内燃机汽车的历史
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VTEC革命:气门正时如何改变发动机特性
VTEC是本田于1989年实现量产的可变气门系统,能根据发动机转速改变凸轮轮廓和气门升程; 它首次以实用且可靠的方式解决了内燃机在低转速下高效、高转速下强劲的两难取舍. 如果一台发动机的气门正时是固定的,工程师就必须在某个节点做出选择: 要么低转速扭矩,要么高转速功率. VTEC真正的故事,正是关于这一矛盾如何被打破的历史. 亮点 首款量产VTEC发动机: 1989年Honda Integra XSi搭载的1.6升B16A,在7600转时输出160马力 S2000的F20C发动机: 2.0升排…
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直列六缸发动机为何再度崛起?
直列六缸是一种将六个气缸排成单列、置于同一根曲轴上的发动机架构,承载着汽车历史上最古老又最新鲜的故事之一. 二十世纪初,这种布局曾是威望的度量标准,但随着前轮驱动和V6的兴起,它被遗忘了数十年; 而自2010年代起,凭借涡轮增压和其天然的平衡性,它重返生产线. 本文讲述的并非直列六缸的消亡,而是它作为一项工程技术从未死去的事实. 亮点 在六缸或更少气缸的布局中,直列六缸是唯一拥有一阶和二阶完美平衡发动机的架构. 尼古拉斯·奥托于1876年开发了他的压缩式四冲程发动机; 这一循环至今仍被称为奥托…
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凸轮轴为什么被移到了缸盖上?
气门在发动机中的位置及其控制机构的问题,在整个内燃机历史上催生了持续时间最长的工程之争之一. 答案是; 从将气门保留在缸体中的 L型缸盖 布局,到通过缸体内的凸轮借助推杆开启缸盖中气门的 OHV,再到将凸轮轴移至缸盖的 OHC 和 DOHC 架构,走过了一条长达 130 年的进化路线. 本文将结合技术数据,探讨这一进化历程中的重要节点以及每种设计真实的优缺点平衡. 亮点 1876: Nikolaus Otto 的第一台可运转的四冲程发动机,继承了蒸汽机留下的滑动式气门. 1894: Dies…
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催化转换器如何拯救了内燃机?
催化转化器是一种后处理排放控制装置,它通过化学反应将尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物转化为无害化合物,自1975年以来一直使内燃机的尾气排放保持在排放法规所规定的限值以下.20世纪70年代,美国《清洁空气法》迫使发动机进行彻底的重新设计,而这个小小的陶瓷圆柱体成为了赶上交付期限最切实可行的途径;然而其结果,却是一条从化油器之死延伸到电子燃油喷射的技术链条的起点. 亮点 《清洁空气法》设定了到1975车型年在碳氢化合物、CO和NOx排放上实现 90%减排 的目标. 量产型转化器于 1973…
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发动机为什么放在前面、后面还是中间?布局架构的演进
发动机在车辆中的布置位置,是与气缸数量和发动机架构同等重要的工程决策,贯穿内燃机汽车的历史.前、后、中置布局,以及曲轴与行驶方向平行(纵置)或垂直(横置)的安装方式,直接重塑了操控性、重量分配、安全性、制造成本和车身设计.本页通过里程碑式的车型,梳理从梅赛德斯的长车头布局到后置发动机的Beetle和Tatra,从中置发动机的赛车革命到现代横置布局普及的演变历程.亮点 1931 DKW F1作为最早成功的横置发动机汽车之一,被视为现代前驱布局的先驱 1959 Mini将变速箱集成到发动机曲轴箱中…
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将发动机前移如何改变了汽车?
将发动机前移扩大了车内空间,使重量分布掌握在设计师手中,并使小型汽车的经济化生产成为可能.这一转变分两步实现:1934年前轮驱动投入批量生产,以及1959年横置发动机-变速箱总成成为廉价、可复制的方案.如今道路上几乎每一辆汽车都是这两个步骤的遗产. 亮点 1934: 雪铁龙Traction Avant将前轮驱动与承载式车身相结合,使其达到批量生产标准. 1959: Mini将横置发动机和变速箱塞进约 3米长的 车身,奠定了现代紧凑型汽车的模板. 1931: 横置布局的真正先驱是搭载双缸二冲程…
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Formula 1发动机如何改变了街车?
