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(如汽油)放在一个狭小的密闭空间里并点火，就会以膨胀气体的形式释放出惊人的能量。

你可以把这些能量用于有趣的目的。例如，如果你能创造一个循环，让你可以每分钟引爆几百次这样的爆炸，如果你能以一种有用的方式利用这些能量，你拥有的就是汽车发动机的核心。

几乎每一辆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。四冲程法也被称为奥托循环这是为了纪念尼古拉·奥托(Nikolaus Otto)，他于1867年发明了它。这四种笔画在动画。它们是:

活塞与活塞连接曲轴由一个连杆。当曲轴旋转时，它具有“重置大炮”的效果。下面是发动机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，所以它又吸入了空气和汽油。

在发动机中，活塞的线性运动由曲轴转化为旋转运动。旋转运动很好，因为我们计划用它来转动汽车的车轮。

现在让我们看看所有的部件一起工作，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。大多数割草机都是典型的单缸发动机，但通常汽车都有一个以上的气缸(常见的是4缸、6缸和8缸)。在多缸发动机中，气缸通常以以下三种方式之一排列:内联，V或平(也称为水平对立或对角)，如图左图所示。18新利最新登入

我们一开始提到的内联四是一个有四个圆柱体排成一条直线的发动机。不同的配置在光滑度、制造成本和形状特征方面有不同的优缺点。这些优点和缺点使它们更适合于某些车辆。

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，使燃烧可以发生。火花必须在正确的时刻发生，才能使事情正常工作。

阀门

进气阀和排气阀在适当的时间打开，使空气和燃料进入，并排出废气。注意，在压缩和燃烧过程中，两个阀门都是关闭的，这样燃烧室是密封的。

活塞

活塞是一个圆柱形的金属片，在气缸内上下运动。

活塞环

活塞环在活塞的外边缘和气缸的内边缘之间提供滑动密封。这些戒指有两个用途:

大多数“烧油”的汽车每行驶1000英里就要加一夸脱油，这是因为发动机老旧，密封圈不能正常密封。许多现代汽车使用更先进的活塞环材料。这就是为什么引擎能持续更长的时间换油。

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改变。

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

油底壳环绕曲轴。它含有一定量的石油，聚集在底壳(油底壳)的底部。

接下来，我们将了解引擎会出什么问题。

某天早上你出门，引擎发动不起来了。会有什么问题呢?既然你知道了发动机的工作原理，你就可18新利最新登入以理解使发动机无法运行的基本因素了。

有三种基本情况会发生燃料混合，缺乏压缩或者缺乏火花。除此之外，成千上万的小事也会造成问题，但这是“三大问题”。基于我们一直在讨论的简单引擎，以下是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

糟糕的燃料组合可能以几种方式发生:

缺乏压缩:如果充入的空气和燃料不能被适当地压缩，燃烧过程就不能正常工作。缺乏压缩可能是由于以下原因:

气缸中最常见的“孔”发生在气缸顶部(持有阀门和火花塞，也称为气缸盖)连接到气缸本身。一般来说，气缸和气缸盖用螺栓连接在一起比较薄垫片压在他们之间，以确保良好的密封性。如果垫圈损坏，气缸和气缸盖之间就会出现小孔，这些小孔就会造成泄漏。

缺少火花:火花可能不存在或微弱，原因如下:

许多其他事情也可能出错。例如:

在正常运行的发动机中，所有这些因素都能正常工作。完美不是引擎运行的必要条件，但你可能会注意到有些事情不太完美。

正如你所看到的，发动机有许多系统来帮助它完成将燃料转化为运动的工作。我们将在接下来的几节中讨论发动机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。

气门机构由气门和打开和关闭它们的机构组成。开闭系统称为a凸轮轴。凸轮轴上有叶瓣，使阀门上下运动，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。

一个正时皮带或正时链连接曲轴和凸轮轴，使气门与活塞同步。凸轮轴采用齿轮传动，以曲轴的一半速度转动。许多高性能发动机每个气缸都有四个气门(两个进气，两个排气)，这种安排需要每组气缸有两个凸轮轴，因此被称为“双顶置凸轮”。

的点火系统(图6)产生高压电荷，并将其传输到火花塞通过点火电线。电荷首先流向a经销商，你可以在大多数汽车的引擎盖下轻松找到。分配器有一根电线在中心，四根、六根或八根电线(取决于气缸的数量)从它出来。这些点火电线将电荷发送到每个火花塞。发动机是定时的，这样一次只有一个汽缸从分配器得到火花。这种方法提供了最大的平滑性。

在下一节中，我们将看看汽车的18新利最新登入发动机是如何启动、冷却和循环空气的。

的冷却系统大多数汽车由散热器和水泵组成。水通过气缸周围的通道循环，然后通过散热器冷却。在一些车里(最明显的是1999年以前的大众甲壳虫)，以及大多数摩托车和割草机，发动机是风冷的(你可以通过装饰在每个气缸外面的散热片来判断发动机是风冷的)。空气冷却使发动机更轻，但温度更高，通常会降低发动机的寿命和整体性能。

现在你知道了引擎保持冷却的方法和18新利最新登入原因。但是为什么空气流通如此重要呢?大多数车都是正常吸气，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都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(这样更多的空气/燃料混合物可以挤进每个气缸)，以提高性能。加压量称为加压量提高。一个涡轮增压器使用一个小型涡轮附在排气管旋转压缩涡轮在进入气流。一个增压器直接连接到发动机上，使压缩机旋转。

