18新利最新登入汽车发动机的工作原理

任何往复式内燃机背后的原理是:如果你把少量高能量密度的燃料(比如汽油)放在一个小的、封闭的空间里，然后点燃它，大量的能量就会以膨胀气体的形式释放出来。

你可以将这些能量用于有趣的目的。例如，如果你能创造一个循环，让你每分钟引爆数百次这样的爆炸，如果你能以有用的方式利用这些能量，你就拥有了汽车引擎的核心。

几乎每辆装有汽油发动机的汽车都使用汽油发动机四冲程燃烧循环把汽油转化为动力四冲程方法也被称为奥托循环为了纪念1867年发明它的尼古拉·奥托。四笔画在动画．它们是:

活塞连接到曲轴由一个连杆．当曲轴旋转时，它具有“重置大炮”的效果。以下是发动机在循环过程中发生的情况:

现在发动机已经为下一个循环做好了准备，所以它又吸入了一次空气和汽油。

在发动机中，活塞的直线运动通过曲轴转化为旋转运动。旋转运动很好，因为我们计划转动(旋转)汽车的车轮。

现在让我们来看看所有的部分一起工作，使这一切发生，从圆柱体开始。

发动机的核心是气缸，活塞在气缸内上下运动。单缸发动机是大多数割草机的典型发动机，但通常汽车有不止一个气缸(四缸，六缸和八缸是常见的)。在多缸发动机中，气缸通常以三种方式之一布置:内联，V或平(也被称为水平对位或拳击手)，如左图所示。18新利最新登入

我们一开始提到的直列四缸发动机就是四个气缸排成一条直线的发动机。不同的配置在光滑度、制造成本和形状特性方面有不同的优缺点。这些优点和缺点使它们更适合某些车辆。

让我们更详细地看看一些关键的发动机部件。

火花塞

的火花塞提供火花，点燃空气/燃料混合物，使燃烧发生。火花必须在正确的时刻产生，这样事情才能正常工作。

阀门

进气阀和排气阀在适当的时候打开，让空气和燃料进入，排出废气。注意，在压缩和燃烧过程中，两个阀门都是关闭的，因此燃烧室是密封的。

活塞

活塞是在气缸内上下运动的圆柱形金属。

活塞环

活塞环在活塞外缘和气缸内缘之间提供滑动密封。这些圆环有两个目的:

大多数“烧油”的汽车，每1000英里就要加一夸脱油，这是因为发动机老了，密封圈不能很好地密封东西。许多现代车辆使用更先进的材料制造活塞环。这就是为什么引擎能持续更长时间的原因之一换油．

连杆

连杆把活塞和曲轴连接起来。它可以在两端旋转，这样它的角度可以随着活塞的运动和曲轴的旋转而变化。

曲轴

曲轴将活塞的上下运动转变为圆周运动，就像玩偶盒上的曲柄一样。

油底壳

油槽围绕着曲轴。它含有一定量的石油收集在油底壳(油底壳)的底部。

接下来，我们将学习引擎可能出现的问题。

所以某天早上你出去，你的引擎会转，但它不会启动。会出什么问题呢?既然你知道了发动机是如何工作的，你就18新利最新登入可以理解使发动机停止运转的基本原理了。

可能发生三种基本情况:一种是坏的燃料混合，缺乏压缩或者缺乏火花．除此之外，成千上万的小事都可能产生问题，但这些是“三大问题”。基于我们一直在讨论的简单引擎，这里有一个关于这些问题如何影响你的引擎的快速概述:18新利最新登入

糟糕的燃料组合可以以几种方式发生:

缺乏压缩:如果空气和燃料不能适当地压缩，燃烧过程就不能正常工作。由于以下原因，可能会出现压缩不足:

汽缸中最常见的“孔”发生在汽缸的顶部(容纳阀门和火花塞，也被称为“孔”)气缸盖)连接到气缸本身。一般情况下，气缸与气缸盖用薄螺栓连接在一起垫片压在它们之间，以确保良好的密封。如果垫圈破裂，气缸和气缸盖之间会产生小孔，这些小孔会导致泄漏。

缺乏火花:火花可能不存在或微弱，原因如下:

其他很多事情都可能出错。例如:

在一个正常运行的引擎中，所有这些因素都工作得很好。让引擎运转并不需要完美，但当事情不完美时，你可能会注意到。

正如你所看到的，发动机有许多系统来帮助它把燃料转化为运动。在接下来的几节中，我们将查看引擎中使用的不同子系统。

大多数发动机子系统可以使用不同的技术来实现，更好的技术可以提高发动机的性能。让我们看看现代发动机中使用的所有不同的子系统，从气门机构开始。

气门机构由气门和一个开启和关闭气门的机构组成。启闭系统称为a凸轮轴．凸轮轴上有瓣，它移动的阀门上下，如图所示18新利最新登入图5．

大多数现代发动机都有所谓的架空凸轮．这意味着凸轮轴位于阀门上方，如图5所示。18新利最新登入轴上的凸轮直接或通过一个很短的连杆来激活阀门。老式发动机使用的凸轮轴位于曲轴附近的油底壳上。

