内燃机技术
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调节发动机心跳的部件:正时链条与正时皮带
正时链条还是正时皮带,这个问题没有唯一正确答案: 两者都通过将凸轮轴与曲轴同步,确保气门在正确的时刻开启和关闭. 链条在发动机内部运转,由机油润滑,若保养得当,其寿命可与发动机同长; 皮带则更轻、更安静,但必须定期更换. 两者的真正区别不在于寿命,而在于故障如何发出信号以及保养如何规划. 要点提示 皮带的厂商建议更换周期通常为60000-100000英里或7-10年; 以先到者为准. 正时链条通常可使用100000-150000英里,但如果疏于机油保养,它会过早拉长并可能跳齿. 在干涉型发动机…
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差速器如何在弯道中分配动力?
差速器是一种齿轮机构,它将发动机产生的扭矩分配给同一车轴上的两个车轮,并允许车轮以彼此不同的速度旋转. 转弯时,由于外侧车轮比内侧车轮行驶的路径更长,因此必须转动得更快; 差速器以机械方式管理这一速度差. 在做到这一点时,它遵循一条基本规则: 冠齿轮的转速恰好是两个车轮转速的平均值. 要点 差速器将来自传动轴的动力分配给左右车轮对,并允许速度差的存在. 速度方程非常明确: 车轴速度等于两个车轮速度的平均值. 在开放式差速器中,扭矩始终相等地传递给两个车轮; 抓地力最弱的车轮决定了极限. 齿轮系…
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挡位数量为什么在不断增加?
挡位数不断增加,是为了让发动机能保持在功率和扭矩输出最高效的狭窄转速区间内: 朝一挡方向缩短的齿比在起步时放大扭矩,而朝高挡位方向延长的齿比则在高速公路车速下降低发动机转速和油耗. 上世纪90年代,典型汽车配备3-5个前进挡,而在最近两个车型年份,这一数字至少增至6个,部分车型甚至达到10个. 亮点 ZF 8速自动变速箱相比3速自动变速箱可提供21%-24%更好的燃油经济性. 2017款福特F-150从6速升级到10速,使0-60英里/小时加速时间缩短了0.2秒. 从2016车型年度开始,自…
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红色区域转速为何能保护发动机?转速限制的故事
转速表上的红区表示发动机在不损坏内部零部件的情况下所能达到的最高转速;超过这个界限运转会引发一系列机械风险,从气门失去控制到曲轴轴承磨损.制造厂商根据材料强度、活塞速度和气门弹簧性能等可测量的物理因素来确定这一界限,现代发动机配备了称为断油限速的电子保护装置,以防止超过这一界限. 亮点速览 汽油车发动机的红区通常在 5,500-7,000 RPM 之间. 在6,000 RPM下,曲轴每秒完成 100次 整周旋转. 可变气门正时 转速表的红区究竟意味着什么?转速表上的红色条纹,其名称正是直接来…
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出厂配备LPG的发动机与汽油发动机有多相似?
出厂LPG发动机并非汽油发动机的完全复制品,但也绝非完全不同的发动机:缸体、活塞、点火和润滑系统保持不变;差异集中在压缩比、气门座、喷射架构和发动机管理软件等触及LPG燃烧特性的方面.本文将逐一解析这些差异.亮点 车用LPG的辛烷值约为 100;高于大多数无铅汽油. 工厂LPG发动机的主要区别在于燃油储存和进气系统;缸体与汽油版本相同. LPG比汽油大约多占用 15%-20% 的容积,因此可能会轻微影响功率输出. 强化气门座是针对LPG无润滑燃烧特性在设计层面采取的最重要措施. 在缸内直喷汽油…
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共轨技术如何让柴油机变安静?
共轨(common rail)喷射是一种柴油燃油系统,它将高压燃油汇集到一条所有喷油器共享的蓄压管路中,并以电子方式管理喷油时刻和喷油量.这一结构取代了以往依靠凸轮轴驱动的机械泵为每个气缸单独产生压力的布局;系统可在单个循环内完成五次独立喷射,使柴油摆脱了“哒哒”噪音,变得安静、高效且清洁. 要点速览 在现代共轨系统中,轨压通常 超过 2.000 bar;第一代系统的压力 在 1.400–1.600 bar 之间. 机械泵的压力 限制在 800 bar 左右 且与发动机转速相关;而共轨系统的压…
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机械增压是如何做到涡轮增压器做不到的事情的?
