汽车发动机如何获得更大功率

汽车生产商不断尝试通过以下方法来提高发动机动力和降低油耗。

提高排量：排量越大，则功率也越大，这是因为发动机每循环一次燃烧的汽油也越多。可以通过增大汽缸或者添加更多汽缸来提高排量。在实际应用中，12个汽缸似乎是一个极限。

提高压缩比：在一定范围内，压缩比越高，产生的功率越大。但是，对空气/燃油混合物压缩得越厉害，越有可能在火花塞点火之前发生自燃。高辛烷值汽油可防止此类过早燃烧的现象。 这也是高性能车辆通常需要使用高辛烷值汽油的原因——为了获得更大功率，这些车辆的发动机具有较高的压缩比。

增大汽缸的进气量：如果可以在给定大小的汽缸中压入更多的空气（相应装入更多燃油），便可以从汽缸获得更大的功率（与增加汽缸体积的效果相同）。 涡轮增压器和机械增压器给进入汽缸的空气加压，从而有效地将更多空气压入汽缸。 有关详细信息，请参见涡轮增压器工作原理。

对进入的空气进行冷却：对空气进行压缩会使其升温。 但是，您希望汽缸中的空气尽可能冷，因为空气越热，它在燃烧时的膨胀程度就越低。 因此，许多涡轮增压和机械增压汽车都配备了中冷器。 中冷器是一个特殊的散热器，它使压缩空气在进入汽缸之前先进行冷却。 有关详细信息，请参见汽车冷却系统工作原理。

让进气更顺畅：在进气冲程中，当活塞向下移动时，空气阻力会消耗发动机的能量。 通过在每个汽缸上设置2个进气门，可以极大地降低空气阻力。 某些较新型的汽车还使用经过抛光的进气歧管来消除该部位的空气阻力。 更大的空气滤清器也可以改善气流。

让排气更顺畅：如果由于空气阻力而使得废气难以排出汽缸，则会降低发动机的功率。 可以通过为每个汽缸增加第二个排气门来降低空气阻力（在配备2个进气门和2个排气门的汽车中，每个汽缸有4个气门，这会提高汽车的性能——如果您看到广告上说某汽车有4个汽缸和16个气门，那么该广告实际上是说发动机的每个汽缸有4个气门）。如果排气管太小或者消声器中空气阻力太大，便会产生背压，这也会降低发动机的功率。 高性能的排气系统使用排气歧管、大的尾管和气流顺畅的消声器来消除排气系统中的背压。 如果您听说某汽车具有“双排气”，那么它的目的在于通过两根而不是一根排气管来提高废气流动的顺畅性。

减轻零件的重量：轻的零件有助于提高发动机的性能。 活塞每次更改方向时，它都要消耗能量来停止一个方向上的行程和开始另一方向的行程。 活塞越轻，消耗的能量就越少。

喷射燃油：燃油喷射可以非常精确地计量进入每个汽缸的燃油量。 这可以提高性能和降低燃油消耗。 有关详细信息，请参见燃油喷射装置工作原理。

以下是读者提出的问题：

1.汽油发动机和柴油发动机有何不同？在柴油发动机中没有火花塞。 相反，柴油被喷射到汽缸中，压缩冲程产生的热量和压力会将其点燃。 柴油比汽油的能量密度高，因此柴油的行驶里程更长。 有关更多信息，请参见柴油机工作原理。

2.二冲程发动机和四冲程发动机有何不同？大多数链锯和轮船马达使用二冲程发动机。 二冲程发动机没有运动的气门，而且火花塞在活塞到达其每个循环的顶部时进行点火。 汽缸壁的下部有一个孔，空气和燃油通过这个孔进入汽缸。 在活塞向上运动时混合物被压缩，火花塞点燃混合物，废气通过汽缸的另一个孔排出。在二冲程发动机中机油会混入汽油中，因为汽缸壁上的孔使其无法使用密封圈来密封燃烧室。通常，二冲程发动机可产生与其体积相应的功率，因为每循环一次会出现两个燃烧循环。 但是，二冲程发动机要消耗更多的汽油和机油，因此产生的污染非常大。

3.蒸汽机以及其他外燃式发动机有哪些优点？蒸汽机的主要优点在于，可以使用任何可燃物作为燃料。 例如，蒸汽机可使用煤、报纸或木柴作为燃料，而内燃机需要纯净、高品质的液体或气体燃料。 有关更多信息，请参见蒸汽机工作原理。

4.汽车发动机中除了奥托（Otto）循环外是否还有其他循环形式？二冲程发动机是不同的，上面介绍的柴油循环也不同。 马自达Millennia中的发动机使用的是米勒（Miller）循环，这是经过改进的奥托循环。 燃气轮机使用布雷顿（Brayton）循环。 汪克尔转子发动机使用奥托循环，但是它的工作方式与四冲程活塞发动机有很大不同。

5.为何有的发动机有8个汽缸？ 为何不改为使用排量等于8个汽缸排量总和的一个大汽缸？ 为什么一个大的4.0升发动机包含8个0.5升汽缸而不是一个大的4.0升汽缸，原因有很多。 主要的原因在于平滑性。V-8发动机之所以更加平稳，是因为它有八次间隔均匀的爆炸而不是一次大爆炸。 另一个原因在于起动扭矩。 在启动V-8发动机时，只需驱动2个汽缸（1升）完成它们的压缩冲程，但是对于一个大汽缸，必须改为压缩 4升的气量。

排气集管是如何提高发动机性能的？

排气集管是一种用来提高发动机性能的附件，它使用非常最方便，用螺栓拧紧即可。 使用集管的目的是让发动机可以更轻松地将废气排出汽缸。

如果读过汽车发动机工作原理一文中的四冲程循环，您就会知道，发动机是在作功冲程中产生所有动力的。 在此冲程中，汽缸中的汽油燃烧并膨胀，从而产生能量。 另外三个冲程是实现作功冲程所必需的。 如果这三个冲程消耗了能量，则它们将对发动机造成消耗。

在排气冲程过程中，通过背压来释放能量是一个不错的选择。 排气门在排气冲程开始时打开，然后活塞将废气压出汽缸。 如果在活塞将废气压出汽缸时遇到任何阻力，都会消耗能量。 使用2个排气门而不是使用一个，就可以通过使废气经过的孔变大而提高气体的流动性。

在普通发动机中，一旦废气排出汽缸，它们最终将进入排气集管。 在四缸或八缸的发动机中，4个汽缸共用一根集管。 通过集管，废气将流入一条通往催化转化器和消音器的管道。事实上，集管可能是背压的重要来源，因为来自某一汽缸的废气会在集管中形成气压，而这将影响下一个汽缸使用该集管。

使用排气集管的目的就是消除集管的背压。不是让所有汽缸都共享一个公共集管，而是每个汽缸都拥有自己的排气管道。这些管道集中在一个较大的管中，称为收集器。每个管道都进行了剪切和弯曲，以便与其他管道等长。这样可确保到达收集器的各个汽缸的废气占据相同的空间，因此这些共享收集器的汽缸将不再产生背压。