发动机设计的十大改进

好处:更省油，更少污染

缺点:更复杂，制造成本更高

还记得我们说过的奔驰专利汽车吗?除了有一个活塞，或气缸，它是两个冲程引擎就像许多早期的马达一样。中风指的是发动机中活塞的运动。

四冲程发动机是19世纪后期内燃机的最早改进之一。在四冲程发动机上，发动机在燃烧时有四个步骤汽油:进气，压缩，动力和排气[来源:CompGoParts.com]。这些步骤都发生在活塞上下移动两次时。

早些时候，更简单的二冲程发动机也能完成同样的任务——燃烧汽油来产生机械运动——但它们分两步完成。今天，二冲程发动机被发现在小型设备，如剪草机,小摩托车以及大型工业发动机。几乎所有的汽车都使用四冲程循环。

四冲程发动机有几个优点，包括提高燃油经济性，更耐用，更大的功率和扭矩，以及更清洁的排放。18新利最新登入然而，与二冲程发动机相比，它们的制造更加复杂和昂贵，并且需要使用进气和排气阀门。

尽管如此，四冲程发动机已经成为汽车的行业标准，而且它们可能不会很快消失。在本文后面的部分中，我们将更多地了解阀门的作用以及如何改进阀门。18新利最新登入

接下来，我们将学习强制感应，以及它是如何从飞机上应用到日常汽车上的。18新利最新登入

好处:更大的动力而不增加发动机尺寸

缺点:燃油消耗，涡轮滞后

发动机需要三样东西来产生运动:燃料、空气和点火．向发动机中灌入更多空气将增加发动机产生的动力引擎活塞。一种长期存在的方法，也是近来越来越流行的方法，就是使用强制归纳法。你可能会更了解这个过程，因为它是由哪些部分组成的涡轮增压器而且增压器．

在强制感应发动机中，空气以比通常更高的压力被迫进入燃烧室，产生更高的压缩，并从发动机的每一次冲程中获得更多的动力[来源:鲍曼］．涡轮增压器和增压器本质上是空气压缩机，将更多的空气推入发动机。

强制感应系统早在20世纪20年代开始被添加到汽车发动机之前就被用于飞机发动机。它们对小型发动机尤其有益，因为它们可以产生大量额外的动力，而不会增加发动机的尺寸或导致燃油经济性的大幅下降。

涡轮增压的Mini Cooper S就是一个很好的例子，它的发动机只有1.6升，但产量超过200升马力在某些应用中。此外，保时捷911 Turbo或克尔维特ZR-1等高性能汽车都采用了强制感应技术，从而获得了巨大的动力增益。

缺点呢?装有涡轮增压器的汽车通常需要优质汽油。还有一个问题涡轮滞后在这种情况下，只有在涡轮增压器转速提高到更高转速时才能感觉到动力的增加。近年来，工程师们已经帮助减少了这两个缺点。

随着燃油经济性和排放标准越来越严格，许多汽车制造商开始转向在小型发动机上强制感应，而不是制造大型发动机。例如，在最新的现代索纳塔(Hyundai Sonata)上，人们能买到的顶级发动机不再是V6发动机，而是涡轮增压四缸发动机。

接下来，我们将讨论为什么由于燃油喷射，化油器实际上已经成为历史。

好处:更好的油门响应，增加燃油效率，动力更大，启动更容易

缺点:更复杂和潜在的昂贵维修

几十年来，将燃料和空气混合并将其放入发动机燃烧室的首选方法是化油器．把油门踩到最大，化油器就会让更多的空气和燃料进入发动机。

自20世纪80年代末以来，化油器几乎完全被燃油喷射所取代，这是一种更加复杂和有效的燃料和空气混合系统。喷油器喷雾汽油进入进气歧管，燃料和空气混合在一起形成细雾。在进气过程中，混合气体通过每个气缸上的阀门进入燃烧室。发动机的车载计算机控制燃油喷射过程。

那么为什么燃油喷射取代了化油器呢?简单地说，燃油喷射在各个方面都更好。计算机控制的燃油喷射发动机更容易启动，尤其是在寒冷的天气，这时化油器可能会让事情变得棘手。带有燃油喷射的发动机也更高效，对油门的变化反应更灵敏[来源:汽车］．

它们在增加复杂性方面确实有缺点。燃油喷射系统的维修费用也比化油器要高。18新利最新登入然而，它们已经成为燃料输送的行业标准，而且化油器似乎不会很快卷土重来。

在下一节中，我们将讨论燃料喷射技术的下一步，即直接喷射技术。

好处:动力越大越好燃油经济性

缺点:制造成本更高，技术相对较新

直接注入是在进一步细化的基础上所作的改进燃油喷射．你可能已经从它的名字中猜到了，它允许燃油喷射“跳过一步”，这增加了效率引擎从而获得更大的动力和更好的燃油经济性。

