汽車構造中汽車發動機技術及其新進展探析

俞捷

摘 要：隨著科技的發展，汽車代替人類原有的出行工具，人們出行的時間大大縮短。作為汽車的動力核心，發動機是驅動汽車前進的重要部件，目前我國的發動機技術正在不斷的改進當中，下面圍繞此項技術展開討論。對發動機的工作原理、結構組成、性能指標以及關鍵性技術進行詳細介紹，并對現階段正在研究當中的有氧發動機進行探討，同時對此項技術的未來發展做出展望。

關鍵詞：汽車;發動機;關鍵技術;未來發展

現階段我國的工業化進程很快，這點從汽車行業的發展就能看出來，汽車更新換代速度不斷加快。很多汽車企業都能自主生產自動擋汽車，除發動機外汽車的其它結構件質量也有很大改善，汽車的使用壽命也在不斷延長。目前我國汽車行業非常重視對汽車發動機的研究，相信在眾多科研人員的努力下，發動機性能會有更大的提升。

1 原理及組成

汽車內部比較復雜，各系統有序配合才能驅動汽車正常行駛。目前我國市場上的發動機種類很多，下面對按照不同標準對發動機進行分類：燃料。有的發動機是燃燒汽油的，有的則燃燒柴油;行程數。市面上常見的有二行程和四行程，行程數較多的發動機性能較好;氣缸數。與行程數相似，氣缸數越多汽車的質量越好;冷卻方式。利用冰水冷卻的歸為水冷型，利用冷風進行冷卻的歸為風冷型。不同的發動機種類特點也存在差異，購買汽車時客戶可根據自身需求，選擇最適合自身的一款產品。發動機的正常工作，離不開各機構的支撐，下面詳細介紹其中的關鍵組成機構。

1.1 冷卻系統

該系統主要是將運轉過程中出現的多余熱量吸收，讓發動機的溫度處于相對穩定狀態，避免過熱現象的出現影響發動機的正常運行[1]。水冷和風冷是目前汽車制造市場常見的兩種冷卻形式，前者借助冷卻水，后者借助空氣，其目的都是使發動機快速冷卻。

1.2 潤滑系統

各部分構件在運行時難免會發生磨損現象，潤滑的出現能夠很好的避免這一問題。潤滑系統能夠將潤滑液合理分配到各結構當中，保證零部件傳動正常，減少摩擦阻力的同時延長零件使用時間。潤滑液還能對部件起到清洗作用，將磨損產生的廢渣排出發動機外。該系統的組成主要包括機油泵、閥門等。

1.3 點火系統

電火花產生電極，是該系統點火的主要原理，電火花是由火花塞產生的，在氣缸蓋的相應位置上安裝火花塞。在電極的作用下，混合氣體燃燒，點火系是汽車發動機的主要點火裝置，其組成包括電池、發電機等。

1.4 啟動系統

發動正常運轉的關鍵是保證內部的曲軸正常轉動，在曲軸運動過程中，活塞也會在上下止點之間來回運動，從而達到壓縮氣缸氣體的目的，這是系統內部的做功過程。有用功推動電動機逐漸開始轉動。此過程只要有不間斷的外力供應，曲軸運動就不會停止，發動機也會保持相對穩定的運動狀態。由外力實現發電機的運轉，參與啟動過程的相關裝置統稱為啟動系。在曲軸運轉時，發動機處于怠速運轉狀態，保持此狀態不變，發動機的啟動狀態就相對穩定。

1.5 燃燒系統

不同的汽車類型使用的燃料也有所不同，目前市場上的常用燃料是汽油和柴油，發動機向燃燒系統下達相關命令，系統中的油缸閥門打開，同時相應的氣缸閥門打開。在壓力作用下油和氣體形成相應混合物，通過電火花進行點火，達到點燃混合氣體的目的，燃燒過程會產生一定量廢氣。傳統的燃燒系統直接將廢氣排放到大氣中，隨著我國排放指標的逐漸提高，在進行汽車內部結構設計時，需要設置廢氣處理裝置，確保燃燒廢氣處理達標后才能排放在大氣當中，減少環境污染。

1.6 配氣機構

此機構的構成較為復雜，主要包括凸輪軸、搖臂等多種零部件[2]，此機構的作用是控制氣缸閥門的開啟和關閉，確保發動機中的氣缸正常循環工作。當氣缸內需要新鮮空氣時，配氣機構控制閥門開啟，空氣進入氣缸內，維持燃燒室的正常燃燒。當空氣中的氧氣耗盡，排氣缸閥門開啟，廢氣通過排氣缸排放到大氣中。該機構使氣缸門的開閉得到合理控制，燃燒室在燃燒過程中，其密封性能夠得到充分保證。配氣機構的主要組成包括氣門組、傳動構件等。

1.7 曲柄連桿

連桿兩端連接的分別是活塞和曲柄，它起到變換運動形式的作用。活塞在氣缸中能夠循環往復運動，并且只在上下止點之間運動。此運動經過連桿傳遞后就會變成旋轉運動，同時也是力向力矩進行轉化的過程。轉矩是車輪轉動的重要動力來源，能夠推動車輪轉動，進而實現汽車的正常行駛。

