汽车发动机布局结构及汽车发动机发展历史
最早的汽车发动机是单缸发动机。现在随着汽车发动机技术的发展,单缸发动机已经很少了。最常见的发动机有3缸、4缸、6缸和8缸发动机,但也有12缸和16缸发动机,不常见。布加迪威龙采用大众研发的16缸64气门发动机,W布局,四个涡轮增压器。是目前气缸数最多的汽车发动机。烧的时候用现在的技术其实可以生产更多的缸,但不是必须的。
之所以往复式发动机的气缸的数量越来越多,实际上主要是为了解决两件事:
1、早期单缸发动机的输出功率太小理论上来说,拾柴的人越多,在一起的兄弟越亏。在相同的缸径和冲程下,多缸的输出功率大于单缸,尤其在高转速时,输出功率更为强劲,动力储备能力更大。当然,这种情况也不是绝对的,缸数不可能无限增加。随着气缸数量的增加,配气机构结构复杂,发动机零件数量成比例增加,降低了发动机的可靠性,也导致了发动机重量的增加。以3缸发动机为例。3缸发动机设计的缸径小,冲程大,在低扭矩时往往比一些4缸发动机大,但3缸发动机的高速动力储备相对较低。2、多气缸可以保持发动机的平顺性。
在运动过程中,由于设计和加工工艺的问题,气缸会高速往复运动,特别是在早期。为了抵消这种高速运动带来的振动,发动机往往采用多缸动平衡技术,利用不同的气缸以不同的相位差运转,然后通过曲轴和平衡轴技术使发动机达到动平衡。所以理论上气缸越多,气缸运转相位角越小,动平衡越稳定,整体振动越小,噪音越低。
气缸数量的增多演变出多种气缸布局
从汽车发动机的缸数发展来看,汽车发动机从单缸发动机演变而来,从单缸到双杠,三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸,缸数不断增加。从气缸布局的角度来看,由于气缸数量越来越多,气缸布局有多种方式,如直列式、V型、V型等。减小发动机的体积已经成为一个必须考虑的非常严重的问题。总的来说,虽然缸数在增加,但仍未脱离& ampquot往复式内燃机& ampquot。汽车发动机重要技术发展历史:
从汽车发展史来看,德国对汽车做出了巨大的贡献,为现代汽车工业的发展做出了巨大的贡献。1866年,德国人奥托发明了第一辆内燃机汽车。它是单缸、卧式、四冲程往复活塞式内燃机,以气体为燃料,功率只有2.21kW,转速只有180R/min,热效率很差,只有12% ~ 14。虽然当时发动机的参数从现在来看很差,但在当时已经是很大的进步了。1897年,德国人鲁道夫迪塞尔(rudolf diesel)制造了第一台柴油机,也是单缸柴油机,缸径15cm,活塞冲程40cm。这是柴油发动机。但直到1936年,梅赛德斯-奔驰才制造出基于柴油发动机的汽车。1957年,德国人汪克尔发明了旋转活塞发动机。尽管转子发动机仍然利用汽油的燃烧和膨胀来推动工作,但它已经偏离了传统往复式发动机的原理,而传统往复式发动机是汽油机发展的一个重要分支。该转子发动机采用独特的偏心轴设计,利用三角形转子分割将椭圆气缸分为三部分,利用可燃气体的燃烧膨胀带动偏心旋转系统旋转,从而消除了无用的直线往复运动,省略了曲轴连杆和配气机构,零件更少,重量更轻,转速极高,输出功率更高。1967年,日本东洋公司(马自达公司的前身)独家购买了转子发动机的设计权,马自达公司不断改进研究,也是世界上唯一研制生产转子发动机的公司。1957年,美国Bendix公司向世界展示了& amp#039;第一台电子控制汽油喷射装置。后来德国博世公司买断了电控汽油喷射装置的技术专利,1967年世界& amp#039;开发了美国第一台D型电控汽油喷射发动机。涡轮增压技术已经发展了一百年。瑞士工程师博世在1905年申请了发动机废气增压专利。因为涡轮增压器小型化的困难,最初只应用在飞机和坦克上。1955年,美国卡特彼勒公司和加勒特公司成功研制出第一台小型客车涡轮增压器T15。1962年,美国通用汽车公司的奥兹莫比尔开发了世界& amp#039;的第一台涡轮增压发动机。汽车发动机虽然是热机,但并不直接利用热量做功,只是利用燃料爆燃的热膨胀做功。所以为了提高发动机的性能,降低油耗,减少震动,有很多不为人知但非常重要的技术,比如日本本田研发的VTEC,丰田研发的VVTi,韩国现代研发的CVVT,美国通用研发的DVVT,还有其他可变气门正时技术。为了提高发动机的空燃比,大众开发了TFSI分层喷射技术、可变进气管技术、涡轮增压中冷技术等。后来,为了应对日益严格的排放法规,氧传感器和三元催化转化器被集成到排气系统中,增加了二次进气系统以增加三元催化效率,开发了废气再循环技术以进一步减少排放,开发了曲轴强制通风技术以减少机油污染。这些技术很难找到发明者,但一代又一代的汽车工程师一直在不懈努力。
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