發動機設計的十大改進(一)

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【大紀元2022年01月08日訊】(大紀元記者玉山綜合編譯報導)最初的 T 型車於 1908 年發布,配備了 2.9 升四缸發動機,馬力僅為22匹。與今天的發動機相比,它的功率輸出很小,但它確實擊敗了被認為是第一輛汽車 – 1885 年奔馳專利 Motorwagen 的發動機。那輛車有一個單活塞發動機,只產生了三分之二的馬力。

如你所見,汽車發動機自發明以來一直在不斷發展。今天,由於發動機設計和技術的不斷進步,它們比以往任何時候都更強大、更安靜、更耐用、污染更少、燃油效率更高。

汽車工程師一直致力於改進內燃機並將其帶入未來的方法。我們將看看有史以來最重要的十項引擎改進。從燃油噴射到混合動力發動機,我們將了解發動機的發展方向,並希望對它們的發展方向有所了解。

1) 四衝程發動機
優點:更省油,更少污染
缺點:更複雜,製造成本更高

還記得我們談到的奔馳專利汽車嗎?除了具有單個活塞或氣缸之外,它還是一個二衝程發動機,就像許多早期的發動機一樣。行程是指活塞在發動機中的運動。

四衝程發動機是 1800 年代後期對內燃機進行的最重要改進之一。在四衝程發動機上,發動機燃燒汽油有四個步驟:進氣、壓縮、動力和排氣。當活塞上下移動兩次完成這些步驟,然後循環往復。

早些時候,更簡單的二衝程發動機完成相同的任務,但只分兩步完成。如今,二衝程發動機可用於小型設備,如割草機、小型摩托車和大型工業發動機。幾乎所有的汽車都使用四衝程循環。

四衝程發動機具有多項優勢,包括提高燃油經濟性、更耐用、更大功率和扭矩以及更清潔的排放。然而,與二衝程發動機相比,它們製造起來更加複雜和昂貴,並且需要使用閥門來進氣和排氣。

2) 強制進氣
優點:在不增加發動機尺寸的情況下獲得更多動力
缺點:油耗增加、渦輪遲滯

發動機需要三樣東西才能產生運動:燃料、空氣和點火。向發動機內加入更多空氣將增加發動機活塞產生的功率。一種長期存在且最近越來越流行的方法就是強制進氣。你可能通過實現這一過程的部件——渦輪增壓器和增壓器——來更好地了解這個過程。

在強制進氣發動機中,空氣以比平時更高的壓力進入燃燒室,從而在發動機的每個衝程中產生更高的壓力和更大的動力。渦輪增壓器和機械增壓器本質上是將更多空氣推入發動機的空氣壓縮機。

早在 1920 年代開始將強制進氣系統添加到汽車發動機之前,強制進氣系統就已用於飛機發動機。它們對小型發動機尤其有益,因為它們可以產生大量額外動力,而不會增加發動機的尺寸或導致燃油經濟性急劇下降。

一個很好的例子是渦輪增壓的 Mini Cooper S,它只有 1.6 升發動機,但在某些應用中可產生超過 200 匹馬力。此外,保時捷 911 Turbo 或 Corvette ZR-1 等高性能汽車使用強制進氣來獲得巨大的動力增益。

當然也有缺點。配備渦輪增壓器的汽車通常需要優質汽油。然後是渦輪遲滯問題,直到渦輪增壓器以更高的每分鐘轉數(RPM)加速時才會感覺到功率增益。近年來,技術改進已經使這兩個缺點不那麽明顯。

隨著燃油經濟性和排放標準越來越嚴格,許多汽車製造商正在轉向小型發動機加強制進氣,而不是製造更大的發動機。例如,在最新的現代Sonata上,人們可以買到的頂級發動機不再是 V6,而是渦輪增壓四缸發動機。(下週續)◇

責任編輯:鍾義雲

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