超全面的汽車(chē)知識(shí)大全（一）

很多人都想了解更多的汽車(chē)知識(shí)，以加深對(duì)汽車(chē)的了解，只是無(wú)奈汽車(chē)結(jié)構(gòu)之復(fù)雜，機(jī)械知識(shí)之乏味，都一一放棄了。下面給大家準(zhǔn)備了一組圖解汽車(chē)文章，結(jié)合圖片剖析汽車(chē)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓復(fù)雜的原理變得通俗易懂。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)種類(lèi)解析

發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的動(dòng)力源泉，就像人的心臟一樣。不過(guò)不同人的心臟大小和構(gòu)造差別不大，但是不同汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就有著千差萬(wàn)別，那不同的發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造都有哪些不同？下面我們一起了解一下。

● 汽車(chē)動(dòng)力的來(lái)源

汽車(chē)的動(dòng)力源泉就是發(fā)動(dòng)機(jī)，而發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力則來(lái)源于氣缸內(nèi)部。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸就是一個(gè)把燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的場(chǎng)所，可以簡(jiǎn)單理解為，燃料在氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生巨大壓力推動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿把力傳給曲軸，最終轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)變速器和傳動(dòng)軸，把動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上，從而推動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。

● 氣缸數(shù)不能過(guò)多

一般的汽車(chē)都是以四缸和六缸發(fā)動(dòng)機(jī)居多，既然發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力主要是來(lái)源于氣缸，那是不是氣缸越多就越好呢?其實(shí)不然，隨著氣缸數(shù)的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件也相應(yīng)的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)會(huì)更為復(fù)雜，這也降低發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，另外也會(huì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本和后期的維護(hù)費(fèi)用。所以，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用途和性能要求進(jìn)行綜合權(quán)衡后做出的選擇。像V12型發(fā)動(dòng)機(jī)、W12型發(fā)動(dòng)機(jī)和W16型發(fā)動(dòng)機(jī)只運(yùn)用于少數(shù)的高性能汽車(chē)上。

● V型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

其實(shí)V型發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)單理解就是將相鄰氣缸以一定的角度組合在一起，從側(cè)面看像V字型，就是V型發(fā)動(dòng)機(jī)。V型發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于直列發(fā)動(dòng)機(jī)而言，它的高度和長(zhǎng)度有所減少，這樣可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)蓋更低一些，滿(mǎn)足空氣動(dòng)力學(xué)的要求。而V型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸是成一個(gè)角度對(duì)向布置的，可以抵消一部分的震動(dòng)，但是不好的是必須要使用兩個(gè)氣缸蓋，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)的高度減低了，但是它的寬度也相應(yīng)增加，這樣對(duì)于固定空間的發(fā)動(dòng)機(jī)艙，安裝其他裝置就不容易了。

● W型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

將V型發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)的氣缸再進(jìn)行小角度的錯(cuò)開(kāi)，就是W型發(fā)動(dòng)機(jī)了。W型發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于V型發(fā)動(dòng)機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是曲軸可更短一些，重量也可輕化些，但是寬度也相應(yīng)增大，發(fā)動(dòng)機(jī)艙也會(huì)被塞得更滿(mǎn)。缺點(diǎn)是W型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上被分割成兩個(gè)部分，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，在運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的震動(dòng)，所以只有在少數(shù)的車(chē)上應(yīng)用。