在直接喷射发动机上，燃料直接喷射到燃烧室，而不是进入进气歧管。然后，发动机计算机确保燃料准确地在需要的时间和地点燃烧，减少浪费。直接喷射提供了更稀薄的燃料混合，燃烧效率更高。在某些方面，它使汽油发动机更类似于柴油发动机，后者一直使用直接喷射的形式。

正如我们前面所了解到的，直喷式发动机比立式燃油喷射系统具有更高的功率和燃油经济性。但它们也有缺点。首先，这项技术是一项相对较新的技术，在过去十年左右才进入市场。越来越多的公司开始增加直注的使用，但它还没有成为标准。

有时，直喷发动机会在进气门上堆积碳沉积物，这可能会导致可靠性问题。一些汽车调校人员也表达了修改直喷发动机的困难。尽管存在这些问题，直喷仍然是目前汽车领域的热门新技术。随着时间的推移，我们期待在越来越多的汽车上看到它。

接下来，让我们来看看铝制发动机缸体和老式铁缸体的使用情况。

好处:更轻的重量带来更高的效率和更好的处理

缺点:高温下会翘曲吗

在过去的几年里，汽车在许多方面都朝着更轻的方向发展。汽车制造商一直在寻找减轻汽车重量的方法，以产生更好的效果燃油经济性和性能。他们做到这一点的方法之一主要是通过替换引擎做的铁铝制的。

多年来，铁制发动机缸体一直是行业标准。如今，尽管许多大型V8发动机仍在使用铁块，但大多数新型小型发动机都改用铝。铝的重量远比铁轻，一般来说，铝制发动机的重量是铁发动机的一半。这意味着汽车的整体重量更轻，这意味着更好的操控性和更高的燃油效率[来源:墨菲］．

然而，铝也有一些缺点。18新利最新登入作为一种金属，它不像铁那么坚固，也不能承受高水平的热量。许多早期的铝缸体发动机都有气缸翘曲的问题，导致对耐久性的担忧。然而，这些问题已经基本解决了，由于铝具有减轻重量的特性，它已经明确地宣称自己是发动18新利最新登入机的未来。

在下一节中，我们将讨论凸轮轴是如何彻底改变发动机设计的。18新利最新登入

好处:更好的性能

缺点:增加了复杂性

当有人谈论发动机时，你可能听说过术语“DOHC”或“双顶置凸轮轴”。大多数人认为这是一个理想的功能，但它意味着什么?该术语指的是每个气缸上方的顶置凸轮轴的数量引擎．

凸轮轴是你车的一部分吗气门机构这是一个控制燃料和空气流入气缸的系统。几十年来，汽车主要使用OHV发动机，即顶置阀，也称为“推杆”。推杆由发动机内部的凸轮轴驱动。这种设置增加了发动机的质量，并限制了它的总速度。

在顶置凸轮设置，凸轮轴是小得多，并插入气缸盖本身，而不是在发动机缸体。一个顶置凸轮(SOHC)发动机上有一个，而DOHC发动机有两个。头顶凸轮设置的好处是，它允许更多的进气和排气阀门意味着燃料、空气和废气可以更自由地通过发动机，增加动力。

虽然许多汽车公司已经淘汰了推杆发动机，但DOHC和SOHC还没有完全取代它们。克莱斯勒仍在使用推杆为其Hemi V8发动机提供大量动力;通用汽车(General Motors)也在他们的一些高科技现代v8上使用了推杆。但自20世纪80年代以来，DOHC和SOHC发动机在发动机，尤其是小型发动机上一直很突出。

头顶摄像头的缺点是增加了复杂性和成本。你注意到这里的趋势了吗?

接下来，当我们讨论可变阀门正时时，我们将更多地了解阀门如何影响性能。18新利最新登入

好处:燃油经济性，动力输送更灵活

缺点:更高的生产成本

如果你对本田熟悉的话引擎在美国，你肯定听说过VTEC这个术语。那些对本田汽车性能进行调整的人经常说“VTEC开始发挥作用”。但这到底意味着什么呢?