机械增压是一种强制进气系统,通过压缩进入发动机的空气,使相同的发动机排量获得更大功率;它与涡轮增压的区别在于,其机械动力直接来自曲轴,而非废气.得益于这种连接,机械增压能提供无延迟、即时且线性的动力输出;但作为代价,它会持续消耗发动机自身的一部分功率,在燃油经济性方面通常不如涡轮增压高效.亮点速览 机械增压通过皮带、链条或齿轮从曲轴获取动力;涡轮增压则利用废气能量. 面向街道使用的套件通常产生 6-12 psi 的增压值,并将进入发动机的空气量增加约 50%-85% . 功率提升通常在 30%…
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双质量飞轮是如何吸收抖动的?
双质量飞轮是一种由两个独立质量体组成的飞轮,它能在将发动机产生的扭转振动传递给变速箱和传动系统之前对其进行衰减.其初级质量与曲轴连接运转,次级质量则向离合器传递扭矩;中间的弹簧和减振系统尤其能在柴油发动机和高扭矩发动机上消除怠速振动和换挡生硬感.亮点 共振区域通常从 1200-2400 rpm 区间被转移至更低的转速;因此即使在怠速时也能提供减振效果. 一台4缸发动机 在3000 rpm时每分钟点火6000次; 在1200 rpm时这个数字降至每秒约40次,振动开始明显加剧. 大多数车辆的预期…
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扭力转换器在自动变速箱中取代了什么?
变矩器是一种液动力传动装置,替代传统自动变速箱中的机械离合器,安装于发动机与变速箱之间;在车辆静止时平顺传递扭矩而不让发动机熄火,起步时将发动机产生的扭矩 1.8:1至2.5:1 的倍率放大,巡航时通过锁止离合器建立无损耗的机械连接.简而言之,它在一个壳体中同时完成离合器的三项任务:分离、平顺接合以及必要时放大扭矩.要点 典型汽车变矩器的失速(stall)转速比 1.8:1至2.5:1 之间. 泵轮、涡轮和导轮三者共同产生扭矩放大效应;扭矩容量与直径的五次方成正比. 首个量产锁止离合器 194…
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四冲程发动机内一秒钟内发生了什么?
在四冲程发动机的一秒钟里,活塞会在上下止点之间完成数十次完整的往复运动,气门以完美精准的配气正时开启和关闭,而每两圈曲轴转动中只有一次燃烧产生功——这是一场紧凑的机械协奏.进气、压缩、做功、排气:这四个冲程中的每一个都对应曲轴整整180度,发动机转速越高,一个冲程就被压缩进越微小的一秒之中. 亮点 一个完整循环 720°, 即曲轴旋转两圈;每个冲程 180° 占一角. 功仅在四个冲程之一中产生:每 2圈一次 做功冲程. 火花塞通常在上止点前约 20°曲轴转角 点火. 内燃机平均只能将所提供能量…
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辛烷值是增加动力,还是会造成损失?
辛烷值不会为发动机增加动力;它是衡量燃油在受压时抵抗自燃的稳定性指标.决定动力的是发动机对混合气的压缩程度.高辛烷值汽油只能在高压缩比或涡轮增压发动机中确保这种动力安全地释放;用在普通发动机上既不会提升速度,也不会保护发动机.要点 辛烷值不是动力, 而是抗爆震(抗敲缸)性能;参照标准为异辛烷100、正庚烷0. 在欧洲,标准Super汽油以 RON 95为基准,Super+则为 RON 98 ;在美国,泵上标注的数值按AKI标度大约低 4-6个辛烷值 . 柴油的十六烷值工作原理与辛烷值完全相反:…
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低转速还是高转速?读懂发动机的脾气
低转速还是高转速这个问题没有唯一的通用答案;哪个"更好"取决于发动机的扭矩曲线在哪个转速区间达到峰值,以及车辆的用途.简而言之:在低转速下产生扭矩的发动机日常使用中平顺且经济,而在高转速下产生功率的发动机则更偏向性能.本文将逐步讲解转速区间与功率和扭矩的关系、决定发动机特性的机械因素,以及如何在技术参数中解读这些数值. 要点速览 汽油车发动机的功率区间通常 4,000 RPM 左右开始, 6,200–6,800 RPM 之间结束. 柴油发动机通常在 2,000 RPM以下输出最大扭矩,而功率峰…
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