● 水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的相鄰氣缸相互對(duì)立布置（活塞的底部向外側(cè)），兩氣缸的夾角為180°，不過(guò)它與180°V型發(fā)動(dòng)機(jī)還是有本質(zhì)的區(qū)別的。水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似，是不共用曲柄銷(xiāo)的（也就是說(shuō)一個(gè)活塞只連一個(gè)曲柄銷(xiāo)），而且對(duì)向活塞的運(yùn)動(dòng)方向是相反的，但是180°V型發(fā)動(dòng)機(jī)則剛好相反。水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以很好的抵消振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)；重心低，車(chē)頭可以設(shè)計(jì)得更低，滿(mǎn)足空氣動(dòng)力學(xué)的要求；動(dòng)力輸出軸方向與傳動(dòng)軸方向一致，動(dòng)力傳遞效率較高。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不方便；生產(chǎn)工藝要求苛刻，生產(chǎn)成本高，在知名品牌的轎車(chē)中只有保時(shí)捷和斯巴魯還在堅(jiān)持使用水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)為什么能源源不斷提供動(dòng)力

發(fā)動(dòng)機(jī)之所以能源源不斷的提供動(dòng)力，得益于氣缸內(nèi)的進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣這四個(gè)行程的有條不紊地循環(huán)運(yùn)作。

進(jìn)氣行程，活塞從氣缸內(nèi)上止點(diǎn)移動(dòng)至下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，新鮮的空氣和汽油混合氣被吸入氣缸內(nèi)。

壓縮行程，進(jìn)排氣門(mén)關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)至上止點(diǎn)，將混合氣體壓縮至氣缸頂部，以提高混合氣的溫度，為做功行程做準(zhǔn)備。

做功行程，火花塞將壓縮的氣體點(diǎn)燃，混合氣體在氣缸內(nèi)發(fā)生“爆炸”產(chǎn)生巨大壓力，將活塞從上止點(diǎn)推至下止點(diǎn)，通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。

排氣行程，活塞從下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)，此時(shí)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，將燃燒后的廢氣通過(guò)排氣歧管排出氣缸外。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力源于爆炸

發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生動(dòng)力其實(shí)是源于氣缸內(nèi)的“爆炸力”。在密封氣缸燃燒室內(nèi)，火花塞將一定比例汽油和空氣的混合氣體在合適的時(shí)刻里瞬間點(diǎn)燃，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的爆炸力，而燃燒室是頂部是固定的，巨大的壓力迫使活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿推動(dòng)曲軸，在通過(guò)一系列機(jī)構(gòu)把動(dòng)力傳到驅(qū)動(dòng)輪上，最終推動(dòng)汽車(chē)。

● 火花塞是“引爆”高手

要想氣缸內(nèi)的“爆炸”威力更大，適時(shí)的點(diǎn)火就非常重要了，而氣缸內(nèi)的火花塞就是扮演“引爆”的角色。其實(shí)火花塞點(diǎn)火的原理有點(diǎn)類(lèi)似雷電，火花塞頭部有中心電極和側(cè)電極(相于兩朵帶相反極性離子的云)，兩個(gè)電極之間有個(gè)很小的間隙(稱(chēng)為點(diǎn)火間隙)，當(dāng)通電時(shí)能產(chǎn)生高達(dá)1萬(wàn)多伏的電火花，可以瞬間“引爆”氣缸內(nèi)的混合氣體。

● 進(jìn)氣門(mén)要比排氣門(mén)大

要想氣缸內(nèi)不斷的發(fā)生“爆炸”，必須不斷的輸入新的燃料和及時(shí)排出廢氣，進(jìn)、排氣門(mén)在這過(guò)程中就扮演了重要角色。進(jìn)、排氣門(mén)是由凸輪控制的，適時(shí)的執(zhí)行“開(kāi)門(mén)”和“關(guān)門(mén)”這兩個(gè)動(dòng)作。為什么看到的進(jìn)氣門(mén)都會(huì)比排氣門(mén)大一些呢？因?yàn)橐话氵M(jìn)氣是靠真空吸進(jìn)去的，排氣是擠壓將廢氣推出，所以排氣相對(duì)比進(jìn)氣容易。為了獲得更多的新鮮空氣參與燃燒，因而進(jìn)氣門(mén)需要弄大點(diǎn)以獲得更多的進(jìn)氣。