VTEC指可变阀时而电梯电子控制，是一种可变阀门正时的形式。有时，发动机需要更多的空气流量，比如在硬加速时，但传统发动机往往不允许足够的空气流动，导致性能较低。可变阀门正时意味着进出阀门的气流可以根据需要减慢或加快[来源:Autropolis]。

本田并不是唯一一家提供这种系统的汽车公司。丰田有一个叫做VVT-i的系统，意思是智能可变气门正时，宝马有一个叫做Valvetronic或VANOS的系统，代表可变Nockenwellensteuerung，意思是可变凸轮轴控制。虽然它们的工作方式略有不同，但它们都完成了相同的任务——让更多的空气和燃料以不同的速度进入阀门。这使得发动机更加灵活，并允许它在各种条件下提供最佳性能。它还提高了燃油经济性。

许多发动机现在都采用了某种形式的可变气门正时，通常由发动机的车载计算机控制。在下一节中，我们将讨论引擎计算机如18新利最新登入何彻底改变设计。

好处:燃油经济性更好地诊断问题

缺点:成本,复杂性

发动机是一种极其复杂的设备。它有几十个活动部件，同时有几十个不同的过程发生。这就是为什么现代汽车的一切都由车载电脑称为发动机控制单元，或ECU。

ECU可以确保点火正时、空气/燃料混合、燃油喷射、怠速等过程按照应有的方式运行。它监视在引擎使用一组传感器，每秒执行数百万次计算，以保持一切正常运行。汽车里的其他电脑控制着电气系统，安全气囊，内部温度，牵引力控制系统，防抱死刹车系统还有自动变速器。

自20世纪80年代第一台车载诊断(OBD)计算机安装以来，汽车的计算机化程度越来越高。这台电脑负责你仪表盘上的“检查引擎”灯。机械师可以把电脑插到OBD端口上，就能知道你的车有问题的地方。他们不能使用OBD立即知道你的车出了什么问题，但这给了他们一个很好的起点。

通过提高发动机的运行效率，发动机计算机可以提高燃油效率，更容易诊断问题。但它们也会让引擎变得更加复杂，让周末机械师难以操作。

接下来:让我们来了解原因柴油发动机不是过去那种烟雾弥漫、噪音大、功率低的燃油燃烧器。

好处:扭矩,燃油经济性,更清洁排放

缺点:燃料成本，低rpm，较高的初始成本

到目前为止，我们已经讲了很多关于汽油发动机的内容，那么柴油发动机？柴油车在美国的销量从来都不高。尽管柴油车的燃油经济性优于类似的燃气发动机，但许多美国人仍然认为柴油车是上世纪七八十年代噪音大、烟味重、气味难闻、不可靠的发动机。

但现在情况不同了。现代柴油发动机动力强劲、清洁且极其省油。今天的发动机使用低硫形式的柴油燃料，车内系统有助于消除颗粒物和过量污染。

大众(Volkswagen)、梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)、宝马(BMW)、沃尔沃(Volvo)等公司生产的柴油车都吹嘘自己的发动机有了类似的改进涡轮增压、复杂的燃油喷射，以及计算机控制，以提供高效和高扭矩的驾驶体验[来源:博世］．

柴油发动机有一些缺点，主要是它们的转速低和柴油燃料的成本较高。但由于其中许多汽车在高速公路上每加仑汽油可以行驶40英里以上(每升17公里)，司机需要支付的燃料费用将大大减少。如果你想知道现代柴油车是否能提供良好的性能，看看最近几场勒芒24小时赛就知道了，奥迪在比赛中使用柴油赛车占据了主导地位。

最后，我们将看看当前“绿色”汽车的领导者——混合动力发动机。

好处:燃油经济性

缺点:更高的初始成本，复杂性

高的组合天然气价格在美国，司机的环保意识不断增强，政府法规提高了燃油经济性和排放标准，这些都迫使发动机比以往任何时候都更“绿色”。近年来用于提高效率的最大发动机改进之一是混合动力发动机。

十年前，混合动力汽车还鲜为人知，但现在人人都知道它是如何工作的了——电动马达和传统发动机搭配18新利最新登入汽油为了达到较高的燃油经济性，但没有电动发动机的“里程焦虑”，在电动发动机中，司机总是想知道当电量耗尽时会发生什么。

丰田普锐斯仍然是美国最畅销的混合动力汽车。它拥有一个1.8升的四缸发动机和一个产生134马力的电动机。在低速时，电动发动机单独工作，这意味着汽车根本不使用汽油。在其他时候，它协助汽油发动机。在城市和高速公路上，整个组合每加仑汽油可行驶约50英里(每升21.3公里)[来源:美国在线(AOL)汽车］．

像普锐斯这样的混合动力车代表了内燃机技术的最新发展。虽然它们的好处体现在燃油效率上，但也有一些缺点。混合动力汽车的初始成本高于非混合动力汽车，一些人认为，在司机收回混合动力汽车的额外成本之前，汽油必须比现在贵得多(听起来令人难以置信)。

18新利最新登入然而，很明显，发动机正朝着减少排放和提高燃油效率的方向发展。虽然纯电动汽车正变得越来越普遍，但很明显，内燃机汽车还没有走向任何地方。它只会继续进化，变得越来越好，就像它自T型车以来所做的那样。