最近经常听到有人说汽车越大,发动机的位移越小吗?(*译注:译注:译注:译注:译注:译注:译注:译注:译注:译注)为什么今天的入门级豪华轿车,如奥迪A8、宝马7,也已经配备了2.0T的发动机?这些小马拉卡丁车是怎么把车做大的?(威廉莎士比亚,美国作家)。
的确,很多人仍然对12代皇冠(3.0V6)、雷克萨斯LS400(4.0V8)等不坏的大容量吸入车念念不忘。随着其技术的成熟,扭矩分布均匀、线性速度加快、工作温度低的原因、平顺性、稳定性、耐久性方面,至于英雄为什么谢幕,我认为主要原因有:1、国际能源和环境问题日益严重的节能减少。2、汽车企业为了争夺市长/市场,为了避免消费税,开发更小排量的发动机。3.汽车工业有自己的追求,追求动力性、经济性更好的汽车,因此有不断改进的自然吸气发动机和增压技术的出现和应用。那么& ampquot马& ampquot银越来越小,但动力越来越强。能怎么办呢?今天,小编给大家讲了马为什么越来越有力。(莎士比亚)。
事实上,就像发动机和马一样,如果想让小马更有力,就要喂得好,消化得好。如何提高发动机的上升力,要努力有效地充分燃烧燃料,要更好地燃烧,必须具备以下几个条件:
1.合理的饮食良好的加油性能最佳的演出费(喷射量)、喷射时间、雾效果。
2.及时消化好的点火性能最好的点火瞬间(点火前进角度)、点火能量。
3.有氧呼吸良好的充气性能最大限度地提高了单位时间的流入量。
这三者的有机结合可以大大提高马的力量。几乎可以说,发动机的所有技术革新都是围绕这三点进行的。
第一,提高燃料供应性能
早期汽化车,燃料供应量由于雾化性能依赖物理,混合气体既不浓也不稀疏,因此无法获得良好的燃烧性能,燃料消耗高,排放下降,同时还能形成更多的积炭。特别是寒冷的天气,汽油不容易挥发,所以如果得不到好的雾效果,就不可避免地不能坐车。
1。单点喷射
单点喷射(SPI)是指多个气缸共用一个喷油器来生成混合物。使用电控单点汽油喷射系统代替汽化器,根据流入量计算燃料喷射量,提高燃料经济性,减少废气排放,适当提高原机的最大扭矩和最大功率。但是单点喷雾只有一个喷嘴,安装在节气门后,因此从节气门后到进气口前的管壁不可避免地形成油膜,对混合物的运输和分配有重要影响,在所有工作条件下都很难保持理想的演出费。(我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说,我是说。
2.多点喷射
多点喷雾(MPI),在每个缸进气口安装喷油器,由计算机控制,由分缸单独喷射或成组喷射,燃料蒸发到热进气口,与空气充分混合后进入缸内。这样可以保证均匀、一致的混合器分布,不受吸入器炉油膜的影响。
3.直接喷在罐子里
由于常规单点和多点喷射,燃料喷射进进气口,吸入气缸是可燃混合机,因此发动机的压缩比设计得不是太高,也不能最大限度地获得燃烧的热量。所以还有现在的缸内直接喷射技术。就是将喷嘴移植到气缸中,通过高压将燃料雾喷射到罐子中,与空气混合,点燃。直接喷射的优点:将每一滴燃料都放入缸内参与燃烧,可以实现缸内的稀薄燃烧,与等量的普通发动机相比,缸内直接喷射发动机的功率和扭矩可以增加约10%。
第二,提高点火性能
点火性能的好坏主要取决于不同工作条件下点火瞬间的准确度和点火能量的大小。点火性能的技术革新主要经历了以下阶段。
1.传统机械式接触点火系统
传统点火系统的点火时间和第一线圈电流控制是由机械驱动的断路器触点实现的,最大的缺点是不能改变第一线圈闭合角度,发动机速度提高会缩短触点闭合时间,第一线圈电流减少会减少点火能量。如果发动机速度下降,关闭时间太长,线圈的电流太大,很容易损坏。另外,断路器触点容易脱粒,机械磨损对点火时间也有很大影响。
非接触式电子点火系统
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为避免机械触点点火系统触点容易烧蚀损坏的缺点,在晶体管技术广泛应用后产生了以三极管为开关代替机械触点的无触点电子点火系统。这种系统显著优点不存在触点烧蚀的现象,但不足之处在点火时刻仍采用机械离心提前装置和真空提前装置,不能获取最佳的点火提前角,对发动机工况适应性差。
3.微机控制式点火系统
为了提高点火系统的调整精度和对各种工况的适应性,在电子点火系统的基础上,采用了微机控制。这种系统的特点是:不但没有分电器,而且在提前角的控制方面也没有离心提前装置和真空提前装置。点火提前角和点火能量都由电脑进行控制,电脑根据转速、负荷及电压等信号,计算最佳的点火提前角和点火线圈初级电路闭合角,并通过爆震传感器对点火时刻进行闭环控制,这样无论工况怎么变化,始终能捕捉到最有效燃烧时段,使发动机功率有了明显的提升。早期的微机控制式点火系统大都是多缸公用一个点火线圈,仍然需要分缸线,在发动机高速运行时初级线圈的通电时间就显得比较局促,特别是点火线圈和高压线性能衰退时容易引起高速缺火。为了避免这一问题,又产生了独立点火系统,也是当今发动机的标配,它取消了分缸线,各缸配置一个点火线圈,这样便可使各缸初级线圈获取更充裕的通电时间,发动机高速运转时也能保证有较强的点火能量。
