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发动机参数


压缩比

压缩比就是发动机混合气体被压缩的程度, 用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积 (即燃烧室容积)之比来表示。为了能更直观全面的了解,我们还需要明白以下几个相关的 概念。

往复式发动机:

简单地讲,就是在发动机气缸中,有一只活塞周而复始地做着直线往复运动,且一直循 环不已。在周而复始又持续不断的工作行程之中有

其一定的运动行程范围。

最大行程容积与最小行程容积:

就发动机某个气缸而言,当活塞的行程到达最低点,此时的位置点便称为下止点,整个 气缸包括燃烧室所形成的容积便是最大行程容积。当活塞反向运动,到达最高点位置时,这 个位置点便称为上止点,所形成的容积为整个活塞运动行程是最小行程容积。

压缩比的表示和范围:

压缩比就是这最大行程容积与最小容积的比值。常见的汽油发动机压缩比表示方法为 9.0:1、9.5:1或10.5:1等。汽油发动机压缩比一般是8-11,柴油发动机压缩比一般是18 -23。

压缩比与发动机性能的关系:

压缩比越高就意味着发动机的动力越大。 通常低压压缩比一般在10以下, 高压压缩比在 10以上。目前所知汽油发动机的压缩比最高已经达到了12:1。

压缩比与冷却系统的关系:

发动机的运转正常的工作温度都设计在80—110℃之间。压缩比太高可能会导致汽油自 燃、预燃,而引起爆震的发生,使发动机无力、损坏机械元件。所以,在提升压缩比的同时 又能使发动机保持正常的工作温度是至关重要的。

发动机冷却系统

爆震:

正常燃烧是由火花塞的电极间隙附近形成火焰核心,此火焰燃烧速度为30—40米/秒。 而爆震则是远离火花塞的末端未燃混合气经过压缩后达到自燃温度,自身产生火焰提前引 燃,此火焰燃烧速度为200—1000米/秒以上。比正常燃烧的火焰传播速度高几十倍,很容 易造成发动机损坏。

压缩比与90号、93号、97号汽油:

汽油发动机压缩比越高,引发爆震的可能性越大。我们通常说的标号90号、93号、97 号汽油,标号越高,辛烷值越高,抗爆性能就越强,当然价钱也越贵。

增压与可变压缩比:

增压就是将空气预先压缩然后再供入气缸, 以期提高空气密度、 增加进气量的一项技术。 现今运用在汽车的增压系统有两大主流:机械增压、涡轮增压。发动机在低速时,增压作用 滞后,等发动机加速至一定转速后,增压系统会开始工作,在同等行程容积下,空气密度的 提升就相当于压缩比的提高。

机械增压

压缩比与环保:

众所周知,发动机气缸的压缩比高时,燃烧的温度也相对的升高,则排放出来的废气中 氮氧化合物的含量也就增加,会引起污染。如何才能达到动力与环保的最佳平衡点,也是现 今发动机技术的着重研究课题。

汽缸:

举个简单的例子, 见过医院打针用的针管吧?里面推药的是活塞, 那个外壳就可以看做 是汽缸。按照冷却方式分为水冷发动机气缸体和风冷发动机气缸体。

汽缸数:

汽车发动机常用缸数有3、4、6、8、10、12、16缸。一般家用轿车发动机采用4缸居多, 售价多在20万以下。6缸以上的车型售价基本都高于20万元。

而8缸甚至更多缸数的发动机则是被中大型豪华车和超级跑车所采用。 这其中, 具备1001 匹马力的布加迪威龙就是16缸发动机的典型代表车型。

布加迪威龙

汽缸数与发动机性能的关系:

一般来说,在同等缸径下,缸数越多,排量越大功率越高,也就是最高速越高。在同等

排量下,缸数越多,缸径越小,转速越高扭矩越大,也就是加速度越快。

■ 每缸气门数

气门:

