L60 三款量产车另外大众的W12概念跑车也装用W12发动机大众的W12发动机排量为6升，最大功率为420马力/6000rpm 　 W16发动机     大众公司在200年北美车展上推出的布加迪EB16-4Veyron.概念车，装配一种W16缸的发动机，排量为8升，冲程和缸径均为86mm，64气门，最大功率为1001马力/6000rpm。

    其实在1928年，布加迪就曾制造出两款U16型发动机来，分别装配在布加迪T45(3.8升)和T47(3升)赛车上，最大功率分别只有270马力/5000rpm和240马力/5000rpm那可能是最早的16缸发动机了 　 W18发动机     1998年，世界名车布加迪(Bugatti)被。