● 氣門(mén)數(shù)不宜過(guò)多

如果發(fā)動(dòng)機(jī)有多個(gè)氣門(mén)的話(huà)，高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)氣量大、排氣干凈，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也比較好（類(lèi)似一個(gè)電影院，門(mén)口多的話(huà)，進(jìn)進(jìn)出出就方便多了）。但是多氣門(mén)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，尤其是氣門(mén)的驅(qū)動(dòng)方式、燃燒室構(gòu)造和火花塞位置都需要進(jìn)行精密的布置，這樣生產(chǎn)工藝要求高，制造成本自然也高，后期的維修也困難。所以氣門(mén)數(shù)不宜過(guò)多，常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸有4個(gè)氣門(mén)(2進(jìn)2出)。

二、發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)原理解析

前面已經(jīng)了解過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造和動(dòng)力來(lái)源。其實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度并不是一成不變的，而是像人跑步一樣，時(shí)而急促，時(shí)而平緩，那么調(diào)節(jié)好自己的呼吸節(jié)奏尤其重要，下面我們就來(lái)了解一下發(fā)動(dòng)機(jī)是怎樣“呼吸”的。

● 凸輪軸的作用

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，凸輪軸是一根有多個(gè)圓盤(pán)形凸輪的金屬桿。這根金屬桿在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中起到什么作用？它主要負(fù)責(zé)進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。凸輪軸在曲軸的帶動(dòng)下不斷旋轉(zhuǎn)，凸輪便不斷地下壓氣門(mén)（搖臂或頂桿），從而實(shí)現(xiàn)控制進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的功能。

● OHV、OHC、SOHC、DOHC代表什么意思？

在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼上經(jīng)常會(huì)看到SOHC、DOHC這些字母，這些字母到底表示的是什么意思？OHV是指頂置氣門(mén)底置凸輪軸，就是凸輪軸布置在氣缸底部，氣門(mén)布置氣缸頂部。OHC是指頂置凸輪軸，也就是凸輪軸布置在氣缸的頂部。

如果氣缸頂部只有一根凸輪軸同時(shí)負(fù)責(zé)進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)、關(guān)，稱(chēng)為單頂置凸輪軸（SOHC）。氣缸頂部如果有兩根凸輪軸分別負(fù)責(zé)進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)關(guān)，則稱(chēng)為雙頂置凸輪軸（DOHC）。

底置凸輪軸的凸輪與氣門(mén)搖臂間需要采用一根金屬連桿連接，凸輪頂起連桿從而推動(dòng)搖臂來(lái)實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的開(kāi)合。但過(guò)高的轉(zhuǎn)速容易導(dǎo)致頂桿折斷，因此這種設(shè)計(jì)多應(yīng)用于大排量、低轉(zhuǎn)速、追求大扭矩輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)。而凸輪軸頂置可省略頂桿簡(jiǎn)化了凸輪軸到氣門(mén)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，更適合發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)的動(dòng)力表現(xiàn)，頂置凸輪軸應(yīng)用比較廣泛。

● 配氣機(jī)構(gòu)的作用

配氣機(jī)構(gòu)主要包括正時(shí)齒輪系、凸輪軸、氣門(mén)傳動(dòng)組件（氣門(mén)、推桿、搖臂等），主要的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，適時(shí)的開(kāi)啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門(mén)，以使得新鮮混合氣體及時(shí)充滿(mǎn)氣缸，廢氣得以及時(shí)排出氣缸外。

● 什么是氣門(mén)正時(shí)？為什么需要正時(shí)？

所謂氣門(mén)正時(shí)，可以簡(jiǎn)單理解為氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)刻。理論上在進(jìn)氣行程中，活塞由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)、排氣門(mén)關(guān)閉；在排氣行程中，活塞由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)打開(kāi)。