三、充气性能的提升
可以说随着电控技术的发展,当今发动机上对喷油量的计量和点火时刻的计算已经做到了极致。可不要忽视了,燃烧不仅需要雾化良好的燃料,同时也需要更充足的氧气,大幅度提升发动机功率的技术更在于充气效率的提高,为了让发动机更好地呼吸,工程师们为此可是煞费苦心,下面罗列的技术装置都是为了增加进气量而研制的。
我们都知道,发动机的配气机构负责进气和排气,类似于人体的呼吸过程。跑过长跑的人都知道,在运动过程中为了维持体能就得获取更多的氧气,人的呼吸节奏和频率也得发生改变。对发动机而言,气门的升程和开启持续时间决定了在单位时间内的进、排气量。而普通发动机的进、排气门升程和正时都是固定的,所以却很难顾及到发动机在不同转速和工况时的进气需要。
1. VVT-i
VVT-i(Variable Valve Timing-intelligent)系统是丰田公司智能可变气门正时系统的英文缩写。当发动机处在高速运行时,只有千分之几秒的进排气时间,这么短的时间往往会引起进气不足和排气不净,影响发动机的效率。因此,要达到更高的充气效率,就需要通过气门的早开和晚关,延长进排气时间来弥补进气不足和排气不净的缺憾。以丰田的VVT-i技术为例,其工作原理为:在凸轮轴的传动端加装一套液力调整机构,由ECU协调控制,可以根据发动机转速和负荷等信号,结合自身储存的最佳气门正时参数,实现凸轮轴在一定范围内的角度调节,从而改变气门的开启和关闭时间,使发动机在高低转速下都能获得相对理想的进、排气效率。
2.VTEC
可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置,为进一步挖掘传统内燃机的潜力,工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术,将二者有效的结合起来时,可为发动机在各种工况下提供了更高的进、排气效率,在提升动力的同时,也降低了油耗水平。
我们最熟悉的可变气门正时和气门升程控制系统可能就是本田的i-vtec了,英文全“Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System”。工程师利用第三根摇臂和第三个凸轮即实现了气门升程变化。当发动机在中、低转速时,三根摇臂处于分离状态,普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭,气门升程较小。此时虽然中间凸轮也推动中间摇臂,但由于摇臂之间是分离的,所以两边的摇臂不受它控制,也不会影响气门的开闭状态。发动机达到某一个设定的转速时,电脑即会指令电磁阀启动液压系统,推动摇臂内的小活塞,使三根摇臂锁成一体,一起由高角度凸轮驱动,这时气门的升程和开启时间都相应的增大了,使得单位时间内的进气量更大,发动机动力也更强。这种在一定转速后突然的动力爆发极大的提升了驾驶乐趣,但是分段式的气门调节方式还是令发动机的动力输出不够线性。
3.MIVEC
MIVEC全称为“Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system”,中文解释为三菱智能可变气门正时与升程管理系统。装备MIVEC系统的发动机可以控制每缸两个进气门的开闭大小。在低速行驶时,MIVEC系统发出指令使其中一个进气门升程很小,这时基本就相当于一台两气门发动机。而当车辆需要加速或高转速行驶时,MIVEC系统会让两个进气门同时以同样的最大升程开启,这时的进气效率能显著提高,令发动机在高转速运转时能有充足的储备。当然MIVEC并不是只有这两种可变的工作状态,它可以根据各传感器传来的发动机工况信号来适时调整最合理的配气正时,让发动机低速和高速时都能获得比较充足的进气量。
4. VIS
VIS的全称为“variable intake system”,中文是可变惯性进气系统。发动机低速运转时,发动机电脑指令进气道转换阀关闭,这时空气沿着弯曲而又细长的进气歧管流进气缸,细长的进气歧管提高了进气速度,增强了气流的惯性,使进气量增多;当发动机高速运转时,转换阀开启,空气经节气门后直接进入粗短的的进气歧管,粗短的进气歧管进气阻力小,也使进气量增多。使用这套系统后,发动机进气的气流惯性和进气效率都有所加强,从而提高了扭矩,降低了油耗。