指汽缸的进气门和排气门。 进气门直接连接进气歧管是发动机用来吸入混合气 (或新鲜 空气)的入口;排气门则连接着排气歧管,是发动机排出燃烧废气的出口。

每缸气门数:

是指发动机每个汽缸所拥有的气门数,有两气门,三气门,四气门和五气门几种。达到 或超过六气门不仅使配气结构过于复杂, 还会导致发动机寿命缩短, 气门开启的空间帘区(气 门的圆周和气门的升程)也较小,效率下降。因此,四气门技术目前使用最为普遍。

气门数与发动机性能的关系:

一般来说,同等排量情况下,气门越多,进排气效率越好,就像一个人跑步,累得气喘 吁吁时,需要张大嘴巴呼吸。排量较大、功率较大的发动机要采用多气门技术。

汽缸和气门数可以作为判断发动机优劣的标准之一, 但不是唯一标准。 宝马公司的直列 4缸2.0升发动机,由于其独特的可变气门技术,在功率和扭矩输出上丝毫不逊于普通的6缸 机,这也是宝马318轿车动力性广受好评的原因。奔驰公司长期采用每缸3气门技术,也达到 了很好的功率、扭矩和环保水平。

凸轮轴:

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。 它的作用是控制气门的开启和闭合动作。 其材质一

般是特种铸铁, 偶尔也有采用锻件的。 凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。 上面套有若干个凸轮, 用于驱动气门。 凸轮轴的一端是轴承支撑点, 另一端与驱动轮相连接。

凸轮:

凸轮侧面呈鸡蛋形,目的在于保证汽缸充分的进气和排气。一般来说直列式发动机中, 一个凸轮都对应一个气门,V 型发动机或水平对置式发动机则是每两个气门共享一个凸轮。 而转子发动机和无阀配气发动机由于其特殊的结构,并不需要凸轮。

凸轮轴和气门的布置:

在以前很长的一段时间里, 底置式凸轮轴在内燃机中最为常见。 而现在大多数量产车的 发动机配备的是顶置式凸轮轴。

顶置式气门与顶置凸轮轴(OHC):

发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。轿车发动机由于每分钟转速可 达5000转以上, 为保证进排气效率, 都采用进气门和排气门倒挂的形式, 即顶置式气门装置。

现代轿车发动机将凸轮轴配置在发动机的上方,相比中、下置更为合理。既缩短了凸轮 轴与气门之间的距离,又省略了气门的挺杆和挺柱,将发动机的结构变得更加紧凑。更重要 的是,这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量,提高了传动效率。

顶置凸轮轴分类:

按凸轮轴数目的多少, 一般可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种比较 常见,当然还有制作工艺更复杂的四顶置凸轮轴。

单顶置凸轮轴(SOHC)就是 Single Overhead Camshaft。在双顶置凸轮轴出现之前,就 叫 OHC,单顶置凸轮轴的凸轮轴置于汽缸顶部,在气门之上。有些还配有可变正时凸轮用来 调整发动机扭矩曲线,满足不同的使用要求。

双顶置凸轮轴(DOHC)就是 Double Overhead Camshaft。每个汽缸头有两个曲轴,V 型汽 缸因为分坐左右两块,就会总共有4个曲轴,这样对每缸4气门的设计就很便利,同时发动机 也可达到更高的转速。而气门的位置更有利于高马力输出,但是这样的设计,其缺点就是重 量加大,构造复杂且较昂贵。

四种常见的气门和凸轮轴布置:

第一种:顶置气门,侧置凸轮轴。即凸轮轴在气缸侧面,由正时齿轮直接驱动。由于此 布置必须使用气门挺杆来传递动力,往复运动的零件较多,惯性质量大,容易引起振动,所 以现在已经基本不采用这种布置了。