那為什么要正時(shí)呢？其實(shí)在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，為了增大氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量，進(jìn)氣門(mén)需要提前開(kāi)啟、延遲關(guān)閉；同樣地，為了使氣缸內(nèi)的廢氣排的更干凈，排氣門(mén)也需要提前開(kāi)啟、延遲關(guān)閉，這樣才能保證發(fā)動(dòng)機(jī)有效的運(yùn)作。

● 可變氣門(mén)正時(shí)、可變氣門(mén)升程又是什么？

發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)，每個(gè)氣缸在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，吸氣和排氣的時(shí)間是非常短的，要想達(dá)到高的充氣效率，就必須延長(zhǎng)氣缸的吸氣和排氣時(shí)間，也就是要求增大氣門(mén)的重疊角；而發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)，過(guò)大的氣門(mén)重疊角則容易使得廢氣倒灌，吸氣量反而會(huì)下降，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，低速扭矩偏低。

固定的氣門(mén)正時(shí)很難同時(shí)滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速兩種工況的需求，所以可變氣門(mén)正時(shí)應(yīng)運(yùn)而生?？勺儦忾T(mén)正時(shí)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工況的不同而進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在高低速下都能獲得理想的進(jìn)、排氣效率。

影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的實(shí)質(zhì)其實(shí)與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到氣缸內(nèi)的氧氣量有關(guān)，而可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)只能改變氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間，卻不能改變單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量，變氣門(mén)升程就能滿(mǎn)足這個(gè)需求。如果把發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)看作是房子的一扇“門(mén)”的話(huà)，氣門(mén)正時(shí)可以理解為“門(mén)”打開(kāi)的時(shí)間，氣門(mén)升程則相當(dāng)于“門(mén)”打開(kāi)的大小。

● 豐田VVT-i可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)

豐田的可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用，主要的原理是在凸輪軸上加裝一套液力機(jī)構(gòu)，通過(guò)ECU的控制，在一定角度范圍內(nèi)對(duì)氣門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，或提前、或延遲、或保持不變。

凸輪軸的正時(shí)齒輪的外轉(zhuǎn)子與正時(shí)鏈條(皮帶)相連，內(nèi)轉(zhuǎn)子與凸輪軸相連。外轉(zhuǎn)子可以通過(guò)液壓油間接帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的角度提前或延遲。

● 本田i-VTEC可變氣門(mén)升程系統(tǒng)

本田的i-VTEC可變氣門(mén)升程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理并不復(fù)雜，可以看做在原來(lái)的基礎(chǔ)上加了第三根搖臂和第三個(gè)凸輪軸。它是怎樣實(shí)現(xiàn)改變氣門(mén)升程的呢?可以簡(jiǎn)單的理解為，通過(guò)三根搖臂的分離與結(jié)合一體，來(lái)實(shí)現(xiàn)高低角度凸輪軸的切換，從而改變氣門(mén)的升程。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，三根搖臂處于分離狀態(tài)，低角度凸輪兩邊的搖臂來(lái)控制氣門(mén)的開(kāi)閉，氣門(mén)升程量小;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷時(shí)，三根搖臂結(jié)合為一體，由高角度凸輪驅(qū)動(dòng)中間搖臂，氣門(mén)升程量大。

● 寶馬Valvetronic可變氣門(mén)升程系統(tǒng)

寶馬的Valvetronic可變氣門(mén)升程系統(tǒng)，主要是通過(guò)在其配氣機(jī)構(gòu)上增加偏心軸、伺服電機(jī)和中間推桿等部件來(lái)改變氣門(mén)升程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)會(huì)驅(qū)動(dòng)偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)中間推桿和搖臂推動(dòng)氣門(mén)。偏心輪旋轉(zhuǎn)的角度不同，凸輪軸通過(guò)中間推桿和搖臂推動(dòng)氣門(mén)產(chǎn)生的升程也不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣門(mén)升程的控制。

● 奧迪AVS可變氣門(mén)升程系統(tǒng)