2 性能指標

目前市場上的汽車種類較多，購車人員需要根據汽車的性能指標，判斷車輛的性能和品質。下面對汽車的幾項重要指標進行詳細介紹。

2.1 功率

Kw是功率的常用單位，功率的變化和發動機轉速的變化息息相關，當轉速增大時，功率也隨之增大。這種變化關系在轉速增加的開始一段時間內有效，當轉速增加到一定值功率會達到最大，之后再增加轉速反而會使輸出功率減小。功率最大的時候也被稱為發動機的峰值。

2.2 扭矩

決定扭矩大小的是發動機的牽引力，在某種程度上來說扭矩就是加速度，即車輛在某一時刻加快速度的潛能。扭矩是由曲軸產生的，在車輛剛剛起步階段，加速度的變化是最快的[3]。曲軸的性能越好，汽車變速就越快，這說明車輛的品質是非常不錯的。

2.3 氣門

在傳統的汽車制造工藝中，其氣門數一般為兩個，分別負責進氣和排氣。隨著車輛質量的不斷提升，氣門數逐漸變成兩進兩排形式，這是目前市場上最流行的一種。也有更多氣門數的汽車，比較下來發現兩進兩出的氣門，這類發動機的性能比較穩定，性能優越且油耗較少。

2.4 氣缸

用排列形式區分發動機性能，對于直線型、四缸發動機，結構比較簡單，容易操作和維修，但會降低車輛性能。V型、六缸或八缸發動機，排列相互交錯，具有良好的工作性能，但結構復雜制造成本較高，不利于后期維修。

3 技術展望

現階段我國在發動機的研究上投入很大，取得的成效也非常顯著，下面總結目前比較前沿的發動機技術。

3.1 多氣門

在原來的老式汽車當中，發動機使用的氣門數都是兩個。這類發動機存在著明顯卻下，進氣速度低，燃燒室內的混合氣體不能充分燃燒，發動機工作效率低。針對上述問題，科研人員適當增加氣門數量，并將其布置成交替排列的方式，盡量簡化部件裝配。在保證進排氣量的同時，降低車輛對油的需求量。四氣門是目前汽車制造使用比較廣泛的，在未來的發展中，氣門數量還有望增加。

3.2 渦輪增壓

該項技術是對氣門排出廢氣的再次利用。在一定的壓力下，燃燒室的燃料數量會增多，此時進氣門提供的空氣量也隨之增加。排出的廢氣量在渦輪的高速旋轉過程中，進入傳動系統以及其它部件當中，加快汽車其它部位的正常運行。在汽車內部形成良性循環，一定程度上加快發動機轉速，達到提升其工作效率的目的。

3.3 進氣歧管長度

空氣是燃料燃燒所必須的介質，其中的氧氣起到催化燃燒的作用，進氣歧管的作用是將空氣引入到氣缸內部。將歧管長度加長，汽車啟動時，發動機只需要保持在低速運轉狀態即可，此時曲軸能夠獲得較大扭矩[4]。當歧管直徑變小，曲軸獲得的扭矩隨之減小，此時增加發動機的轉速，就能將其輸出功率提高。為同時滿足低速和高速狀態下，輸出較大的功率，現代的進氣歧管是可調控的。能夠隨著發動機的轉速自動調節管道長度和直徑，將輸出效率和扭矩控制在最佳范圍內。目前我國正在研究雙級歧管技術，這一技術在少數先進企業應用，還未達到全面普及狀態。

3.4 新理念展望

在現代發動機的基礎上，研究者又提出有氧發動機，此種發動機運行時不用從外界引進空氣，而是由汽車內部專門的制氧機制造高純度氧氣。這種發動機不用進行增壓促進混合氣體燃燒，并使用葉輪代替活塞，擴大原本活塞在上下止點間的運行空間，進而提高發動機的輸出效率。

此發動機的工作原理如下：燃料可制成的氧氣在密閉空間內直接燃燒，不用經過氣體壓縮步驟。高濃度的氧氣會使燃料點燃后發生爆炸，產生的氣體具有很大壓力，能夠推動馬達轉動。通過齒輪、軸等的傳動，最終帶動車輪運轉，實現汽車的正常行駛。這種類型的發動機是目前提出的設想，還在研究階段，并未真正投產使用。研究中還存在很多問題，將問題逐一解決后，該類發動機將會應用在汽車制造上。

4 結語

對汽車發動機技術的相關介紹。首先介紹發動機的工作原理，并剖析其每部分構造的組成及特點，其次總結一般汽車的性能指標點，最后對現階段的技術進展進行介紹。發動機作為汽車動力的核心，是推動汽車前進必不可少的構件，不斷提升發動機性能，汽車的行駛速度、安全性會隨之提升。目前我國對發動機的研究還在不斷進行當中。

參考文獻：

[1]孟德寶.汽車構造中汽車發動機技術及其新進展探析[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016，32（10）：163-164.

[2] 張宗法，吳家年，韋文求.我國車用發動機技術現狀分析及發展對策[J].小型內燃機與摩托車，2013，（1）：92-96.

[3] 賈慧利.汽車發動機的可變氣門技術探討[J].中國高新技術企業（中旬刊），2016，（1）：79-80.

[4] 許佳云.淺析汽車尾氣排放對發動機故障的影響[J].智能城市，2016，0（10）.