汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史 1110100C20涂小政發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)中最重要的部分，可以說(shuō)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的存在，就不存在汽車(chē)。發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展即是汽車(chē)的發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的心臟，為汽車(chē)的行走提供動(dòng)力和汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。簡(jiǎn)單講發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油(柴油)的熱能，通過(guò)在密封氣缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時(shí)，推動(dòng)活塞做功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這是發(fā)動(dòng)機(jī)最基本原理。發(fā)動(dòng)機(jī)所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換服務(wù)的，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)伴隨著汽車(chē)走過(guò)了100多年的歷史，無(wú)論是在設(shè)計(jì)上、制造上、工藝上還是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未變，這是一個(gè)富于創(chuàng)造的時(shí)代，那些發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者們，不斷地將最新科技與發(fā)動(dòng)機(jī)融為一體，把發(fā)動(dòng)機(jī)變成一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)到近乎完善的程度，各世界著名汽車(chē)廠(chǎng)商也將發(fā)動(dòng)機(jī)的性能作為競(jìng)爭(zhēng)亮點(diǎn)。所以可以說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展史即是汽車(chē)的發(fā)展史。而發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了無(wú)數(shù)人的努力，無(wú)數(shù)人的智慧與汗水。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的動(dòng)力源。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大多是熱能動(dòng)力裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)熱力機(jī)。熱力機(jī)是借助工質(zhì)的狀態(tài)變化將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能?；莞褂?673年設(shè)計(jì)繪制了方案圖，如下圖所示。第一臺(tái)蒸汽機(jī)的的設(shè)計(jì)于1712年設(shè)計(jì)完成，如下圖所示?；推鞯膬?yōu)點(diǎn)有：能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的油氣比控制在理想的水平上，不論天候、溫度，永遠(yuǎn)進(jìn)行著一成不變的工作。而且化油器的成本低、可靠度高，維修、保養(yǎng)容易。當(dāng)然化油器也存在許多弱點(diǎn)：比如，在冷車(chē)啟動(dòng)、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)、急加速或低氣壓環(huán)境等，這樣固定的供油方式實(shí)際上并無(wú)法全面滿(mǎn)足引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)需求，甚至可能因而產(chǎn)生黑煙、燃燒不全與馬力不足等狀況。因此，2002年起，中國(guó)已經(jīng)明令禁止銷(xiāo)售化油器轎車(chē)，此后所有車(chē)型都改用電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)然目前在馬路上跑的還有化油器式的發(fā)動(dòng)機(jī)，隨著時(shí)間的推移，化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)將徹底退出歷史的舞臺(tái)。電噴提供最早出現(xiàn)于1967年，由德國(guó)保時(shí)捷公司研制的D型電子噴射裝置，隨后被用在大眾等德系轎車(chē)上。這種裝置是以進(jìn)氣管里面的壓力做參數(shù)，但是它與化油器相比，仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。針對(duì)這些缺點(diǎn)，波許公司又開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)為L(zhǎng)型電子控制汽油噴射裝置，它以進(jìn)氣管內(nèi)的空氣流量做參數(shù)，可以直接按照進(jìn)氣流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定進(jìn)氣量，據(jù)此噴射出相應(yīng)的汽油。這種裝置由于設(shè)計(jì)合理，工作可靠，廣泛為歐洲和日本等汽車(chē)制造公司所采用，并奠定了今天電子控制燃油噴射裝置的雛形。目前為止，電噴系統(tǒng)的行車(chē)電腦會(huì)隨時(shí)偵測(cè)引擎溫度、進(jìn)氣流量、轉(zhuǎn)速變化、震動(dòng)狀況，并依照實(shí)際需求調(diào)整供油量與點(diǎn)火時(shí)間，因此在動(dòng)力輸出、燃油經(jīng)濟(jì)與排污表現(xiàn)上可以取得相當(dāng)不錯(cuò)的平衡。