汽车发动机的几种类型及优缺点介绍

汽车发动机是指在内燃机的基础上，通过各种不同的结构形式，包括气缸、活塞、活塞环和配气机构等，将燃料（汽油或柴油）的化学能转变为机械能的装置。汽车发动机是汽车上最重要的组成部分之一。它是由活塞、曲柄连杆机构，配气机构和燃烧装置组成。汽油机：内燃机中最基本的组成部分

汽车发动机的分类有很多种，按结构特点来分主要有以下几种：1、直列式：发动机由进气门和排气门、气缸、活塞（曲轴）和连杆组（曲柄连杆机构）组成，并通过曲轴、轴承等固定在汽缸体上。2、横轴式：又称V形发动机或V形缸盖发动机，是由汽缸本体和曲轴直接连接而成的V形结构。3、V型（横短轴直列式）：主要由汽缸体、活塞，连杆，以及相关的固定零件组成。4、V字形：又称横轴式，由汽缸体和配气机构组成。下面就来介绍几种常见的汽车发动机

一、进气歧管式发动机

进气歧管式发动机也称双凸轮轴涡轮增压发动机，简称 DOHC （Direct High Valve），又称双凸轮轴，是目前应用最广的增程器。

其结构特点为：由进、排气门分成2个通道并分别安装在2个气缸中。

其工作过程是发动机做功时，两个进气门同时开启；在排气冲程中，2个排气门同时关闭；进气歧管进气的空气进入排气阀内；进入气缸内的空气在2根进气门之间往复流动并与空气混合。

进气道的进气量是由进气歧管中流入气缸内的气体所决定的。

该发动机的优点：结构简单，体积小、重量轻、转速高，适用于低速大扭矩的混合动力车和大型商用车；

缺点：结构复杂、制造成本高、油耗较难降低且机械效率低。

二、活塞式发动机

内燃机的工作过程，主要包括两个方面：（1）压缩行程。压缩行程包括了做功和排气两个过程，做功和排气过程可分别看作是一个连续过程和一个单次过程。

（2）膨胀行程。膨胀是将燃油加热，然后进入气缸中燃烧的行程，即一个混合气体的膨胀与冷却混合气体的收缩同时进行。

活塞式内燃机通过改变凸轮位置（可由凸轮轴控制）使进气与排气之间有一定的夹角，从而增大进气量；

由于气缸直径相对较小，发动机的结构简单（包括缸盖、气缸、活塞、连杆等），制造成本较低，质量分布均匀；

活塞式内燃机一般由凸轮和汽缸两个部件组成：它由一个或多个进气门和一个排气门组成；

三、曲轴旋转的汽油机和发电机

由于内燃机的工作原理与传统汽油机相同，因此发动机在驱动发电机发电的同时，也可以驱动电动机为汽车提供能量。

内燃机驱动发电机时可以通过增加辅助发电机的数量或提高辅助发电机功率来降低成本。

与传统汽油机相比，由于内燃机输出功率比较小，因此不需要太多的辅助电动机；并且发动机旋转时可以为电动机提供更多的动力，从而实现内燃机和发电机间的互补增程。

优点：

曲轴旋转带来了比曲柄连杆机构更大的旋转惯性力，使发动机可以达到更高转速。

缺点：

由于汽油机本身就具有结构复杂、零部件数量多、重量大等特点，因此其重量比和体积一般都比较大，从而使得发动机转速不容易提高。

四、废气涡轮增压发动机

废气涡轮增压发动机是一种应用最广泛的增程器，其原理是利用废气驱动汽油机，从而达到提高进气效率以增加发动机输出功率等目的。

优点：

1、效率高：在相同转速下，其功率可提高30%以上，而单位油耗却能降低15%-20%；

2、工作稳定：由于不需要燃油作功，因此工作可靠性高；

3、结构简单：与传统发动机相比，可以在更小的体积内安装更多的零部件。

五、增压器（空气滤清器）

增压器是增程器的重要部件，它将空气直接吸入气缸内燃烧做功，是气缸内的“压气机”，主要作用是增加气缸内的压力，使发动机能够获得更高的压缩比。

发动机采用增压器后，发动机的排气压力比原来提高了4倍左右，这样可以降低爆震和提升扭矩。

增压器的作用就如同给发动机加了一把“大伞”。

增压后的空气进入气缸内燃烧做功并燃烧后排出废气，使整个内燃机在工作时，活塞上下运动速度较以前加快2~3倍；而且由于废气膨胀作功而使压力增大、转速升高。

增压器不仅能够提高燃烧室内混合气的浓度以及燃烧速度（一般能提高3~4倍）；而且能大幅度提高喷油压力和压缩比。

在增力器设计中考虑到这种因素对发动机性能提升有着很大影响。

由于废气膨胀作功使混合气浓度增大、转速升高，使得整个增压器比原来尺寸小了40%左右；此外由于进气压力较以前增大了4倍以上，这也导致活塞上下运动速度加快、转速升高（约提高3倍）。

六、电控单元（ECU）和电子控制单元（ECU）

增程器通过电机或内燃机驱动发电机，并由其向电池充电。

增程式发动机通过电控单元控制和管理内燃机驱动电机，实现增程器与发动机之间的协调控制。

增程式发动机中，在增程器内直接用电子控制单元（ECU）控制电机的运行和动力电池充放电。

由于发动机不需要机械功，因此电控单元不工作时其电子元件完全没有意义；增程式发动机的电控单元（ECU）有两种：一种是传统内燃机的结构，另一种是增程器上用电子控制单元来实现动力电池充电与放电功能。

这种增程器的原理为由发动机和电动机共同驱动轮胎来驱动车辆运动。在传统内燃机动力系统中，一般是通过机械减速电机来使电动机转动，将机械能转化为电能并储存于蓄电池中。

七、增程式汽车的工作过程

在电动模式下，当发动机转速大于一定值时，发电机通过电磁感应将机械能转化为电能输出，由电动机驱动车轮行驶。

在增程器中，电机是通过发电机将机械能转化为电能，再经储能装置（蓄电池）存储。

增程式汽车的动力系统主要由发动机和发电机组成。

发动机通过离合器与发电机相连，在发动机高转速工作时为发电机充电。