直列发动机概述
直列发动机(Line Engine):他的所有汽缸均肩并肩排成一个平面。
优点是他的缸体和曲轴结构简单,而且使用一个汽缸盖,制造成本较低,稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛。
缺点是功率较低。
“直列”可用L代表,后面加上汽缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。
L3型发动机一般用在1升以下的微型车上。他结构简单,维修方便,制造成本也低,重量轻,比较省油。如果一台直列3台机能达到一台直列4缸机的动力性能,那当然是3缸机要好些。
L4型发动机俨然已成了现代汽车的一种标准选择。他的适用范围极广,小到微型车,大到2升多的车型,均由四汽缸机为汽车提供动力。与6缸机相比,4缸机的体积小,结构简单,重量轻,但他的动力性和平稳性与同排量6缸机的差别并不十分显著;现代轿车大多为前置发动机前轮驱动方式,需要发动
机横放在车头,要求发动机的体积不能太大,直列4缸机的体积尺寸正好,因而直列4缸机获得了广泛应用。
L4型发动机外形尺寸小巧,L6型发动机则运转平稳,如果把他们二者进行折衷,发动机的排量不大不小,如在2升出头,用L5型发动机应是不错的选择,我国长春一汽曾生产过的奥迪100也是用L5型发动机。由于L5型发动机存在很难解决的平衡问题,容易引起振动,因此L5型发动机现已不多见,笔者只知道现在沃尔沃S60、S80还在用L5型发动机。
L6型发动机现在主要用在前置发动机后驱方式的汽车上。从平衡角度来讲,L6比L4、L5,甚至V6的平衡性都要好。出于此原因,当你的机盖子下面的空间足够大时,就可以考虑采用L6型发动机,这也是宝马、沃尔沃、凌志等中高级车仍固执地使用L6型发动机的主要原因之一,现在宝马的每个系列几乎都有L6型发动机。
vvt发动机是什么意思VVT发动机概述
发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中
的一种,发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量,使充量系数增加,发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。
对于一台4冲程发动机,按照很多人的理解,做功冲程末,活塞处于下止点时排气门开始打开,发动机进入排气冲程,直到活塞到达上止点,排气门关闭,进气门打开,发动机进入吸气冲程。当活塞正好运行一周重新回到下止点时,进气门关闭,发动机进入压缩冲程。这样来理解气门的动作是否正确呢?差不多是吧。然而,可能和与人们的直觉不同的是,这样的气门正时效率并不是最优的。让我们先来考虑一下排气门开启的时机。如果比活塞到达下止点提前一点就开启排气门会怎么样呢?从直觉上,这时废气仍可推动活塞做功,如果打开排气门开始排气,此时气缸内的压强就会降低,能量的利用率也就降低了,发动机性能也会随之下降。是这样吗?其实也不一定。
我们知道,排气时活塞会压迫废气从而反过来对废气做功,这个过程会消耗一部分发动机已经获得的能量。如果在缸内压强相对较高时提前开始排气,排气过程就会更顺畅,从而在排气冲程减少了能量消耗。这样,一得一失,怎么才会最合算呢?考虑到活塞在下止点附近一定角度内垂直运动距离其实非常短,实际的发动机略微提前打开排气门效果会更好一些。再来看进气门关闭的时机。如果在活塞越过下止点一定角度,开始压缩冲程之后再关闭进气门。如何呢?直观的感觉可能是,这时活塞已经开始上升,刚刚吸入的可燃混合汽岂不是又要被排出去一部分?性能会不会下降?答案是:只要时机适当,这样做反而可以增加吸气量,改善性能。因为在吸气冲程可燃混合汽被活塞抽入汽缸,进气门
附近的气流速度可以高达每秒两百多米,而我们前面说过,在下止点附近活塞的垂直运动相对很慢,汽缸内体积变化并不大。此时进气岐管内的可燃混合汽靠惯性继续冲入气缸的趋势还是占了上风。
那么排气门的关闭时机和进气门的开启时机又该如何呢?这是大家可能都想到了,排气时同样会形成高速气流,如果排气门也在活塞越过上止点一定角度之后再关闭,虽然活塞已经开始下降,排气门附近的废气仍就会继续排出。但是此时进气门不是已经开启了吗?废气难道不会涌入进气岐管?事实上,这又是个时机问题,燃烧室内的废气涡流的方向决定了废气短时间内是不会流向排气门对侧的进气门的,于是,一边进气一边排气的局面是完全可以实现的。事情还可以更理想。由于大部分废气在排气冲程中前期就已排出,并且在排气岐管中形成了高密度的高速气流,冲向排气管方向。这部分废气越是远离气缸,对于缸内尚未排出的废气来说,其需要填充的体积就越大,相应的平均压强也就越低。低到什么程度?低到活塞尚未到达上止点之前,缸内压强可能就已经低于进气岐管内可燃混合汽的压强了。如此看来,进气门也应当提前一点开启才好。
前边讲到了进气门和排气门同时打开的情况,也就是进气门和排气门的重叠。重叠持续的相对时程可以用此间活塞运行的角度来衡量,这样就可以抛开转速,把它作为系统的固有特性来看待了。重叠的角度通常都很小,可是对发动机性能的影响却相当大。那么这个角度多大为宜呢?我们知道,发动机转速越高,每个汽缸一个周期内留给吸气和排气的绝对时间也越短,但是前面讲到的进气岐管或排气岐管内的气流也越快。想想看,这时发动机需要尽可能长的吸气和排气时间,而且也有有利条件可以
利用,还犹豫什么?只要重叠的角度大一些不就行了?当然,也不能太大,前边说了,这里有个时机问题,重叠角度太大肯定也不好,要不干脆让进气门和排气门同时开闭得了。很显然,这个时机是与转速有关的,转速越高,要求的重叠角度越大。
也就是说,如果配气机构的设计是对高转速工况优化的,发动机就容易得到较高的最大转速,也就容易获得较大的峰值功率。但在低转速工况下,这样的系统重叠角度肯定就偏大了,废气就会过多的泻入进气岐管,吸气量反而会下降,气缸内气流也会紊乱,ECU也会难以对空燃比进行精确的控制,最终的效果是怠速不稳,低速扭矩偏低。相反,如果配气机构只对低转速工况优化,发动机的峰值功率就会下降。所以传统的发动机都是一个折衷方案,不可能在两种截然不同的工况下都达到最优状态。
刚才讲的主要是发动机的动力性方面,下面让我们看看重叠角度对发动机的经济性和
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