奧迪的AVS可變氣門(mén)升程系統(tǒng)，主要通過(guò)切換凸輪軸上兩組高度不同的凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)改變氣門(mén)的升程，其原理與本田的i-VTEC非常相似，只是AVS系統(tǒng)是通過(guò)安裝在凸輪軸上的螺旋溝槽套筒，來(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪軸的左右移動(dòng)，進(jìn)而切換凸輪軸上的高低凸輪。

發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷時(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)器使凸輪軸向右移動(dòng)，切換到高角度凸輪，從而增大氣門(mén)的升程;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)器使凸輪軸向左移動(dòng)，切換到低角度凸輪，以減少氣門(mén)的升程。

三、發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴原理解析

隨著對(duì)能源和環(huán)保的要求日趨嚴(yán)格，發(fā)動(dòng)機(jī)也要不斷升級(jí)進(jìn)化，才能滿(mǎn)足人們的需求。如時(shí)下的“缸內(nèi)直噴”、“分層燃燒”、“可變排量”等名詞相信大家并不陌生，到底它們的工作原理是怎樣的？下面我們一起來(lái)了解一下吧。

● 活塞、曲軸是最“累”的？

發(fā)動(dòng)一運(yùn)轉(zhuǎn)，活塞的“頭上”就要頂著高溫高壓，不停地做高速上下運(yùn)動(dòng)，工作環(huán)境非常嚴(yán)苛?？梢哉f(shuō)活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)“心臟”，因此活塞的材質(zhì)制作精度都有著很高的要求。

而被活塞踩在“腳下”的曲軸也不好受，要不停地做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸每分鐘要旋轉(zhuǎn)數(shù)千次，肩負(fù)著帶動(dòng)機(jī)油泵、發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、凸輪軸等機(jī)構(gòu)的艱巨任務(wù)，是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的中轉(zhuǎn)軸，因此它也比較“壯”。

● 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)如何變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)？

我們都知道，氣缸內(nèi)活塞做的是上下的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，但要輸出驅(qū)動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)力，是怎樣把直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的呢？其實(shí)這個(gè)與曲軸的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。曲軸的連桿軸與主軸是不在同一直線(xiàn)上的，而是對(duì)立布置的。

這個(gè)運(yùn)動(dòng)原理其實(shí)跟我們踩自行車(chē)非常相似，我們兩個(gè)腳相當(dāng)于相鄰的兩個(gè)活塞，腳踏板相當(dāng)于連桿軸，而中間的大飛輪就是曲軸的主軸。我們左腳向下用力蹬時(shí)（活塞做功或吸氣向下做運(yùn)動(dòng)），右腳會(huì)被提上來(lái)（另一活塞壓縮或排氣做向上運(yùn)動(dòng)）。這樣周而復(fù)始，就有直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)了。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪為什么這么大？

都知道活塞的四個(gè)行程中，只有一次是做功的，進(jìn)氣、壓縮、排氣三個(gè)行程都需要一定的力量支持才能順利進(jìn)行，而飛輪在這個(gè)過(guò)程中就幫了很大的忙。

飛輪之所以做得比較大，主要是為了存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)能量，這樣才能保證曲軸平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。其實(shí)這個(gè)原理跟我們小時(shí)候的陀螺玩具差不多，我們用力旋轉(zhuǎn)后，它能保持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)動(dòng)。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)的排量、壓縮比

活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所通過(guò)的空間容積稱(chēng)為氣缸排量；發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸排量之和稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)排量，通常用升（L）來(lái)表示。如我們平時(shí)看到的汽車(chē)排量，1.6L、2.0L、2.4L等等。其實(shí)氣缸的容積是個(gè)圓柱體，不太可能正好是整升數(shù)的，如1998mL、2397mL等數(shù)字，可以近似標(biāo)示為2.0L、2.4L。