同時(shí)為了增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，提高燃油效率，發(fā)動(dòng)機(jī)從早期的單點(diǎn)噴射，演化至多點(diǎn)噴射，氣門(mén)數(shù)量從兩個(gè)增加至五個(gè)。目前最先進(jìn)的當(dāng)屬搭載VVT可變氣門(mén)技術(shù)的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)?？傮w而言，電噴供油系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是燃油供給之控制十分精確，讓引擎在任何狀態(tài)下都能有正確的空燃比，不僅讓引擎保持運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，其廢氣也能合乎環(huán)保法規(guī)的規(guī)范。然而，電噴供油系統(tǒng)并不是最科學(xué)的。由于內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造的先天限制，電噴噴嘴安裝在氣門(mén)旁，只有在氣門(mén)打開(kāi)時(shí)才能完成油氣噴射，因此噴射會(huì)受到開(kāi)合周期的影響，產(chǎn)生延遲，因而影響電腦對(duì)噴射時(shí)間的控制。不過(guò)好在這一問(wèn)題已經(jīng)被缸內(nèi)直噴技術(shù)解決了。近兩年，當(dāng)歐美廠(chǎng)商意識(shí)到電噴技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入瓶頸期，于是缸內(nèi)直噴技術(shù)成為了各大廠(chǎng)商的主攻方向。目前市場(chǎng)上備受關(guān)注的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)包括：奧迪FSI缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、凱迪拉克SIDI雙模直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。與電噴發(fā)動(dòng)機(jī)相比，缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴被移到了汽缸內(nèi)部，因此缸內(nèi)油氣的量不會(huì)受氣門(mén)開(kāi)合的影響，而是直接由電腦自動(dòng)決定噴油時(shí)機(jī)與份量，至于氣門(mén)則僅掌管空氣的進(jìn)入時(shí)程，兩者則是在進(jìn)入到汽缸內(nèi)才進(jìn)行混合的動(dòng)作。由于油、氣的混合空間、時(shí)間都相當(dāng)短暫，因此缸內(nèi)直噴系統(tǒng)必須依靠高壓將燃油從噴油嘴壓入汽缸，以達(dá)到高度霧化的效果，從而更好的進(jìn)行油氣混合。其中混合油氣的壓縮比越高的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的動(dòng)力表現(xiàn)越強(qiáng)大，相應(yīng)的節(jié)能效果越明顯。奧迪3.2升FSI缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比達(dá)到了10.3：1；凱迪拉克3.6升SIDI雙模缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比達(dá)到了11.3：1。此外，缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的燃燒室、活塞也大多具有特殊的導(dǎo)流槽，以供油氣在進(jìn)入燃燒室后能夠產(chǎn)生氣旋渦流，來(lái)提高混合油氣的霧化效果與燃燒效率。一般而言，應(yīng)用了缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)要比同排量的多點(diǎn)噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值功率提升10%至15%，而峰值扭矩能提升5%至10%。這樣的提升，可謂是一種質(zhì)變，而單靠增加氣門(mén)數(shù)量是難以達(dá)到這一效果的。發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)：：：：在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方式和噴油方式確定后，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)化之路并沒(méi)有終止，在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的完善上一代一代的汽車(chē)人在做著不懈的努力。有些完善甚至都沒(méi)辦法記錄。很顯然現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平順了，抖動(dòng)也不是那么激烈了。燃油經(jīng)濟(jì)性也更好了，馬力更足了。而這些都是依賴(lài)于新技術(shù)的運(yùn)用。為了改善進(jìn)氣就有了：本田的ECVT,豐田的VVT-I,現(xiàn)代的CVVT，通用的DVVT等可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)；為了獲得更好的空燃比，就有了大眾的TFSI分層噴射技術(shù)，VIS可變進(jìn)氣道技術(shù)，渦輪增壓中冷技術(shù)等等；為了使環(huán)境污染最小在排氣管里又增加了氧傳感器，三元催化轉(zhuǎn)化器，以及廢棄在循環(huán)技術(shù)。目前，由于環(huán)境污染的惡劣影響，對(duì)汽車(chē)尾氣排放的要求也越來(lái)越高，老氣的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)淘汰已經(jīng)成了必然，更多充分利