如今比较常见的两种布置类型是:顶置气门,顶置凸轮轴(SOHC)和顶置气门,双顶置凸 轮轴(DOHC)。

这两种顶置气门布置各有优势,单顶置凸轮轴(SOHC)的成本要低于双顶置凸轮轴 (DOHC)。单顶置凸轮轴(SOHC)在低转速的马力较好,比较适合市区行车;而双顶置凸轮轴 (DOHC)则在高转速时马力较佳, 比较适合高速行驶。 汽车厂商会根据发动机成本预算和车型 受众对象的不同来选择相应布置, 所以我们并不能单纯以发动机的排量大小、 车型的分类或 是车价的高低来简单界定单还是双顶置凸轮轴。

例如比亚迪 F0,虽然是发动机只有1.0L 排量微小型车,但使用的就是顶置气门,双顶 置凸轮轴。而本田第八代雅阁中的2.0车型考虑到各方面因素,发动机所用的是顶置气门, 单顶置凸轮轴也很正常。不过,就未来的发展趋势而言,顶置气门,双顶置凸轮轴将是更为 主流的布置。

第四种:顶置气门,四顶置凸轮轴。这是一种更高端的布置,一般用在采用 V 型或 W 型发动机的顶级跑车上面。像世爵 C8就是典型的四顶置凸轮轴代表车型。

缸径、行程:

缸径是气缸的直径。 行程是活塞运动行程上止点和下止点的距离。 发动机工作时活塞在 汽缸中往复运动,从汽缸的一端到另一端的距离叫做一个行程。也叫冲程。

缸径×行程:

缸径×行程﹙Bore×Stroke﹚所得到的乘积,就是单缸的排气量。再乘以汽缸数目,所 得到的乘积,就是整具发动机的排气量。

四冲程发动机:

按发动机在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数, 分为四冲程和二冲程发动机。 在 一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃, 称作四冲程往复活塞式内燃机, 完成进气、 压缩、 作功和排气四个过程叫一个工作循环。 而活塞往复两个行程完成一个工作循环的则称作二冲 程往复活塞式内燃机。

“大缸径×短行程”与“小缸径×长行程”:

在排气量不变的前提下“大缸径×短行程”的设计, 缺点是在发动机室里会占掉比较大 的地方。优点是行程短,发动机高度低,整车的重心低,对高速稳定度、操控表现都有助益。

相对的, “小缸径×长行程”的设计优点是发动机占用空间小, 车头有机会设计得较短, 把宝贵的空间让出来给乘客。 缺点是发动机的高度会变高, 车头降低风阻和流线造型的设计 不容易实现。

“缸径×行程”与发动机性能的关系:

“小缸径×长行程”峰值扭力出现的转速会比较低, 适于低转速马力发动机, 起步加速 快。这是因为活塞每在汽缸内跑一次的行程较长,因此产生的动力加速度较高,扭力也就容 易变大!用最简单的解释,就好比拳击手,直拳比刺拳有力,勾拳又会比直拳有力,是因为 出拳前行程较长的缘故。

反之,“大缸径×短行程”设计的发动机,因为活塞的每个行程较短,产生的动力加速 度较低,因此必须靠多跑几次才能获得等量的力道输出,适于高转速马力发动机,更高的极

限速度是它的专长。而想要起步加速快的话,就只能靠提高发动机转速来实现了。

■ 排放水平

排放水平是指从发动机排出的废气中 CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳氢化合物和氮氧化 物)、PM(微粒,碳烟)等有害气体不得高于国家规定的标准。从2004年1月1日起,北京对机 动车的尾气排放标准由欧洲 I 号改为欧洲 II 号,到2008年,正式实施欧洲 III 号标准。

欧洲 I 号标准:

汽油车一氧化碳不得超过3.16克/公里, 碳氢化合物不得超过1.13克/公里。 柴油车的颗 粒物标准不得超过0.18克/公里,耐久性要求为5万公里。

欧洲 II 号标准:

汽油车一氧化碳不超过2.2克/公里, 碳氢化合物不超过0.5克/公里。 柴油车一氧化碳不

超过1.0克/公里,碳氢化合物不超过0.7克/公里,颗粒物不超过0.08克/公里。

欧洲 III 号标准(等同于国三) :