一个正时皮带或者正时链将曲轴与凸轮轴连接起来，使气门与活塞同步。凸轮轴以曲轴一半的速度转动。许多高性能发动机每个汽缸有四个气门(两个进气，两个排气)，这种安排需要两个凸轮轴每组汽缸，因此短语“双顶置凸轮。”

的点火系统(图6)产生一个高压电荷，并通过传递到火花塞点火电线．电荷首先流向a经销商你可以很容易地在大多数汽车的引擎盖下找到它。分配器有一根电线在中心，四、六或八根电线(取决于气缸的数量)从它出来。这些点火电线给每个火花塞装药。发动机定时，以便一次只有一个汽缸从分电器接收火花。这种方法提供了最大的平滑性。

下一节我们将介绍汽车引擎如何18新利最新登入启动、冷却和循环空气。

的冷却系统大多数汽车由散热器和水泵组成。水通过圆柱体周围的通道循环，然后通过散热器冷却。在几辆车里(最明显的是1999年以前的大众甲壳虫)，以及大多数人摩托车和割草机一样，发动机是气冷的(你可以通过每个气缸外面装饰的散热片来判断它是气冷发动机)。空气冷却使发动机更轻但更热，通常会降低发动机的寿命和整体性能。

现在你知道为什么你的引擎保持凉爽18新利最新登入了。但是为什么空气循环如此重要呢?大多数汽车都是正常吸气这意味着空气通过空气过滤器直接进入气缸。高性能和现代节油发动机不是涡轮增压或增压这意味着进入发动机的空气首先被加压(以便更多的空气/燃料混合物可以被挤进每个气缸)以提高性能。加压量叫做提高．一个涡轮增压器使用附在排气管上的小型涡轮机在进入的气流中旋转压缩涡轮机。增压器直接连接在发动机上，使压气机旋转。

由于涡轮增压器重新利用热废气来旋转涡轮机并压缩空气，它增加了小型发动机的功率。因此，一个省油的四缸发动机可以达到你可能期望的六缸发动机输出的马力，同时燃油经济性提高10%到30%。

提高发动机的性能是件好事，但当你转动钥匙启动它时，究竟发生了什么呢?的起动系统由电动起动马达和电动机组成起动机电磁．当你转动点火钥匙时，启动马达使发动机转几圈，这样燃烧过程就可以开始了。要使冷发动机运转需要强大的马达。起动电机必须克服:

由于需要如此多的能量，而且汽车使用的是12伏的电力系统，因此必须有数百安培的电流流入起动电机。启动螺线管本质上是一个大的电子开关，可以处理这么大的电流。当你转动点火钥匙时，它会激活螺线管来驱动马达。

接下来，我们将看看维持进入(油和燃料)和排出(废气和排放物)的发动机子系统。

说到日常的汽车保养，你首先关心的可能是车里的汽油量。18新利最新登入你放进去的气体是如何驱动汽缸的?发动机的燃油系统从油箱中抽出气体，并将其与空气混合，使适当的空气/燃料混合物能够流入气缸。现代汽车的燃油输送通常有两种方式:港口燃油喷射和直接燃油喷射。

在一个燃油喷射在发动机中，适量的燃油被单独注入每个气缸，或者正上方的进气阀(端口燃油喷射)或直接进入气缸(直接燃油喷射)。旧的汽车是化油器，当空气流入发动机时，汽油和空气通过化油器混合。

石油也扮演着重要的角色。的润滑该系统确保发动机的每一个运动部件都得到机油，以便它能轻松地运动。需要油的两个主要部件是活塞(所以它们可以很容易地在气缸中滑动)和任何轴承，如曲轴和凸轮轴自由旋转:自由旋转在大多数汽车中，油由油泵从油底壳中吸出，通过机油滤清器去除任何砂砾，然后在高压下喷射到轴承和汽缸壁上。然后，油滴入油池，在那里再次被收集起来，如此循环往复。

现在你知道了你放的一些东西在你的车，让我们看看从里面出来的一些东西。的排气系统包括排气管和消声器．如果没有消声器，你会听到成千上万的小爆炸声从你的排气管里传出来。消声器使声音消音。

的排放控制系统在现代汽车中有一个催化转化器一个传感器和执行器的集合，以及一台监控和调整一切的计算机。例如，催化转化器使用催化剂和氧气燃烧掉废气中未使用的燃料和某些其他化学物质。一个氧传感器在排气流中确保有足够的氧气供催化剂工作，并在必要时进行调整。

除了汽油，你的车还有什么动力?电气系统由a电池和一个交流发电机．交流发电机通过皮带与发动机相连，产生电能给电池充电。的电池使12伏的电力可用在所有需要电力的汽车(点火系统，收音机，前灯，挡风玻璃刮水器，电动窗和座位,电脑等)通过车辆的配线。

