隨著(zhù)對能源和環(huán)保的要求日趨嚴格，發(fā)動(dòng)機也要不斷升級進(jìn)化，才能滿(mǎn)足人們的需求。如時(shí)下的“缸內直噴”、“分層燃燒”、“可變排量”等名詞相信大家并不陌生，到底它們的工作原理是怎樣的？下面我們一起來(lái)了解一下吧。

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● 活塞、曲軸是最“累”的？

　　發(fā)動(dòng)一運轉，活塞的“頭上”就要頂著(zhù)高溫高壓，不停地做高速上下運動(dòng)，工作環(huán)境非常嚴苛?？梢哉f(shuō)活塞是發(fā)動(dòng)機“心臟”，因此活塞的材質(zhì)制作精度都有著(zhù)很高的要求。

　　而被活塞踩在“腳下”的曲軸也不好受，要不停地做高速旋轉運動(dòng)。曲軸每分鐘要旋轉數千次，肩負著(zhù)帶動(dòng)機油泵、發(fā)電機、空調壓縮機、凸輪軸等機構的艱巨任務(wù)，是發(fā)動(dòng)機動(dòng)力的中轉軸，因此它也比較“壯”。

● 直線(xiàn)運動(dòng)如何變旋轉運動(dòng)？

　　我們都知道，氣缸內活塞做的是上下的直線(xiàn)運動(dòng)，但要輸出驅動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)的旋轉力，是怎樣把直線(xiàn)運動(dòng)轉化為旋轉運動(dòng)的呢？其實(shí)這個(gè)與曲軸的結構有很大關(guān)系。曲軸的連桿軸與主軸是不在同一直線(xiàn)上的，而是對立布置的。

　　這個(gè)運動(dòng)原理其實(shí)跟我們踩自行車(chē)非常相似，我們兩個(gè)腳相當于相鄰的兩個(gè)活塞，腳踏板相當于連桿軸，而中間的大飛輪就是曲軸的主軸。我們左腳向下用力蹬時(shí)（活塞做功或吸氣向下做運動(dòng)），右腳會(huì )被提上來(lái)（另一活塞壓縮或排氣做向上運動(dòng)）。這樣周而復始，就有直線(xiàn)運動(dòng)轉化為旋轉運動(dòng)了。

 ● 發(fā)動(dòng)機飛輪為什么這么大？

　　都知道活塞的四個(gè)行程中，只有一次是做功的，進(jìn)氣、壓縮、排氣三個(gè)行程都需要一定的力量支持才能順利進(jìn)行，而飛輪在這個(gè)過(guò)程中就幫了很大的忙。

　　飛輪之所以做得比較大，主要是為了存儲發(fā)動(dòng)機的運動(dòng)能量，這樣才能保證曲軸平穩的運轉。其實(shí)這個(gè)原理跟我們小時(shí)候的陀螺玩具差不多，我們用力旋轉后，它能保持相當長(cháng)時(shí)間的轉動(dòng)。

● 發(fā)動(dòng)機的排量、壓縮比

　　活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所通過(guò)的空間容積稱(chēng)為氣缸排量；發(fā)動(dòng)機所有氣缸排量之和稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機排量，通常用升（L）來(lái)表示。如我們平時(shí)看到的汽車(chē)排量，1.6L、2.0L、2.4L等等。其實(shí)氣缸的容積是個(gè)圓柱體，不太可能正好是整升數的，如1998mL、2397mL等數字，可以近似標示為2.0L、2.4L。

　　壓縮比，即發(fā)動(dòng)機混合氣體被壓縮的程度，氣缸總容積與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比來(lái)表示。為什么要對氣缸的混合氣體壓縮呢？這樣可以讓混合氣體更容易、更快速的完全燃燒，從而提高發(fā)動(dòng)機的性能和效率。

● 什么是可變排量？如何改變排量的？

　　通常為了獲得大的動(dòng)力，需要把發(fā)動(dòng)機的排量增大，如8缸、12缸發(fā)動(dòng)機動(dòng)力就非常強勁。但付出的代價(jià)就是油耗增加。尤其是在怠速等工況不需要大動(dòng)力輸出時(shí)，燃油就白白浪費掉了，而可變排量就可以很好地解決矛盾。