汽车排放从欧Ⅱ到欧Ⅲ,不是像欧Ⅰ到欧Ⅱ那样简单,提升幅度大了很多。欧Ⅲ排放标 准比欧Ⅱ在 NEDC 和燃油蒸发排放检测项目上的内容有所变化, 欧Ⅲ标准中增加了低温 HC/CO 排放检测、车载诊断系统检测和在用车排放检测。从欧Ⅱ到欧Ⅲ执行不同的排放控制技术, 欧Ⅱ排放标准只要求三元催化器及发动机改进措施两项, 而欧Ⅲ排放则还包括改进的催化转 化器涂层、催化剂加热及二次空气喷射。可以看出,欧Ⅲ排放控制技术要比欧Ⅱ复杂和困难 得多。

欧洲Ⅳ号标准:

欧洲Ⅲ号标准污染物排放限值比Ⅱ号标准降低约30%,而Ⅳ号标准则降低60%。7辆执行 欧Ⅱ标准的汽车,相当于1辆化油器车的污染物排放量;14辆执行欧Ⅲ标准的汽车,才相当 于1辆化油器车的污染物排放量;而欧Ⅳ标准要求更高,更臻完美。

排放水平与标识:

排放水平达到欧Ⅱ与欧Ⅲ但是不带 OBD 的车辆,是二星绿色车标,达到欧Ⅲ标准带 OBD

的车辆发三星绿色车标,现在的新车上牌照都要求达到欧Ⅳ标准,是四星绿色车标。

北京地区从2008年1月1日起就已出台政策规定,所有新车上牌照必须要达到欧Ⅳ标准。

■ 燃料类型

汽油发动机与柴油发动机:

汽油发动机是以汽油作为燃料的发动机。 优点是转速高, 结构简单, 质量轻, 造价低廉, 运转平稳,使用维修方便。缺点是热效率低于柴油机,油耗较高,点火系统比柴油机复杂, 可靠性和维修的方便性也不如柴油机。

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。优点是功率大、经济性能好,适合于 载货汽车的使用。缺点是成本较高,振动噪声大,冬季冷车时起动困难。

90号、93号、95号、97号、98号汽油:

汽油是由 C4~C10各族烃类组成,外观为透明的液体。按研究法辛烷值分为90号、93号、 95号三个牌号。目前市场上所见到的97号、98号汽油产品执行的产品标准均为企业标准。

标号代表辛烷值,辛烷值越高,抗爆性能就越好,燃烧完全、积炭少,具有较好的安定 性,在贮运和使用过程中不易出现氧化变质,对发动机部件及储油容器无腐蚀性。

汽油选用的原则:

一般来说,压缩比为7—8的汽油机应选用90号汽油;压缩比在8以上的汽油机应选用93 号或97号汽油。价格越昂贵的汽车发动机工艺越复杂,应使用标号97或更高的汽油。

需要说明的一点是,在某些特殊情况下,如在较高海拔行驶或是需要大负荷、大扭矩拖 挂车辆货物的时候,发动机容易产生爆震,应选用较高辛烷值的汽油。

无铅汽油:

无铅汽油是一种在提炼过程中没有添加铅的汽油, 一般每升汽油只含有百分之一克来源 于原油中微量的铅。 无铅汽油比普通汽油更为环保, 从2000年起在全国范围内就开始推广使 用无铅汽油了。

天然气:

与石油等能源相比,天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少, 产生的二氧化碳仅为煤的40%左右,产生的二氧化硫也很少。以天然气代替汽车用油,天然 气燃烧后无废渣、废水产生,具有价格低、使用安全、热值高、洁净等优势。

氢气:

当今世界开发新能源迫在眉睫,原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤,均属不可 再生资源,地球上存量有限,而人类生存又时刻离不开能源,所以必须寻找新的能源。

