汽车构造中汽车发动机技术及其新进展探析

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　　摘 要：随着科技的发展，汽车代替人类原有的出行工具，人们出行的时间大大缩短。作为汽车的动力核心，发动机是驱动汽车前进的重要部件，目前我国的发动机技术正在不断的改进当中，下面围绕此项技术展开讨论。对发动机的工作原理、结构组成、性能指标以及关键性技术进行详细介绍，并对现阶段正在研究当中的有氧发动机进行探讨，同时对此项技术的未来发展做出展望。
　　关键词：汽车;发动机;关键技术;未来发展
　　现阶段我国的工业化进程很快，这点从汽车行业的发展就能看出来，汽车更新换代速度不断加快。很多汽车企业都能自主生产自动挡汽车，除发动机外汽车的其它结构件质量也有很大改善，汽车的使用寿命也在不断延长。目前我国汽车行业非常重视对汽车发动机的研究，相信在众多科研人员的努力下，发动机性能会有更大的提升。
　　1 原理及组成
　　汽车内部比较复杂，各系统有序配合才能驱动汽车正常行驶。目前我国市场上的发动机种类很多，下面对按照不同标准对发动机进行分类：燃料。有的发动机是燃烧汽油的，有的则燃烧柴油;行程数。市面上常见的有二行程和四行程，行程数较多的发动机性能较好;气缸数。与行程数相似，气缸数越多汽车的质量越好;冷却方式。利用冰水冷却的归为水冷型，利用冷风进行冷却的归为风冷型。不同的发动机种类特点也存在差异，购买汽车时客户可根据自身需求，选择最适合自身的一款产品。发动机的正常工作，离不开各机构的支撑，下面详细介绍其中的关键组成机构。
　　1.1 冷却系统
　　该系统主要是将运转过程中出现的多余热量吸收，让发动机的温度处于相对稳定状态，避免过热现象的出现影响发动机的正常运行[1]。水冷和风冷是目前汽车制造市场常见的两种冷却形式，前者借助冷却水，后者借助空气，其目的都是使发动机快速冷却。
　　1.2 润滑系统
　　各部分构件在运行时难免会发生磨损现象，润滑的出现能够很好的避免这一问题。润滑系统能够将润滑液合理分配到各结构当中，保证零部件传动正常，减少摩擦阻力的同时延长零件使用时间。润滑液还能对部件起到清洗作用，将磨损产生的废渣排出发动机外。该系统的组成主要包括機油泵、阀门等。
　　1.3 点火系统
　　电火花产生电极，是该系统点火的主要原理，电火花是由火花塞产生的，在气缸盖的相应位置上安装火花塞。在电极的作用下，混合气体燃烧，点火系是汽车发动机的主要点火装置，其组成包括电池、发电机等。
　　1.4 启动系统
　　发动正常运转的关键是保证内部的曲轴正常转动，在曲轴运动过程中，活塞也会在上下止点之间来回运动，从而达到压缩气缸气体的目的，这是系统内部的做功过程。有用功推动电动机逐渐开始转动。此过程只要有不间断的外力供应，曲轴运动就不会停止，发动机也会保持相对稳定的运动状态。由外力实现发电机的运转，参与启动过程的相关装置统称为启动系。在曲轴运转时，发动机处于怠速运转状态，保持此状态不变，发动机的启动状态就相对稳定。
　　1.5 燃烧系统
　　不同的汽车类型使用的燃料也有所不同，目前市场上的常用燃料是汽油和柴油，发动机向燃烧系统下达相关命令，系统中的油缸阀门打开，同时相应的气缸阀门打开。在压力作用下油和气体形成相应混合物，通过电火花进行点火，达到点燃混合气体的目的，燃烧过程会产生一定量废气。传统的燃烧系统直接将废气排放到大气中，随着我国排放指标的逐渐提高，在进行汽车内部结构设计时，需要设置废气处理装置，确保燃烧废气处理达标后才能排放在大气当中，减少环境污染。
　　1.6 配气机构
　　此机构的构成较为复杂，主要包括凸轮轴、摇臂等多种零部件[2]，此机构的作用是控制气缸阀门的开启和关闭，确保发动机中的气缸正常循环工作。当气缸内需要新鲜空气时，配气机构控制阀门开启，空气进入气缸内，维持燃烧室的正常燃烧。当空气中的氧气耗尽，排气缸阀门开启，废气通过排气缸排放到大气中。该机构使气缸门的开闭得到合理控制，燃烧室在燃烧过程中，其密封性能够得到充分保证。配气机构的主要组成包括气门组、传动构件等。
　　1.7 曲柄连杆
　　连杆两端连接的分别是活塞和曲柄，它起到变换运动形式的作用。活塞在气缸中能够循环往复运动，并且只在上下止点之间运动。此运动经过连杆传递后就会变成旋转运动，同时也是力向力矩进行转化的过程。转矩是车轮转动的重要动力来源，能够推动车轮转动，进而实现汽车的正常行驶。
　　2 性能指标
　　目前市场上的汽车种类较多，购车人员需要根据汽车的性能指标，判断车辆的性能和品质。下面对汽车的几项重要指标进行详细介绍。
　　2.1 功率
