作为一名工程师，您知道每一项令人印象深刻的技术壮举都是通过完美协同工作的复杂部件系统实现的。
使用燃料驱动汽车、飞机、拖拉机、公共汽车和摩托车的汽车发动机可能就是最好的例子。
无论您是工科学生还是经验丰富的专业人士，您都将了解有关这项重要技术的新知识以及使之成为可能的聪明才智。
因此，系好安全带，加入我们这个穿越汽车发动机核心的教育之旅吧！
汽车发动机概论
正式定义：
为汽车、飞机、拖拉机、公共汽车和摩托车提供动力并搭载在车辆上的耗油机。
所以，如果你想在汽油上省钱，我们能告诉你的最好的办法就是把你的汽车引擎拆掉。只是在开玩笑！
发动机是一种复杂的机器，它通过将燃烧汽油产生的热量转化为动力来驱动汽车的车轮。这给了某些东西速度。
四冲程燃烧循环用于在内燃机中将汽油转化为运动，内燃机是最常见的发动机类型。
这个循环有四个部分：进气、压缩、燃烧和排气。
发动机类型
有不同类型的发动机，例如四缸直列式发动机或六缸或八缸 V 型发动机。
发动机的布局决定了它有多大，它的性能如何，以及它有多大的功率。
直列式发动机比 V 型发动机更小，后者更长、更复杂。
主要成分
气缸体、气缸盖和曲轴箱是汽车发动机最重要的部件。
发动机的心脏是气缸体，通常由铁或铝合金制成。它有支撑活塞的气缸，活塞上下移动以产生能量。
燃烧室也在气缸体中。它是燃料和空气混合燃烧的地方。
气缸盖位于气缸体的顶部。它有火花塞、凸轮轴和气门。
凸轮轴控制阀门的打开和关闭方式，从而控制进出燃烧室的燃料、空气和废气量。
火花塞点燃燃料和空气的混合物，以便燃烧发生。
曲轴箱通常由铸铁制成，位于发动机底部。
它装有活塞、曲轴、凸轮轴、正时链条、油底壳、机油滤清器等零件。这些部件一起将燃料转化为运动。
当汽车熄火时，起动马达为活塞提供向下移动所需的力。
内燃机的改进
在过去的几年中，发动机技术有了改进，例如直接燃油喷射、涡轮增压和可变气门正时。
由于这些变化，汽车使用更少的汽油，拥有更多的动力，并减少污染。
视频：它是如何工作的？
提示：如果需要，请打开字幕按钮。如果您不熟悉英语，请在设置按钮中选择“自动翻译”。在您最喜欢的语言可供翻译之前，您可能需要先点击视频的语言。
汽车发动机的类型
汽车中使用的发动机种类繁多，可根据两点进行分组：燃料类型和发动机的设置方式（气缸数）（气缸配置）。
汽油和柴油发动机是最常见的汽车发动机类型，但还有其他一些因素使发动机与众不同。
- 直列或直列发动机。
直列/直列发动机中的所有气缸都排成一条直线，朝上并且通常垂直于汽车。
这是家庭掀背车和小型汽车最常见的布局。
- 故障。
水平对置发动机在单个曲轴的两侧有两组气缸。
- V引擎。
V 型发动机中的气缸设置在两个独立的组中，在曲轴周围形成 V 形。
- W引擎。
W 型发动机具有三排气缸，围绕曲轴形成 W 形。
气缸的设置方式也可以不同。
小型汽车有三缸发动机，但涡轮增压器也使它们可以安装在更大的家庭掀背车中。
六缸发动机通常用于高端跑车和性能车。它们可以设置成 V 形或直线。
超级跑车和豪华轿车的发动机配备八个或更多汽缸，例如 V8、V10 和 V12。
一些最高端的大众汽车集团汽车配备 W12 发动机。
汽油和柴油发动机
在汽车应用中，汽油和柴油发动机之间的主要区别在于能量的产生方式、使用的燃料类型、热效率、预期寿命、每分钟转数 (RPM) 和扭矩。
- 汽油发动机。
火花点火燃烧用于汽油发动机，在压缩和点燃气体之前混合气体和空气。
大多数时候，汽油发动机的转速高于柴油发动机，但扭矩较小。
- 柴油发动机。
在将燃料喷射到空气中之前，柴油发动机会将其压缩，从而提高发动机的热效率，并可能持续更长时间。
由于柴油比汽油具有更高的能量密度，因此柴油发动机比汽油发动机使用更少的燃料。
随着时间的推移，这些不同类型的发动机在汽车中的使用方式发生了变化，这取决于汽车的用途、需要的性能以及需要使用的燃料量。
汽车工业的扩张
汽车发动机的发展
在工业革命期间，汽车工业的发展和对更大功率发动机的需求导致了内燃机 (ICE) 的诞生。
这些发动机最初是为使用液体燃料而制造的，但经过改造后可以使用汽油。
在 1900 年代，制造了二冲程和四冲程发动机，一次制造很多汽车成为可能。
改进液体燃料转化和减排
工程师们想出了将液体燃料转化为蒸汽以便使用的方法。这提高了燃油效率和发动机输出。
为了解决汽车污染问题，还制造了计算机化的发动机管理系统。
由于过去 30 年的研究和开发，ICE 排放的氮氧化物 (Nox) 和颗粒物 (PM) 等标准污染物已减少 99% 以上。
先进的内燃机研发
今天，人们正在努力让内燃机运行得更好，对环境更好。
先进内燃机的研发重点是均质充量压缩点火 (HCCI) 和对置活塞发动机 (OPE) 等新技术，以及使动力总成更加电动化和混合化。
尽管电动汽车的数量在增长，但内燃机对交通运输行业仍然很重要，并将在未来很长一段时间内得到使用。
汽车发动机尺寸和气流
大多数汽车发动机都以升为单位，即所有气缸的总容积。