氢能是一种二次能源, 它是通过一定的方法利用其它能源制取的, 作为一种理想的新的 合能体能源,氢能源的优点非常多,最大的特点是环保而且取之不尽,只是由于成本较高,

一时还难以普遍使用。

机油容积(L)

机油,即发动机润滑油,被誉为汽车的“血液”,能对发动机起到润滑、清洁、冷却、 密封、减磨等作用。

黄色部分为机油箱

机油品质的分类:

机油的识别有质量等级(API)和粘度(SAE)两种标准。API 机油分为两类:“S”开头系 列代表汽油发动机用油,规格有:SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SJ、SL。“C”开头 系列代表柴油发动机用油,规格有:CA、CB、CC、CD、CE、CF、CF—2、CF—4、CG—4、CH—4、 CI—4。当“S”和“C”两个字母同时存在,则表示此机油为汽柴通用型。

在 S 或 C 后面的字母越靠后, 质量等级越高, 国际品牌中机油级别多是 SF 级别以上的。

相关阅读:告诉你不知道的—国内润滑油品牌大汇总

■ 防冻液容积(L)

防冻液的全称应该叫防冻冷却液, 意为有防冻功能的冷却液。 防冻液不仅仅是冬天用的, 它应该在全年使用。优质防冻冷却液的沸点通常在零上110摄氏度,在夏季使用,防冻冷却 液比水更难开锅。而且可以防垢、防腐和除锈。

棕色方盒为防冻冷却液箱

防冻液使用注意:

注意一:尽量使用同一品牌的防冻液。 不同品牌的防冻液其生产配方会有所差异,如 果混合使用,多种添加剂之间很可能会发生化学反应,造成添加剂失效。

注意二:防冻液的有效期多为两年(个别产品会长一些) ,添加时应确认该产品在有效 期之内。

注意三:必须定期更换,一般为两年或每行驶4万公里更换一次,出租车应该更换得勤 一些。 更换时应放净旧液,将冷却系统清洗干净后,再换上新液。

注意四:避免兑水使用。 传统的无机型防冻液不可以兑水使用,那样会生成沉淀,严 重影响防冻液的正常功能。 有机型防冻液则可以兑水使用,但水不能兑得太多。

■ 缸盖材质

缸盖安装在缸体的上面, 从上部密封气缸并构成燃烧室。 它经常与高温高压燃气相接触, 因此承受很大的热负荷和机械负荷。 缸盖一般采用铸铁或铝合金材质, 由于铝合金的导热性 好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。

铝合金:

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、 钛、铬、锂等。铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种 型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。

■ 缸体材质

铸铁发动机与铝合金发动机:

当前, 汽油发动机的缸体分铸铁和铝合金两种。 在柴油发动机中, 铸铁缸体占绝大部分。

铝合金缸体的优点是重量轻, 相对于铸铁缸体而言, 铝合金缸体可以减轻发动机的重量, 降低油耗。在同等排量的发动机中,使用铝缸体发动机,能减轻20公斤左右的重量。汽车的 自身重量每减少10%,燃油的消耗可降低6%—8%。

铸铁缸体的优点是体积较小,价格较铝合金缸体便宜,耐腐蚀性较高,热负荷能力强, 尤其是在发动机的升功率方面铸铁的潜力更大。打个比方,一台1.3升排量铸铁发动机的输 出功率可以超过70kW, 而一台铝合金发动机的输出功率只能达到60kW。 铝合金缸体发动机内 部仍然有一部分使用铸铁材料,特别是气缸,要使用铸铁材料。

在生产过程中,铸铁缸体和铝合金缸体也有很多不同。铸铁生产线占地面积大,对环境 污染大,加工工艺复杂;而铝合金缸体的生产特点恰好相反,从市场竞争的角度来说,铝合 金缸体具有一定的优势。 但当汽车的发动机体积要求较小时, 使用铝合金缸体就很难达到铸 铁缸体的强度。所以说,高增压的发动机大多采用铸铁缸体。


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