由于涡轮增压器是重复利用热废气来旋转涡轮和压缩空气，它增加了小型发动机的功率。因此，耗油的四缸发动机可以获得比六缸发动机更好的10%到30%的马力。

提高引擎的性能是件好事，但当你转动钥匙启动引擎时，到底会发生什么?的起动系统由一个电动起动电机和一个起动机电磁。当你转动点火钥匙时，起动电机将发动机旋转几圈，这样燃烧过程就可以开始了。要使冰冷的发动机转动，必须有强大的马达。起动电机必须克服:

因为需要这么多的能量，因为一辆汽车使用12伏的电力系统，数百安培的电流必须流入启动电机。起动螺线管本质上是一个大型电子开关，可以处理这么大的电流。当你转动点火钥匙时，它就会启动螺线管，为电机供电。

接下来，我们将看看发动机子系统，维持什么进入(油和燃料)和什么出来(排气和排放)。

当谈到日常的汽车保养时，你首先关心的可能是你车里的汽油量。18新利最新登入你放进去的气体是怎么给钢瓶提供动力的?发动机的燃油系统从油箱中泵出气体，并将其与空气混合，使适当的空气/燃料混合物流入气缸。现代汽车的燃油输送有两种常见的方式:端口燃油喷射和直接燃油喷射。

在一个燃油喷射在发动机中，适量的燃油分别被喷进进气门的正上方(进气口燃油喷射)或直接喷进气缸(燃油直喷)。老式汽车采用化油器，当空气流入发动机时，气体和空气通过化油器混合。

石油也发挥着重要作用。的润滑系统确保发动机的每一个运动部件都能得到油，这样它就可以很容易地运动。需要加油的两个主要部件是活塞(这样它们可以很容易地在气缸中滑动)和任何允许曲轴和汽缸等物体滑动的轴承凸轮轴自由转动:自由转动在大多数汽车中，油被油泵吸出油底壳，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，油滴入油底壳，在那里再次被收集，循环往复。

现在你知道了你放的一些东西在你的车，让我们看看里面的一些东西。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冒出来。消声器能减弱声音。

的排放控制系统在现代汽车由一个催化转化器一组传感器和执行器，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来燃烧废气中任何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?电气系统由一个电池和一个交流发电机。发电机通过皮带连接到发动机上，产生电能给电池充电。的电池将12伏的电源提供给车内所有需要电力的设备(点火系统、无线电、大灯、挡风玻璃刮水器，电动窗和座位,电脑等)通过车辆的线路。

现在您已经了解了所有的主发动机子系统，让我们看看可以提高发动机性能的方法。

使用所有这些信息，你可以开始看到有许18luck手机登录多不同的方法来提高引擎的性能。汽车制造商不断地尝试以下所有变量，以使发动机更强大和/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气缸来增加排量。12个汽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，你越压缩空气/燃料混合物，它就越有可能自燃(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。这就是为什么高性能汽车通常需要高辛烷值汽油——它们的发动机使用更高的压缩比来获得更大的动力。

往每个圆柱体里塞更多的东西:如果你能把更多的空气(因此燃料)塞进一个给定尺寸的圆柱体中，你就能从圆柱体中获得更多的动力(就像你增加圆柱体的尺寸一样)，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施加压力，有效地将更多的空气塞进气缸。

冷却进来的空气: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，燃烧发生时膨胀就越小。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，压缩空气通过它在进入气缸之前将其冷却。

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抢夺动力。在每个气缸中安装两个进气阀可以大大减少空气阻力。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。

让废气更容易排出:如果空气阻力使它难以排气要离开汽缸，发动机就会失去动力。空气阻力可以通过在每个气缸上增加第二个排气阀来减少。有两个进气阀和两个排气阀的汽车每个汽缸有四个阀门，这提高了性能。当你听到一个汽车广告告诉你一辆汽车有4个汽缸和16个气门，这个广告说的是每个汽缸发动机有4个气门。

如果排气管太小或者消声器有很大的空气阻力，这就会造成背压，这也有同样的效果。高性能排气系统使用集管、大尾管和自由流动的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，其目标是通过使用两条排气管而不是一条来改善尾气的流动。

让一切变得更轻:重量轻的部件有助于发动机更好地工作。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，并从另一个方向启动。活塞越轻，消耗的能量就越少。这将带来更好的燃油效率和更好的性能。

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

在接下来的章节中，我们将回答一些读者提交的与发动机相关的常见问题。

以下是读者提出的一系列与发动机相关的问题及答案:

发动机所包含的气缸数量是影响发动机整体性能的一个重要因素。每个气缸都有一个活塞，活塞在气缸内泵动，这些活塞连接并转动曲轴。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，而六缸发动机通常采用更紧凑的“V”形配置，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，因为它们动力强大，噪音小，但涡轮增压技术使四缸发动机动力更大，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不屑一顾，认为它们速度慢、性能弱、不平衡、加速能力差。18新利最新登入然而，当本田(Honda)和丰田(Toyota)等日本汽车制造商在上世纪八九十年代开始在汽车上安装高效的四缸发动机时，美国人对这种紧凑型发动机有了新的兴趣。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，以使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，减轻这些小型涡轮增压发动机的压力，进一步提高它们的效率和性能。

至于V6发动机的未来，近年来四缸发动机和V6发动机之间的差距已经大大缩小。但是V-6发动机仍然有他们的用途，而且不仅仅是在高性能汽车上。用于牵引拖车或拖运货物的卡车需要V-6的动力来完成这些工作。在这种情况下，权力比效率更重要。

最初发表于2000年4月5日