如何提高发动机的性能

如何提高发动机的性能
汽车0901 潘向东 06号
摘要：本文是关于如何提高发动机性能的几项简单措施，目的是为了提高发动机的性能让发动机拥更好的经济性、动力性，本文介绍了对提高发动机性能试验，经过试验，测得以下方法可以提高发动机性能，可以从减少热损失、减小摩擦等发面改进，发动机的性能是此消彼长的，所以只有综合改进发动机才能使发动机具有较好的动力性和经济性。

关键词：发动机性能、凸轮轴、点火提前角。

经过100多年的发展，发动机技术已经达到了一个相当高的水平。

如今，只要我们保证机油充足，不经常将转速拉到红线区并及时清洗空滤，我们几乎不会遇到什么发动机的硬伤。

此外，在动力性能的表现方面，现代发动机也表现出了更强大的能力。

那么，是什么提高了发动机的整体性能？
● 更好的材料
在生产环节上，部件供应商在合金、合成材料和树脂材料制造的控制上有了很大的进步。

要知道，以前这些部件的生产虽然也并不是很困难，但大规模的制造还是难度很大的，尤其是在保证质量稳定性方面一直难以突破。

而现在，通过计算机来监测材料生产的每个环节则可以保证在整个工序中，各种材料的质量稳定性了。

因此，发动机的使用寿命也得到了提高。

● 更好的设计
这个环节也是发动机系统得以优化的另一个重要方面。

通过计算机和计算机辅助设计技术，设计出来的零部件还可以进行模拟可靠性的分析。

设计人员首先将设计好的部件在计算机中建模，然后可以通过软件
对这个部件进行模拟拉伸、翻折、震动等来考验该部件的可靠性。

在测试过程中，各部件上所承受的不同受力会通过不同的颜色进行标注，这样就可以比较直观的将部件的设计问题展现给设计人员，从而让他们能够及时对设计进行修改来提高抗拉伸、抗扭曲的效果。

而在那些看到没有受力的地方，设计人员还可以将那部分的用料和设计进行修改，从而减轻不必要的重量。

要知道，作为整车中最为重要的部件，发动机的质量也占到了整备质量的大部分比例，如果能够轻量化设计的话，那么，不仅可以提高车辆的操控性、加速效果，对于制动性和燃油经济性也相当有益。

电子燃油喷射系统是上个世纪80年代出现的一种技术，而相比于当时的电子控制技术，如今电子技术的能力可是相当强大。

这就像你是如何看待25年前的计算机一样，那简直就是古董嘛。

凭借着21世纪的电子技术，车载电控系统的运算能力要更快、更为强大。

这样，不仅提高了对燃油喷射的控制能力，而且还可以控制凸轮轴相位的变化。

● 改变凸轮轴的位置
改变凸轮轴的位置对于提高发动机的性能也极为重要。

对于怠速时的发动机来说，通过进气气门进入燃烧室的油气混合汽所需要的时间是很长的，而将燃烧后的废气排出也需要很长的时间。

如果将发动机的转速提高了几千转，进排气的时间也将变得更短。

所以，长期以来，凸轮轴的设计一直都没有比较好的解决方案。

如果气门开启时间不够长，高转速下的进气量就达不到要求，就会影响性能的表现，而如果在怠速状态下，开启时间过长，则怠速的油耗也会过多。

最终，解决这个问题的还是计算机控制。

二、提高发动机动力性能的途径
1、减少摩擦损失，提高发动机内部润滑性能
（1）合理设置润滑方式
根据发动机摩擦部位的不同，设置使用不同的润滑方式。

如主轴颈、连杆轴承、凸轮等部位采用飞溅润滑方式；水泵轴承、发电机和启动电机轴承、冷却风扇轴承等则采用油脂润滑方式。

（2）选择性能良好的润滑部件并合理设置润滑油道。

（3）根据不同地区和气温差异选用质量性能良好的润滑油及润滑脂。

（4）对影响摩擦损失较大的零部件，如气缸套和活塞环等采用金属陶瓷等新型材料，并进行精磨合，能使摩擦阻力降低80%左右。

经过以上改进，发动机的动力性能可提高5%~15%。

2、减少热损失，改善发动机燃烧条件
（1）提高发动机的压缩比
发动机压缩比就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。

