汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的幾種類型及優(yōu)缺點(diǎn)介紹

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是指在內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上，通過各種不同的結(jié)構(gòu)形式，包括氣缸、活塞、活塞環(huán)和配氣機(jī)構(gòu)等，將燃料（汽油或柴油）的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">機(jī)械能的裝置。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車上最重要的組成部分之一。它是由活塞、曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)和燃燒裝置組成。汽油機(jī)：內(nèi)燃機(jī)中最基本的組成部分

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的分類有很多種，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來分主要有以下幾種：1、直列式：發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣門和排氣門、氣缸、活塞（曲軸）和連桿組（曲柄連桿機(jī)構(gòu)）組成，并通過曲軸、軸承等固定在汽缸體上。2、橫軸式：又稱V形發(fā)動(dòng)機(jī)或V形缸蓋發(fā)動(dòng)機(jī)，是由汽缸本體和曲軸直接連接而成的V形結(jié)構(gòu)。3、V型（橫短軸直列式）：主要由汽缸體、活塞，連桿，以及相關(guān)的固定零件組成。4、V字形：又稱橫軸式，由汽缸體和配氣機(jī)構(gòu)組成。下面就來介紹幾種常見的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

一、進(jìn)氣歧管式發(fā)動(dòng)機(jī)

進(jìn)氣歧管式發(fā)動(dòng)機(jī)也稱雙凸輪軸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，簡稱 DOHC （Direct High Valve），又稱雙凸輪軸，是目前應(yīng)用最廣的增程器。

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：由進(jìn)、排氣門分成2個(gè)通道并分別安裝在2個(gè)氣缸中。

其工作過程是發(fā)動(dòng)機(jī)做功時(shí)，兩個(gè)進(jìn)氣門同時(shí)開啟；在排氣沖程中，2個(gè)排氣門同時(shí)關(guān)閉；進(jìn)氣歧管進(jìn)氣的空氣進(jìn)入排氣閥內(nèi)；進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣在2根進(jìn)氣門之間往復(fù)流動(dòng)并與空氣混合。

進(jìn)氣道的進(jìn)氣量是由進(jìn)氣歧管中流入氣缸內(nèi)的氣體所決定的。

該發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速高，適用于低速大扭矩的混合動(dòng)力車和大型商用車；

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、油耗較難降低且機(jī)械效率低。

二、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)

內(nèi)燃機(jī)的工作過程，主要包括兩個(gè)方面：（1）壓縮行程。壓縮行程包括了做功和排氣兩個(gè)過程，做功和排氣過程可分別看作是一個(gè)連續(xù)過程和一個(gè)單次過程。

（2）膨脹行程。膨脹是將燃油加熱，然后進(jìn)入氣缸中燃燒的行程，即一個(gè)混合氣體的膨脹與冷卻混合氣體的收縮同時(shí)進(jìn)行。

活塞式內(nèi)燃機(jī)通過改變凸輪位置（可由凸輪軸控制）使進(jìn)氣與排氣之間有一定的夾角，從而增大進(jìn)氣量；

由于氣缸直徑相對(duì)較小，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單（包括缸蓋、氣缸、活塞、連桿等），制造成本較低，質(zhì)量分布均勻；

活塞式內(nèi)燃機(jī)一般由凸輪和汽缸兩個(gè)部件組成：它由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門組成；

三、曲軸旋轉(zhuǎn)的汽油機(jī)和發(fā)電機(jī)

由于內(nèi)燃機(jī)的工作原理與傳統(tǒng)汽油機(jī)相同，因此發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的同時(shí)，也可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為汽車提供能量。

內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)可以通過增加輔助發(fā)電機(jī)的數(shù)量或提高輔助發(fā)電機(jī)功率來降低成本。

與傳統(tǒng)汽油機(jī)相比，由于內(nèi)燃機(jī)輸出功率比較小，因此不需要太多的輔助電動(dòng)機(jī)；并且發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可以為電動(dòng)機(jī)提供更多的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)間的互補(bǔ)增程。

優(yōu)點(diǎn)：

曲軸旋轉(zhuǎn)帶來了比曲柄連桿機(jī)構(gòu)更大的旋轉(zhuǎn)慣性力，使發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到更高轉(zhuǎn)速。

缺點(diǎn)：

由于汽油機(jī)本身就具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量多、重量大等特點(diǎn)，因此其重量比和體積一般都比較大，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不容易提高。

四、廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種應(yīng)用最廣泛的增程器，其原理是利用廢氣驅(qū)動(dòng)汽油機(jī)，從而達(dá)到提高進(jìn)氣效率以增加發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等目的。

優(yōu)點(diǎn)：

1、效率高：在相同轉(zhuǎn)速下，其功率可提高30%以上，而單位油耗卻能降低15%-20%；

2、工作穩(wěn)定：由于不需要燃油作功，因此工作可靠性高；

3、結(jié)構(gòu)簡單：與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，可以在更小的體積內(nèi)安裝更多的零部件。

五、增壓器（空氣濾清器）

增壓器是增程器的重要部件，它將空氣直接吸入氣缸內(nèi)燃燒做功，是氣缸內(nèi)的“壓氣機(jī)”，主要作用是增加氣缸內(nèi)的壓力，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠獲得更高的壓縮比。

發(fā)動(dòng)機(jī)采用增壓器后，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣壓力比原來提高了4倍左右，這樣可以降低爆震和提升扭矩。

增壓器的作用就如同給發(fā)動(dòng)機(jī)加了一把“大傘”。

增壓后的空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒做功并燃燒后排出廢氣，使整個(gè)內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)，活塞上下運(yùn)動(dòng)速度較以前加快2~3倍；而且由于廢氣膨脹作功而使壓力增大、轉(zhuǎn)速升高。

增壓器不僅能夠提高燃燒室內(nèi)混合氣的濃度以及燃燒速度（一般能提高3~4倍）；而且能大幅度提高噴油壓力和壓縮比。

在增力器設(shè)計(jì)中考慮到這種因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升有著很大影響。

由于廢氣膨脹作功使混合氣濃度增大、轉(zhuǎn)速升高，使得整個(gè)增壓器比原來尺寸小了40%左右；此外由于進(jìn)氣壓力較以前增大了4倍以上，這也導(dǎo)致活塞上下運(yùn)動(dòng)速度加快、轉(zhuǎn)速升高（約提高3倍）。

六、電控單元（ECU）和電子控制單元（ECU）

增程器通過電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，并由其向電池充電。

增程式發(fā)動(dòng)機(jī)通過電控單元控制和管理內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)增程器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制。

增程式發(fā)動(dòng)機(jī)中，在增程器內(nèi)直接用電子控制單元（ECU）控制電機(jī)的運(yùn)行和動(dòng)力電池充放電。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)不需要機(jī)械功，因此電控單元不工作時(shí)其電子元件完全沒有意義；增程式發(fā)動(dòng)機(jī)的電控單元（ECU）有兩種：一種是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)，另一種是增程器上用電子控制單元來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池充電與放電功能。

這種增程器的原理為由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)輪胎來驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)動(dòng)。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中，一般是通過機(jī)械減速電機(jī)來使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存于蓄電池中。

七、增程式汽車的工作過程

在電動(dòng)模式下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于一定值時(shí)，發(fā)電機(jī)通過電磁感應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。

在增程器中，電機(jī)是通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)儲(chǔ)能裝置（蓄電池）存儲(chǔ)。

增程式汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成。

發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器與發(fā)電機(jī)相連，在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速工作時(shí)為發(fā)電機(jī)充電。