　　可變排量，顧名思義就是發(fā)動(dòng)機的排量并不是固定的（也就是說(shuō)參加工作的氣缸數量是發(fā)生變化的），而是可以根據工況需要而發(fā)生改變。那發(fā)動(dòng)機怎么來(lái)實(shí)現排量的改變的？簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是通過(guò)控制進(jìn)氣門(mén)和油路來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉某個(gè)氣缸的工作。比如一臺6缸可變排量發(fā)動(dòng)機，可以根據實(shí)際工況需要，實(shí)現3缸、4缸、6缸三種工作模式，以降低油耗，提高燃油的經(jīng)濟性。

　　如大眾TSI EA211發(fā)動(dòng)機采用了可變排量（氣缸關(guān)閉）技術(shù)，主要是通過(guò)電磁控制器和安裝在凸輪軸上的螺旋溝槽套筒來(lái)實(shí)現氣門(mén)的關(guān)閉與開(kāi)啟。

● 什么是缸內直噴？有什么優(yōu)勢？

　　我們知道，傳統的發(fā)動(dòng)機是在進(jìn)氣歧管中噴油再與空氣形成混合氣體，最后才進(jìn)入到氣缸內的。在此過(guò)程中，因為噴油嘴里燃燒室還有一定距離，微小的油粒會(huì )吸附在管道壁上，而且汽油與空氣的混合受進(jìn)氣氣流和氣門(mén)關(guān)閉影響較大。

　　而缸內直噴是直接將燃油噴射在缸內，在氣缸內直接與空氣混合。ECU可以根據吸入的空氣量精確地控制燃油和噴射量和噴射時(shí)間，高壓的燃油噴射系統可以是使油氣的霧化和混合效率更加優(yōu)異，使符合理論空燃比的混合氣體燃燒更加充分，從而降低油耗，提高發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性能。

　　這套由柴油發(fā)動(dòng)機衍生而來(lái)的科技目前已經(jīng)大量使用在包含大眾（含奧迪）、寶馬、梅賽德斯-奔馳、通用等車(chē)系上。

福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動(dòng)機采用了缸內直噴技術(shù)，可通過(guò)以下鏈接了解更多：

● 什么是均質(zhì)燃燒？分層燃燒？

　　所謂“均質(zhì)燃燒”可以理解為普通的燃燒方式，即燃料和空氣混合形成一定濃度的可燃混合氣，整個(gè)燃燒室內混合氣的空燃比是相同的，經(jīng)火花塞點(diǎn)燃燃燒。由于混合氣形成時(shí)間較長(cháng)，燃料和空氣可以得到充分的混合，燃燒更均勻，從而獲得較大的輸出功率。

　　而分層燃燒，整個(gè)燃燒室內的混合氣的空燃比是不同的，火花塞附近的混合氣濃度要比其他地方的要高，這樣在火花塞周?chē)幕旌蠚馑梢匝杆偃紵?，從而帶?dòng)較遠處較稀的混合氣體的燃燒，這種燃燒方式稱(chēng)為“分層燃燒”。均質(zhì)燃燒的目的是在高速行駛、加速時(shí)獲得大功率；分層燃燒是為了在低轉速、低負荷時(shí)節省燃油。

● 如何是實(shí)現分層燃燒？

　　如TSI發(fā)動(dòng)機是怎樣實(shí)現分層燃燒的？首先，發(fā)動(dòng)機在進(jìn)氣行程活塞移至下止點(diǎn)時(shí)，ECU控制噴油嘴進(jìn)行一次小量的噴油，使氣缸內形成稀薄混合氣。

　　在活塞壓縮行程末端時(shí)再進(jìn)行第二次噴油，這樣在火花塞附近形成混合氣相對濃度較高的區域（利用活塞頂的特殊結構），然后利用這部分較濃的混合氣引燃汽缸內的稀薄混合氣，從而實(shí)現氣缸內的稀薄燃燒，這樣可以用更少的燃油達到同樣的燃燒效果，進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機的油耗。