5. Valvetronic
“Valvetronic”名为电子气门,宝马应用Valvetronic技术使其成为世界上第一个取消节气门的车企。在传统的发动机上,输出功率的控制几乎完全依靠节气门对进气进行“节流”而实现,但由于巨大的节气门挡在咽喉处,严重影响了进气的通畅性,不可避免地损失了一部分动力。与之相比,电子气门控制技术能够借助步进电机直接控制气门的升程大小来响应油门踏板的变化,并使进气门的升程实现无级变化,从而确保了极高的燃油利用率以及更出色的发动机响应速度。
6.增压技术
以上5种系统均是在自吸基础上的改进,可以说人类对于自吸车的改进已经是做到极致了。但只要是自吸发动机,其本质还是依靠气缸内外的压差实现进气的,因此在进气量上还是受到了局限,要进一步增加进气量,提高燃烧效率,增加输出功率,那就不得不介入增压技术了。用在小轿车上的主要机械增压系统、废气涡轮增压系统和双增压系统。
(1)废气涡轮增压系统
涡轮增压(Turbocharger)简称Turbo或T,这是我们平时最常见的增压装置了,它是利用发动机排出的废气冲力来推动排气涡轮,排气涡轮又带动同轴的进气叶轮运转压送空气,将空气打压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与祸轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以更充分地燃烧,也能适当增加燃料量,从面进一步增加发动机的输出功率。一般而言,加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩一般能提高30~40%,个别发动机会调校得更高。涡轮增压主要是利用废气的能量带动压缩机来实现对进气的增压,整个过程中基本不会消耗发动机的动力,但发动机在转速较低时(一般在1800转以下)排气动能较小,不能驱动涡轮高速旋转以产生增大进气压力的作用,带有一定的滞后性。
(2)机械增压系统
机械增压系统由发动机的曲轴通过齿轮、传动链或带直接驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气道里实现进气增压。由于机械增压器是直接由曲轴带动的,所以空气压缩量是按照发动机转速线性上升的,没有涡轮增压发动机介入那一刻的唐突,也没有涡轮增压发动机的低速迟滞。但是在发动机高速运转时,机械增压器对发动机动力的损耗也是很大的,动力提升不太明显。
(3)双增压系统
为了兼顾低速高速工况下都具有较好的增压效果,于是又有了双增压发动机,顾名思义就是指一台发动机上装有两个增压器。如发动机搭载两个涡轮增压器,则称为双涡轮增压发动机;如采用一个涡轮增压器和一个机械增压器,则称为混合式双增压发动机。
①双涡轮增压发动机
在双涡轮增压的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接。并联指在排气管上并联两只同样的涡轮,各负责引擎半数的气缸工作,如BMW新的3.0双涡轮增压就是并联涡轮的杰出代表,在发动机低转速的时候,较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力,减小涡轮迟滞效应。
串联涡轮通常是一大一小两组涡轮串联搭配而成,低转速时推动反应较快的小涡轮,使低转速时便能获得较高的扭力提升,高转速时大涡轮介入,以提供充足的进气量,大大提高功率输出。
②混合式双增压发动机
前面说到的普通单涡轮增压器在低转速时有迟滞现象,但高速时增压值大,发动机动力提升明显,而且基本不消耗发动机的动力;而机械增压器,是发动机运转直接驱动涡轮,没有涡轮增压的迟滞,但是是损耗部分动力、增压值较低,把它们结合一起就可以优势互补了。如大众高尔夫GT上装备的1.4升TSI发动机,设计师将机械增压器安装到发动机进气系统上,将涡轮增压器安装在排气系统上,从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。
以上是工程师们在发动机供油性能、点火性能和充气性能上做出的技术革新,其终极目的都是为了通过更好充分的燃烧榨出更大的动力,同时也提升了燃油的经济性和尾气的排放性。如今的发动机都会将以上的大部分技术集于一身,从动力数据上来看,同样排量的发动机,已比传统自吸发动机的动力增加了一倍甚至更多,再加上与之匹配的多速变速箱,难怪小马也能轻松拉动大车了,不得不赞叹人类的超强智慧!(感谢丁哥)
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