发动机的发展及其未来发展方向

发动机及其发展方向

发动机的类型

1、V型发动机，

2、顶置气门（OHV）发动机，

3、顶置凸轮轴（OHC）发动机，

4、多气门发动机，

5、双顶置凸轮轴（DOHC）发动机，

6、涡轮增压发动机，

7、双涡轮增压发动机

发动机的介绍

V型发动机

V型发动机就是将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定夹角布置一起，使两组汽缸形成有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形的发动机。V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。它便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。目前国产的中高档车型中，不少采用V型6缸发动机，比如君威，帕萨特及奥迪

A6等等。

将所有汽缸分成两组，把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起，使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形，故称V型发动机。

如果将发动机的长度缩短，便能为驾乘舱留出更大的空间，从而提高舒适性。将汽缸分成两排然后“打斜”，便能缩小发动机的高度和长度，从而迎合车身设计的要求。

由于汽缸之间已相互错开布置，因此在汽缸之间有较大的空间，这样便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率。V型发动机的汽缸均成一角度对向布置，还可以抵消一部分振动。

顶置凸轮轴（OHC）发动机（OHV）

发动机的凸轮轴布局形式分为OHC（顶置凸轮轴）和OHV（底置凸轮轴）这两种。目前日本及欧洲的汽车厂家较为青睐顶置凸轮轴这种设计在了解OHC和OHV的区别，我们先简单的从技术上认识、了解一下他们各自的结构和特点：

OHC（顶置凸轮轴），历经发展现在被分成SOHC（单顶置凸轮轴）和DOHC（双顶置凸轮轴）。单顶置凸轮轴就是依靠一根凸轮轴来控制进、排气门的开合。通常来说单顶是配合两气门发动机的设计，由于两气门发动机在进、排气效率比多气门要低，气门间角布置局限性大。而双顶置凸轮轴就能把这些问题优化，因为一根凸轮轴只控制一组气门（进气门或排气门），因此省略了气门的摇臂，简化了凸轮轴到气门之间的传动机构。总的说来，双顶置凸轮轴由于传动部件少，进、排气效率高，更适合发动机高速时的动力表现。对于追求高功率的日本、欧洲厂商，凸轮轴顶置设计当然是最合适不过了。

底置凸轮轴这种设计的发动机一般都是大排量、低转速、追求大扭矩输出，因为底置凸轮轴，是依靠曲轴带动，然后凸轮与气门摇臂采用一根金属杆来连接，是凸轮顶起连杆，连杆推动摇臂来实现发动机气门的开合，所以过高的转速会使顶杆承压过大以致折断。但是这种用顶杆的设计，也有它的优点，结构简单，可靠性高、发动机重心底、成本低等。因为发动机转速低，强调的是扭矩表现，所以底置凸轮轴设计是足够满足这种需求的。

美国人钟爱底置凸轮轴

在汽车工业发达的德国，很多高速公路是不限速的，200多公里的速度飞驰是常见的事，因此，大功率自然就是他们的最爱了。但美国人不一样，他们追求的是公路巡航表现，发动机不用很高的转速。这跟美国的国情有很大关系，美国地大物博，且多半是平原，路都是修得笔直笔直的，二战以后美国人就一直热衷造型独特、宽大、强调舒适性的豪华大车，这类车通常重量大、悬挂软，直线行驶的舒适性非常好，而且美国油价很低，大排量发动机很受民众青睐。所以这种动辄6.0、7.0的发动机普及率很高。说到这，还有一点必须补充，我们经常谈论的是发动机升功率，并以此来判定发动机的运转效率。但是否有听过功率密度这个名词呢？对于这一概念简单说来就是释放相同的功率，发动机的体积越小，功率密度就越高。底置凸轮轴的发动机得益于它的低转高扭矩，不需要像顶置凸轮轴那样布置复杂的多气门、双凸轮轴、高强度的缸顶罩。

因此美国发动机采用底置凸轮轴设计是出于美国国情需要，并不是美国人不会造好发动机。但这也导致了美系发动机不太适合美国以外的市场，因此在开发海外市场时，美国人需要开发出更适合其他市场的发动机。

多气门发动机

1886年1月29日，德国人卡尔·本茨将自己研制的四冲单缸燃油发动机装上了一辆三轮的车子并获得专利权，世界从这一天开始才真正有了汽车。可以说，是发动机创造了汽车。发动机的基本构造是由气缸1、活塞2、连杆3、曲轴4等主要机件组成，每一个气缸至少有两个气门，一个进气门（蓝色）和一个排气门（橙色）。

工作原理

多气门发动机，英译multi-valve engine 。多气门发动机是指每一个气缸的气门数目超过两个，即两个进气门和一个排气门的三气门式；两个进气门和两个排气门的四气门式；三个进气门和两个排气门的五气门式。

气门装置是发动机配气机构的一个组成部分，在发动机工作起非常重要的作用。燃油发动机的工作运转由进气，压缩，作功和排气四个工作过程组成。要使发动机连续运转就必须使这四个工作过程周而复始，顺序定时地循环工作。

其中的两个工作过程，进气和排气过程，需要依靠发动机的配气机构准确地按照各气缸的工作顺序输送可燃混合气(汽油发动机)或新鲜空气(柴油发动机)，以及排出燃烧后的废气。另外的两个工作过程，压缩和作功过程，则必须隔绝气缸燃烧室与外界进排气通道，不让气体外泄以保证发动机正常地工作。负责上述工作的机件就是配气机构中的气门。它好比人的呼吸器官，吸进呼出，缺它不可。

双顶置凸轮轴（DOHC）发动机

双顶置凸轮轴，凸轮轴位于缸盖上。这种结构，凸轮轴直接驱动摇臂，省去了挺柱和推杆，使往复运动质量大大减小。因此适用于高速发动机。但正时传动机构复杂，且为拆装缸盖造成一定困难。顶置双凸轮轴即为进、排气门各为一根轴控制。

布置形式

凸轮轴的布置形式分为：

1、凸轮轴下置式（凸轮轴位于曲轴箱中部）凸轮轴离曲轴较近，两者之间传动简单，安装调整简单。

2、凸轮轴中置式（凸轮轴位于缸体上部）这种形式将推杆缩短，提高了刚度，减小了惯性，从而能承受高速回转。

3、凸轮轴顶置式（凸轮轴位于缸盖上）这种结构，凸轮轴直接驱动摇臂，省去了挺柱和推杆，使往复运动质量大大减小。因此适用于高速发动机。但正时传动机构复杂，且为拆装缸盖造成一定困难。顶置双凸轮轴即为进、排气门各为一根轴控制

工作原理

最早的涡轮增压器用于跑车或方程式赛车上的，这样在那些发动机排量受到限制的赛车比赛里面，发动机就能够获得更大的功率。

发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量