壓縮比，即發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣體被壓縮的程度，氣缸總?cè)莘e與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比來(lái)表示。為什么要對(duì)氣缸的混合氣體壓縮呢？這樣可以讓混合氣體更容易、更快速的完全燃燒，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。

● 什么是可變排量？如何改變排量的？

通常為了獲得大的動(dòng)力，需要把發(fā)動(dòng)機(jī)的排量增大，如8缸、12缸發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力就非常強(qiáng)勁。但付出的代價(jià)就是油耗增加。尤其是在怠速等工況不需要大動(dòng)力輸出時(shí)，燃油就白白浪費(fèi)掉了，而可變排量就可以很好地解決矛盾。

可變排量，顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)的排量并不是固定的（也就是說(shuō)參加工作的氣缸數(shù)量是發(fā)生變化的），而是可以根據(jù)工況需要而發(fā)生改變。那發(fā)動(dòng)機(jī)怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)排量的改變的？簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是通過(guò)控制進(jìn)氣門(mén)和油路來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉某個(gè)氣缸的工作。比如一臺(tái)6缸可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)實(shí)際工況需要，實(shí)現(xiàn)3缸、4缸、6缸三種工作模式，以降低油耗，提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。

如大眾TSI EA211發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可變排量（氣缸關(guān)閉）技術(shù)，主要是通過(guò)電磁控制器和安裝在凸輪軸上的螺旋溝槽套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的關(guān)閉與開(kāi)啟。

● 什么是缸內(nèi)直噴？有什么優(yōu)勢(shì)？

我們知道，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)是在進(jìn)氣歧管中噴油再與空氣形成混合氣體，最后才進(jìn)入到氣缸內(nèi)的。在此過(guò)程中，因?yàn)閲娪妥炖锶紵疫€有一定距離，微小的油粒會(huì)吸附在管道壁上，而且汽油與空氣的混合受進(jìn)氣氣流和氣門(mén)關(guān)閉影響較大。

而缸內(nèi)直噴是直接將燃油噴射在缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)直接與空氣混合。ECU可以根據(jù)吸入的空氣量精確地控制燃油和噴射量和噴射時(shí)間，高壓的燃油噴射系統(tǒng)可以是使油氣的霧化和混合效率更加優(yōu)異，使符合理論空燃比的混合氣體燃燒更加充分，從而降低油耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。

這套由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)衍生而來(lái)的科技目前已經(jīng)大量使用在包含大眾（含奧迪）、寶馬、梅賽德斯-奔馳、通用等車(chē)系上。

福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動(dòng)機(jī)采用了缸內(nèi)直噴技術(shù)。

● 什么是均質(zhì)燃燒？分層燃燒？

所謂“均質(zhì)燃燒”可以理解為普通的燃燒方式，即燃料和空氣混合形成一定濃度的可燃混合氣，整個(gè)燃燒室內(nèi)混合氣的空燃比是相同的，經(jīng)火花塞點(diǎn)燃燃燒。由于混合氣形成時(shí)間較長(zhǎng)，燃料和空氣可以得到充分的混合，燃燒更均勻，從而獲得較大的輸出功率。

而分層燃燒，整個(gè)燃燒室內(nèi)的混合氣的空燃比是不同的，火花塞附近的混合氣濃度要比其他地方的要高，這樣在火花塞周?chē)幕旌蠚馑梢匝杆偃紵瑥亩鴰?dòng)較遠(yuǎn)處較稀的混合氣體的燃燒，這種燃燒方式稱(chēng)為“分層燃燒”。均質(zhì)燃燒的目的是在高速行駛、加速時(shí)獲得大功率；分層燃燒是為了在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷時(shí)節(jié)省燃油。

● 如何是實(shí)現(xiàn)分層燃燒？

如TSI發(fā)動(dòng)機(jī)是怎樣實(shí)現(xiàn)分層燃燒的？首先，發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣行程活塞移至下止點(diǎn)時(shí)，ECU控制噴油嘴進(jìn)行一次小量的噴油，使氣缸內(nèi)形成稀薄混合氣。