压缩比愈大，在压缩行程终了时，混合气的压力和温度愈高，燃烧速度加快，因而发动机的输出功率也愈大，动力性能自然更好。

但是压缩比过大，反而会出现爆燃或表面点火等不正常燃烧现象。

爆燃是燃烧室内末端混合气在火焰前锋未到达前自燃，产生一个或多个新的火焰核心，引发爆炸式的燃烧反应。

不仅会造成发动机过热，功率下降，严重时还可能损坏发动机零部件；而表面点火是气缸内混合气被燃烧室内炽热表面或炽热点所点燃，也会造成发动机零部件的损坏等不良后果。

加之为了提高压缩比，通常使用更高辛烷值的汽油，又会增加摩托车使用成本，所以发动机的压缩比一般控制在6~12之间，不易过高。

（2）提高发动机的进排气效率
提高进排气效率，进入气缸内的新鲜可燃混合气就愈多，燃烧后的废气排放愈干净，燃烧愈充分，用来作功的热量也就愈多，动力性能也就相应得到提高。

a)采用二次进气装置
通过在进气歧管上加装独立的二次进气装置，增加单位时间内进入气缸内的空气量，减少进气阻力，提高充气效率，使燃烧更充分，发动机的动力亦会显著提高。

b)采用多气门
进排气门的增多，提高了进排气面积和高速气流的流量，发动机排气效率也得到提高。

且采用多气门后，每个气门的体积减小，重量减轻，其运动惯量小也利于高速运动。

所以发动机采用多气门机构可提高进气效率和动力。

多气门主要针对高速时的进排气效率，但低速时其进排气效率反而有所降低，故对于多气门应视情况来设定。

c)改进进排气门行程
气门行程的改变会改变进排气面积，亦能提高进排气效率。

当发动机低速时，采用较小的气门行程即减少了进气面积，有利于提高发动机低速时进排气效率；当发动机高速时，采用较大的气门行程即增大了进气面积，有利于提高发动机高速时进气效率。

d)发动机的进排气门根据发动机的工作循环，打开或关闭时刻所对应的曲轴转角称为配气相位。

配气相位的准确与否对发动机的动力性能有很大影响。

如果配气相位不准确，会导致进气不充分，排气不顺畅，影响混合气的形成品质，造成燃烧不完全，使发动机的动力下降。

由于废气和新鲜空气在运动中的惯性，使进排气有一定的迟滞期。

为了使气缸内的废气排除得更干净，新鲜空气进入更充分，需要进排气门有一个同时开启的时刻，即气门重叠角，也就是配气相位。

所以发动机低速时使用较小的气门重叠角，反之则使用较大的气门重叠角，这样就可以提高进排气效率，提高发动机的动力性。

（3）改善点火提前角
发动机的转速和可燃混合气的燃烧速度，造成可燃混合气点燃时必须有一定的点火提前角（点火时，曲轴的曲拐所在位置与压缩行程终了活塞到达上止点时的曲拐位置之间的夹角），否则高温高压的气体在气缸内不能得到比较完全的膨胀，热能不能有效利用，损失增大，影响发动机的动力性。

所以应严格控制点火提前角。

①当发动机转速一定时：负荷加大，产生爆燃的倾向增大，应适当减小点火提前角；负荷减小则应加大点火提前角。

②当节气门开度一定时：发动机转速增高，适当加大点火提前角，反之则适当减小点火提前角。

（4）使用汽油喷射系统
汽油喷射系统能够精确地计量可燃混合气浓度，并能根据发动机工况随时修正，实现均匀点喷，使空燃比经常保持在A/F=14.7:1或过量空气系数α=1的最佳区域内，混合气燃烧充分，减少热损失。

使用汽油喷射系统，可使发动机功率提高15%~20%。