如果你把发动机做得更大，它有时可以产生更大的马力和扭矩，但情况并非总是如此。
汽车发动机中的气流传感
叶片流量计和热线是发动机测量进气量的两种最常用的方法。
叶片流量计使用连接到可变电阻器的弹簧加载空气叶片来测量进入发动机的空气量。
另一方面，热线质量气流传感器使用电阻丝垂下进入气流并加热到一定温度
进入的空气然后冷却电线，这会以与通过的空气量成正比的方式改变电流。
另一方面，Kármán 涡流传感器并不是一种测量汽车发动机进气流量的方法。
相反，它是一种通过在气流中产生涡流然后测量由涡流引起的压力变化来测量气流速度的方法。
汽车发动机维修
机油滤清器
机油滤清器是确保汽车发动机良好运转的重要组成部分。
他们致力于从油中去除污垢、油和金属颗粒。这样可以使机油顺畅流动，清洁机油并保护金属零件。
价格、设计、构造和对细节的关注都是选择机油滤清器时需要考虑的重要因素。
汽车发动机管理系统
有许多方法可以调整和更改发动机管理系统以提高其性能。
改变系统的一些方法是重新校准工厂 ECM，调整背负式、拦截器和其他额外部件，以及设计、修改和建造进气歧管。
单独可编程的发动机管理系统也可用于改变发动机的工作状况。
为了获得最佳性能，以安全可靠的方式进行更改非常重要。
在对您的引擎管理系统进行更改之前，您应该咨询专家或阅读相关主题。
引擎小时数
发动机小时数是发动机自首次制造以来一直运行的小时数，即使车辆没有移动。
该指标有助于测量商用车的磨损，尤其是跟踪怠速时间，因为当车辆使用 PTO 每天静止几个小时时，里程表不会记录里程数。
发动机小时数也可用于计划预防性维护并计算出车辆的使用量。
发动机工作时间和英里数之间的关系可用于制定更换车辆的完整计划、改进维护计划并跟踪车队的表现。
现代发动机有一个称为发动机控制模块 (ECM) 的部件，它计算发动机转动的次数以及每转需要多长时间。
汽车发动机控制模块
汽车发动机控制模块 (ECM) 使用多种安全措施来确保它们正常工作并防止人们弄乱它们。
例如，它们嵌入了验证硬件和安全机制，使用 SAE J3061 和 ISO/SAE 21434 等汽车安全标准，并通过验证流程。
ECM 也可以通过使用合理性检查来发现被欺骗或更改的信号来保护。
这是通过将传感器值与硬接线值进行比较以确保它们正确来完成的。这使得坏人更难对 ECM 进行更改。
最后，现代 ECM 由微处理器等计算机部件制成，可以快速接收、解释和处理传感器输入。这有助于确保系统正常工作。
EPA 制定了一项政策，以确保遵守《清洁空气法》关于篡改和售后失效设备的禁令。
这些禁令持续车辆的整个使用寿命，使经销商销售已经上路的改装车辆成为非法行为，并要求定期检查车辆以确保车载诊断系统的排放正常工作。
调谐器是改变ECU的产品，可能是非法的售后失效设备，使用或安装它们可能是非法篡改。
用例
| 任务： | 描述： |
|---|---|
| 汽车和其他车辆 | 汽车、卡车和公共汽车是使用汽车发动机最常见的地方。这些发动机为车辆提供前进所需的动力。它们是现代交通的重要组成部分。 |
| 飞机的推进 | 另一个使用汽车发动机的重要地方是飞机，它们提供起飞和飞行所需的推力。大多数飞机发动机比汽车发动机更强大、更高效，因为它们需要能够产生更大的升力并克服空气阻力。 |
| 农业装备 | 汽车发动机通常用于拖拉机和其他类型的农用设备。这些发动机必须坚固耐用，足以承受农耕带来的重负荷和艰苦工作。 |
| 发电 | 有时也可以使用汽车发动机来提供动力。大多数时候，这些发动机用于发电机组，用于在停电时为家庭和企业供电。 |
| 船舶推进 | 小船和其他类型的船只也可以由汽车发动机提供动力。船用发动机通常比汽车发动机寿命更长，抗腐蚀能力更强，因为它们必须在恶劣的海洋环境中工作。 |
| 赛车 | 汽车发动机的另一种使用方式是在赛车中，它们为可以非常快速行驶的高性能汽车提供动力。大多数赛车发动机都经过调整以充分利用它们，它们可以产生比普通汽车发动机大得多的动力。 |
| 割草机和其他小工具 | 最后，汽车发动机还可用于为割草机、链锯和其他小型工具提供动力。大多数时候，这些引擎不如更大的引擎强大，但它们仍然需要足够可靠和高效才能处理日常使用。 |
参考：
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
结论
总之，汽车发动机是一项了不起的技术，它改变了我们的出行和生活方式。
从第一台内燃机到当今最先进的混合动力和电动动力总成，工程师们一直处于制造这些惊人机器的最前沿。
但汽车发动机也象征着更深层次的东西：我们自然渴望突破可能的极限，突破障碍，梦想更美好的明天。
展望未来，很明显汽车发动机将继续成为我们生活的重要组成部分
它是为汽车提供动力的发动机，这些汽车将我们带到工作、学校和其他地方。
但它也提醒我们人类的创造力有多么强大，人们尝试新事物的意愿有多大，以及人类的思维能力有多大。
因此，下次您启动汽车时，花点时间想想使这一切成为可能的惊人工程，并记住，可能性真的是无穷无尽的。
分享…