在活塞壓縮行程末端時(shí)再進(jìn)行第二次噴油，這樣在火花塞附近形成混合氣相對(duì)濃度較高的區(qū)域（利用活塞頂?shù)奶厥饨Y(jié)構(gòu)），然后利用這部分較濃的混合氣引燃?xì)飧變?nèi)的稀薄混合氣，從而實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)的稀薄燃燒，這樣可以用更少的燃油達(dá)到同樣的燃燒效果，進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗。

四、發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓原理解析

在平時(shí)開(kāi)車(chē)的時(shí)候相信大家都有體會(huì)，感覺(jué)帶“T ”的發(fā)動(dòng)機(jī)很給力，動(dòng)力很強(qiáng)勁。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為什么動(dòng)力強(qiáng)勁？是怎樣增壓的？下面我們就來(lái)了解一下發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器的工作原理。

● 節(jié)氣門(mén)的作用

在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中主要有兩大部件，一是空氣濾清器，主要負(fù)責(zé)過(guò)濾空氣中的雜質(zhì)；二是進(jìn)氣管道，主要將空氣引入到氣缸中。而在進(jìn)氣管中有個(gè)很重要的部件，就是節(jié)氣門(mén)。

節(jié)氣門(mén)主要的作用就是控制進(jìn)入氣缸的混合氣量大小。那它是怎么控制進(jìn)氣量的呢？我們開(kāi)車(chē)時(shí)踩油門(mén)踏板的深淺，其實(shí)就是控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的大小。油門(mén)踏板踩得越深，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度就越大，混合氣進(jìn)入量就越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)上升。

傳統(tǒng)拉線(xiàn)油門(mén)是通過(guò)鋼絲一端與油門(mén)踏板相連另一端與節(jié)氣門(mén)相連，它的傳輸比例是1：1，這種方式控制精度不理想。而現(xiàn)在的電子節(jié)氣門(mén)（電子油門(mén)），是通過(guò)位置傳感器，將踩踏油門(mén)踏板動(dòng)作的力量、幅度等數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茊卧M(jìn)行分析，然后總結(jié)出駕駛者踩油門(mén)的意圖，再由ECU計(jì)算實(shí)際節(jié)汽門(mén)開(kāi)合度并發(fā)出指令控制節(jié)汽門(mén)電機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門(mén)的精準(zhǔn)控制。

● 進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度可變？

我們平時(shí)看到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度好像都是固定的，它的長(zhǎng)度還可以改變？其實(shí)在進(jìn)氣歧管內(nèi)安裝控制閥，通過(guò)它的打開(kāi)和關(guān)閉，可以將進(jìn)氣歧管分為兩段，從而改變它的有效長(zhǎng)度。那改變進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度有什么作用呢？主要是為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣效率，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)轉(zhuǎn)速下的動(dòng)力性能。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，黑色控制閥關(guān)閉，氣流被迫從長(zhǎng)歧管流入氣缸，可以增加進(jìn)氣的氣流速度和壓強(qiáng)，使汽油和空氣更好的混合，燃燒更充分（這個(gè)有點(diǎn)像把水流不急的水管捏扁后，水流速度會(huì)變急的原理一樣）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，控制閥門(mén)打開(kāi)，氣流繞開(kāi)下端管道直接進(jìn)入氣缸，這時(shí)能更快吸入更多的空氣，增大發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣量。

● 排氣歧管為什么“長(zhǎng)”得奇形怪狀的？

汽車(chē)的排氣系統(tǒng)主要包括排氣歧管、三元催化轉(zhuǎn)化器、消聲器和排氣管道等。主要的作用就是將氣缸內(nèi)燃燒的廢氣排出到大氣中。

為什么我們看到的排氣管大多都形狀怪異的？這種設(shè)計(jì)主要是為了最大限度地避免各缸排出的廢氣發(fā)生相互干涉或廢氣回流的現(xiàn)象，而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。

