发动机设计的十大改进(一)

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【大纪元2022年01月08日讯】(大纪元记者玉山综合编译报导)最初的 T 型车于 1908 年发布,配备了 2.9 升四缸发动机,马力仅为22匹。与今天的发动机相比,它的功率输出很小,但它确实击败了被认为是第一辆汽车 – 1885 年奔驰专利 Motorwagen 的发动机。那辆车有一个单活塞发动机,只产生了三分之二的马力。

如你所见,汽车发动机自发明以来一直在不断发展。今天,由于发动机设计和技术的不断进步,它们比以往任何时候都更强大、更安静、更耐用、污染更少、燃油效率更高。

汽车工程师一直致力于改进内燃机并将其带入未来的方法。我们将看看有史以来最重要的十项引擎改进。从燃油喷射到混合动力发动机,我们将了解发动机的发展方向,并希望对它们的发展方向有所了解。

1) 四冲程发动机
优点:更省油,更少污染
缺点:更复杂,制造成本更高

还记得我们谈到的奔驰专利汽车吗?除了具有单个活塞或气缸之外,它还是一个二冲程发动机,就像许多早期的发动机一样。行程是指活塞在发动机中的运动。

四冲程发动机是 1800 年代后期对内燃机进行的最重要改进之一。在四冲程发动机上,发动机燃烧汽油有四个步骤:进气、压缩、动力和排气。当活塞上下移动两次完成这些步骤,然后循环往复。

早些时候,更简单的二冲程发动机完成相同的任务,但只分两步完成。如今,二冲程发动机可用于小型设备,如割草机、小型摩托车和大型工业发动机。几乎所有的汽车都使用四冲程循环。

四冲程发动机具有多项优势,包括提高燃油经济性、更耐用、更大功率和扭矩以及更清洁的排放。然而,与二冲程发动机相比,它们制造起来更加复杂和昂贵,并且需要使用阀门来进气和排气。

2) 强制进气
优点:在不增加发动机尺寸的情况下获得更多动力
缺点:油耗增加、涡轮迟滞

发动机需要三样东西才能产生运动:燃料、空气和点火。向发动机内加入更多空气将增加发动机活塞产生的功率。一种长期存在且最近越来越流行的方法就是强制进气。你可能通过实现这一过程的部件——涡轮增压器和增压器——来更好地了解这个过程。

在强制进气发动机中,空气以比平时更高的压力进入燃烧室,从而在发动机的每个冲程中产生更高的压力和更大的动力。涡轮增压器和机械增压器本质上是将更多空气推入发动机的空气压缩机。

早在 1920 年代开始将强制进气系统添加到汽车发动机之前,强制进气系统就已用于飞机发动机。它们对小型发动机尤其有益,因为它们可以产生大量额外动力,而不会增加发动机的尺寸或导致燃油经济性急剧下降。

一个很好的例子是涡轮增压的 Mini Cooper S,它只有 1.6 升发动机,但在某些应用中可产生超过 200 匹马力。此外,保时捷 911 Turbo 或 Corvette ZR-1 等高性能汽车使用强制进气来获得巨大的动力增益。

当然也有缺点。配备涡轮增压器的汽车通常需要优质汽油。然后是涡轮迟滞问题,直到涡轮增压器以更高的每分钟转数(RPM)加速时才会感觉到功率增益。近年来,技术改进已经使这两个缺点不那麽明显。

随着燃油经济性和排放标准越来越严格,许多汽车制造商正在转向小型发动机加强制进气,而不是制造更大的发动机。例如,在最新的现代Sonata上,人们可以买到的顶级发动机不再是 V6,而是涡轮增压四缸发动机。(下周续)◇

责任编辑:钟义云

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