现在你已经知道了所有关于主引擎子系统的知识，让我们看看可以提高引擎性能的方法。

使用所有这些信息，你可以开始看到，有18luck手机登录很多不同的方法，使一个引擎表现更好。汽车制造商不断地玩弄以下所有变量，使发动机更强大和/或更省油。

增加位移:更大的排量意味着更大的动力，因为发动机每转一圈就能燃烧更多的汽油。你可以通过增大气缸或增加更多气缸来增加排量。十二缸似乎是实际的极限。

增加压缩比:在一定程度上，更高的压缩比产生更大的功率。然而，压缩空气/燃料混合物越多，它就越有可能自发地燃烧起来(在火花塞点燃它之前)。18新利最新登入的辛烷含量更高汽油可以防止这种早期燃烧。这就是高性能汽车通常需要高辛烷值汽油的原因——它们的发动机使用更高的压缩比来获得更大的动力。

往每个气缸里塞更多的东西;如果你能把更多的空气(也就是燃料)塞进一个给定尺寸的汽缸，你就能从汽缸获得更大的动力(就像增大汽缸的尺寸一样)，而不增加燃烧所需的燃料。涡轮增压器增压器对进入的空气加压，有效地将更多的空气塞进汽缸。

冷却进入的空气:压缩空气会提高空气的温度。18新利最新登入然而，你希望气缸里的空气温度尽可能低，因为空气越热，燃烧时膨胀的速度就越小。因此，许多涡轮增压和增压汽车都有一个中间冷却器．中间冷却器是一种特殊的散热器，压缩空气在进入气缸之前通过它进行冷却。

让空气更容易进入;当活塞在进气冲程中向下运动时，空气阻力会从发动机中夺走动力。通过在每个气缸中安装两个进气阀，空气阻力可以大大减少。一些较新的汽车也使用抛光进气歧管，以消除空气阻力。更大的空气过滤器也可以改善空气流动。

让排气更容易排出:如果空气阻力使它难以排气为了退出气缸，它会剥夺发动机的动力。空气阻力可以通过在每个气缸上增加第二个排气阀来减小。一辆有两个进气门和两个排气门的汽车每个汽缸有四个气门，这提高了性能。当你听到一个汽车广告告诉你这辆车有四个气缸和16个气门时，广告的意思是每个气缸有四个气门。

如果排气管太小或者消声器有很大的空气阻力，这可能会造成背压，这具有相同的效果。高性能排气系统使用集头、大尾管和自由流动消声器来消除排气系统中的背压。当你听说一辆车有“双排气”时，它的目的是通过有两根排气管而不是一根来改善排气的流量。

让一切变得更轻:轻量化的部件使发动机性能更好。每当活塞改变方向时，它就会消耗能量来停止一个方向的运动，并开始另一个方向的运动。活塞越轻，消耗的能量越少。这导致更好的燃油效率以及更好的性能。

注入燃料:燃油喷射允许非常精确的计量燃料到每个气缸。这提高了性能和燃油经济性。

在接下来的部分中，我们将回答读者提交的一些与引擎相关的常见问题。

以下是一些读者提出的与引擎相关的问题和他们的回答:

发动机的气缸数是影响发动机整体性能的一个重要因素。每个汽缸都有一个活塞，活塞在汽缸内泵送，这些活塞连接到曲轴并转动曲轴。泵送的活塞越多，在任何给定时刻发生的燃烧事件就越多。这意味着可以在更短的时间内产生更多的电力。

四缸发动机通常采用“直列”或“直列”配置，而六缸发动机通常配置为更紧凑的“V”形，因此被称为V6发动机。V6发动机是美国汽车制造商的首选发动机，因为它们动力强劲，噪音小，但涡轮增压技术使四缸发动机更强大，对买家更有吸引力。

从历史上看，美国汽车消费者对四缸发动机嗤之以鼻，认为它们速度慢、强度弱、不平衡、加速不足。18新利最新登入然而，当日本汽车制造商，如本田和丰田，在20世纪80年代和90年代开始在他们的汽车上安装高效的四缸发动机时，美国人对紧凑型发动机有了新的欣赏。丰田凯美瑞(Camry)等日本车型的销量开始迅速超过美国同类车型

现代四缸发动机使用更轻的材料和涡轮增压技术，比如福特的EcoBoost发动机，以保持V-6性能从更高效的四缸发动机。先进的空气动力学和技术，如马自达在其SKYACTIV设计在美国，这些小型涡轮增压发动机的压力更小，从而进一步提高了它们的效率和性能。

至于V6的未来，近年来，四缸和V6发动机之间的差距已经大大缩小。但V-6发动机仍有其用途，而且不仅仅是在高性能汽车上。用于牵引拖车或运输货物的卡车需要V-6发动机的动力来完成这些工作。在这些情况下，权力比效率更重要。

最初出版:2000年4月5日