雖然排氣管設(shè)計(jì)的奇形怪狀，但為了防止出現(xiàn)紊流，還是遵循一定的原則的，如各缸排氣歧管盡可能獨(dú)立、長(zhǎng)度盡可能相等；排氣歧管盡可能長(zhǎng)等。

● 渦輪增壓是怎樣增壓的？

渦輪增壓大家并不陌生，平時(shí)在車(chē)的尾部都可以看到諸如1.4T、2.0T等字樣，這說(shuō)明了這輛車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)是帶渦輪增壓的。渦輪增壓（Turbocharger）簡(jiǎn)稱(chēng)Turbo或T。渦輪增壓是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣帶動(dòng)渦輪來(lái)壓縮進(jìn)氣，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，使車(chē)更有勁。

渦輪增壓器主要由渦輪機(jī)和壓縮機(jī)兩部分組成，之間通過(guò)一根傳動(dòng)軸連接。渦輪的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，排氣口與排氣管相連；壓縮機(jī)的進(jìn)氣口與進(jìn)氣管相連，排氣口則接在進(jìn)氣歧管上。到底是怎樣實(shí)現(xiàn)增壓的呢？主要是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣沖擊渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)同軸的壓縮機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)制地將增壓后的空氣壓送到氣缸中。

渦輪增壓主要是利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的能量帶動(dòng)壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣的增壓，整個(gè)過(guò)程中基本不會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，擁有良好的加速持續(xù)性，但是在低速時(shí)渦輪不能及時(shí)介入，帶有一定的滯后性。

● 機(jī)械增壓又是怎樣的？

相對(duì)于渦輪增壓，機(jī)械增壓（Supercharger）的原理則有所不同。機(jī)械增壓主要是通過(guò)曲軸的動(dòng)力帶動(dòng)一個(gè)機(jī)械式的空氣壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)壓縮空氣的。與渦輪增壓不同的是，機(jī)械增壓工作過(guò)程中會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力造成一定程度的損耗。

由于機(jī)械增壓器是直接由曲軸帶動(dòng)的，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，增壓器也就開(kāi)始工作了。所以在低轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出表現(xiàn)也十分出色，而且空氣壓縮量是按照發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速線(xiàn)性上升的，沒(méi)有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)介入那一刻的唐突，也沒(méi)有渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的低速遲滯。但是在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械增壓器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的損耗也是很大的，動(dòng)力提升不太明顯。

● 雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是怎樣工作的？

雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，顧名思義就是指一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有兩個(gè)增壓器。如一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上采用兩個(gè)渦輪增壓器，則稱(chēng)為雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。如寶馬3.0L直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，采用的就是兩個(gè)渦輪增壓器。

針對(duì)廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現(xiàn)象，排氣管上并聯(lián)兩只同樣的渦輪（每三個(gè)缸一組連接一個(gè)渦輪增壓器），在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的時(shí)候，較少的排氣即可驅(qū)動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進(jìn)氣壓力，減小渦輪遲滯效應(yīng)。

前面了解到，渦輪增壓器在低轉(zhuǎn)速時(shí)有遲滯現(xiàn)象，但高速時(shí)增壓值大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升明顯，而且基本不消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力；而機(jī)械增壓器，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)渦輪，沒(méi)有渦輪增壓的遲滯，但是是損耗部分動(dòng)力、增壓值較低。那把它們結(jié)合一起就豈不是可以?xún)?yōu)勢(shì)互補(bǔ)了？

如大眾高爾夫GT上裝備的1.4升TSI發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)師就把渦輪增壓器和機(jī)械增壓器結(jié)合到了一起。將機(jī)械增壓器安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)上，渦輪增壓器安裝在排氣系統(tǒng)上，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低速、中速和高速時(shí)都能有較好的增壓效果。

編輯：jq