　　Kw是功率的常用单位，功率的变化和发动机转速的变化息息相关，当转速增大时，功率也随之增大。这种变化关系在转速增加的开始一段时间内有效，当转速增加到一定值功率会达到最大，之后再增加转速反而会使输出功率减小。功率最大的时候也被称为发动机的峰值。
　　2.2 扭矩
　　决定扭矩大小的是发动机的牵引力，在某种程度上来说扭矩就是加速度，即车辆在某一时刻加快速度的潜能。扭矩是由曲轴产生的，在车辆刚刚起步阶段，加速度的变化是最快的[3]。曲轴的性能越好，汽车变速就越快，这说明车辆的品质是非常不错的。
　　2.3 气门
　　在传统的汽车制造工艺中，其气门数一般为两个，分别负责进气和排气。随着车辆质量的不断提升，气门数逐渐变成两进两排形式，这是目前市场上最流行的一种。也有更多气门数的汽车，比较下来发现两进两出的气门，这类发动机的性能比较稳定，性能优越且油耗较少。
　　2.4 气缸
　　用排列形式区分发动机性能，对于直线型、四缸发动机，结构比较简单，容易操作和维修，但会降低车辆性能。V型、六缸或八缸发动机，排列相互交错，具有良好的工作性能，但结构复杂制造成本较高，不利于后期维修。 　　3 技术展望
　　现阶段我国在发动机的研究上投入很大，取得的成效也非常显著，下面总结目前比较前沿的发动机技术。
　　3.1 多气门
　　在原来的老式汽车当中，发动机使用的气门数都是两个。这类发动机存在着明显却下，进气速度低，燃烧室内的混合气体不能充分燃烧，发动机工作效率低。针对上述问题，科研人员适当增加气门数量，并将其布置成交替排列的方式，尽量简化部件装配。在保证进排气量的同时，降低车辆对油的需求量。四气门是目前汽车制造使用比较广泛的，在未来的发展中，气门数量还有望增加。
　　3.2 涡轮增压
　　该项技术是对气门排出废气的再次利用。在一定的压力下，燃烧室的燃料数量会增多，此时进气门提供的空气量也随之增加。排出的废气量在涡轮的高速旋转过程中，进入传动系统以及其它部件当中，加快汽车其它部位的正常运行。在汽车内部形成良性循环，一定程度上加快发动机转速，达到提升其工作效率的目的。
　　3.3 进气歧管长度
　　空气是燃料燃烧所必须的介质，其中的氧气起到催化燃烧的作用，进气歧管的作用是将空气引入到气缸内部。将歧管长度加长，汽车启动时，发动机只需要保持在低速运转状态即可，此时曲轴能够获得较大扭矩[4]。當歧管直径变小，曲轴获得的扭矩随之减小，此时增加发动机的转速，就能将其输出功率提高。为同时满足低速和高速状态下，输出较大的功率，现代的进气歧管是可调控的。能够随着发动机的转速自动调节管道长度和直径，将输出效率和扭矩控制在最佳范围内。目前我国正在研究双级歧管技术，这一技术在少数先进企业应用，还未达到全面普及状态。
　　3.4 新理念展望
　　在现代发动机的基础上，研究者又提出有氧发动机，此种发动机运行时不用从外界引进空气，而是由汽车内部专门的制氧机制造高纯度氧气。这种发动机不用进行增压促进混合气体燃烧，并使用叶轮代替活塞，扩大原本活塞在上下止点间的运行空间，进而提高发动机的输出效率。
　　此发动机的工作原理如下：燃料可制成的氧气在密闭空间内直接燃烧，不用经过气体压缩步骤。高浓度的氧气会使燃料点燃后发生爆炸，产生的气体具有很大压力，能够推动马达转动。通过齿轮、轴等的传动，最终带动车轮运转，实现汽车的正常行驶。这种类型的发动机是目前提出的设想，还在研究阶段，并未真正投产使用。研究中还存在很多问题，将问题逐一解决后，该类发动机将会应用在汽车制造上。
　　4 结语
　　对汽车发动机技术的相关介绍。首先介绍发动机的工作原理，并剖析其每部分构造的组成及特点，其次总结一般汽车的性能指标点，最后对现阶段的技术进展进行介绍。发动机作为汽车动力的核心，是推动汽车前进必不可少的构件，不断提升发动机性能，汽车的行驶速度、安全性会随之提升。目前我国对发动机的研究还在不断进行当中。
　　参考文献：
　　[1]孟德宝.汽车构造中汽车发动机技术及其新进展探析[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016，32（10）：163-164.
　　[2] 张宗法，吴家年，韦文求.我国车用发动机技术现状分析及发展对策[J].小型内燃机与摩托车，2013，（1）：92-96.
　　[3] 贾慧利.汽车发动机的可变气门技术探讨[J].中国高新技术企业（中旬刊），2016，（1）：79-80.
　　[4] 许佳云.浅析汽车尾气排放对发动机故障的影响[J].智能城市，2016，0（10）.
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