Formula 1发动机从未直接替换过街车发动机;但却以可衡量的方式加速了它们的发展.燃油喷射、材料科学和能量回收等解决方案先在赛道上成熟,随后进入量产.另一方面,这种技术转移的规模常被夸大:技术流动并不总是从赛道走向道路,而且家用轿车永远不会装上F1发动机.本文平衡地审视了从1950年到2026年发动机规则的演变,以及这一演变留给道路的真实遗产. 要点速览 Formula 1世界锦标赛 1950年开始;规则体系基于同样定义发动机的“公式”概念. 一直使用到2012年的 2.4升 自然吸气V8…
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风冷发动机为何消亡?液冷系统的胜利
风冷汽车发动机是一种通过直接向气缸上的金属散热片吹送空气来散热的结构,没有散热器和水泵,如今在批量生产汽车中几乎已完全消失.它的消亡并非因为缺乏简单性,恰恰相反,是为简单性付出了代价:冷启动后缸体长时间保持低温、无法控制的排放、难以管理的热点以及无法达标的噪音标准. 亮点 首台成功的风冷汽车发动机 诞生于19世纪末 出自卡尔·本茨之手. 大众 水平对置四缸发动机随甲壳虫从1938年一直生产到2013年;是历史上产量最大的风冷发动机. 保时捷911从1964年到1998年 35年间 一直采用风冷…
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为什么二冲程发动机会从汽车上消失?
二冲程发动机从汽车上消失了,因为其基本工作原理会将部分燃油和机油直接排入排气系统;20世纪80年代日益严格的排放法规将这种结构推向了被禁的边缘,而四冲程发动机的快速发展填补了这一空白.但这并不是故事的结局.这种曾经驱动数百万辆汽车、可以徒手抬起、制造成本极低的发动机的兴衰,讲述了汽车历史上最引人入胜的工程较量之一. 亮点 二冲程发动机在 曲轴旋转两圈内 完成一个动力循环;四冲程发动机则需要两圈才能完成同样的工作. Trabant 601的发动机仅有 5个运动部件 ,而且轻到可以徒手抬起. Sa…
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发动机是如何点燃的?火花塞与磁电机被遗忘的故事
点火系统是内燃机的一个子系统,负责在活塞压缩行程结束、缸内燃油-空气混合气被密封压缩之后将其点燃; 没有这套在火花塞中产生受控火花的装置,四冲程循环就无法完成. 从1860年Étienne Lenoir的发动机到今天的coil-on-plug系统,这段超过150年的历程,实际上是一个问题的解决故事: 在正确的时机、以足够的电压、可靠地产生火花. 要点 第一个电火花塞于1860年在Étienne Lenoir的燃气发动机上使用. Robert Bosch的磁电机点火装置于1887年制造,并于1…
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crank shaft: 谁让曲轴退役了?电动启动机的故事
是谁让手摇曲柄退休了?简短回答:Charles F. Kettering发明的电动起动机,以及1912年将这项技术作为标准配置提供的Cadillac Model Thirty.这一对组合把汽车从只有身强力壮、运气好的人才敢摇的车,变成了人人都能用钥匙启动的机器.今天,拧动钥匙就上路的任何司机,都不必承受他们所解决的问题的沉重.亮点 首款量产电动起动机汽车: 1912 Cadillac Model Thirty Charles Kettering于1911年2月27日在底特律的一台Cadilla…
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从蒸汽到汽油:陆地极速纪录的百年历程
陆地速度纪录的百年历程,是我们能够解读内燃机技术成熟曲线的最清晰的数据序列: 1898年,一辆电动车以63 km/h创造了正式纪录,此后纪录先由蒸汽、后由汽油发动机接棒,并于1947年达到634 km/h的轮驱巅峰. 1964年之后,绝对纪录被喷气和火箭推进所取代; 而汽油的故事则延续到今天逼近500 km/h的量产车上. 本页面将讲述每项纪录背后的发动机架构——气缸数量、机械增压器、燃料——以及其所处时代的工程极限. 亮点 首个正式纪录: 1898年12月18日,电动的Jeantaud D…
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