如果用简单的话语来解释发动机运转的原理,那就是活塞在上下运动的过程中,燃油被喷入燃烧室,火花塞点燃可燃混合气体后,燃烧产生的能量又进一步推动活塞继续运动,并带动曲轴高速旋转,由此将发动机运转时所产生的动力输送到变速箱。
虽然原理看似很简单简单,但其中所包含的复杂技术却足以让无数工程师苦心专研,同时也让他们为之着迷。
现在乘用车所使用的发动机都是四冲程发动机,四冲程的含义就是:发动机在进行一次完整做功的过程中,会经历进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个阶段。
进气冲程:在这个过程中进气门打开,排气门关闭,空气在经进气歧管后进入燃烧室,此时活塞向下运动,燃油在经喷油嘴雾化后被喷入燃烧室,并与燃烧室内的空气形成可燃性混合气体,当活塞向下运动到行程最底部时,进气门关闭;
压缩冲程:在这个过程进排气门都处于关闭状态,活塞开始向上运动并将可燃性混合气体进行压缩,当活塞运动到行程最顶部时,压缩冲程结束;
做功冲程:在这个过程进排气门都处于关闭状态,火花塞点燃被压缩的可燃性混合气体,被压缩的气体在被点燃后开始急剧膨胀,由此推动活塞向下运行;
排气冲程:在这个过程中排气门打开,进气门关闭,活塞开始向上运动压缩气缸空间,并将可燃性混合气体燃烧后所产生的废气排出气缸,当活塞运动到行程最顶部时,排气门关闭,然后开始新一轮的四冲程循环;
虽然我们常把活塞、曲轴、连杆、缸体称为发动机的“四大核心”,但我们通过对发动机四冲程知识的了解可以看到,发动机在经历每个阶段的过程中,与“四大核心”部件之间搭配的部件各不相同,而这些部件同样都在发动机的运转过程中起到相当重要的作用。
我们如果将四冲程的工作再做进一步的延伸,那么发动机在运转时不仅需要四冲程做功,它还需要润滑系统、冷却系统、供油系统、点火系统、启动系统、进排气系统等后勤系统提供保障,每一项后勤系统的正常运行,都是保障发动机能健康运转的基础,而指挥这一切运动的核心又是我们的行车电脑,也就是“ECU”。
如果把发动机的所有部件以及后勤系统比喻成千军万马的话,那么ECU就是坐镇后方的指挥官,发动机所做的每一步动作,都是在ECU事先设定的程序参数范围以内,它甚至是可以将超出范围的动作进行及时的纠正。
比如对水温的控制:当ECU检测到冷却液、机油、进气等温度过高时,它会自动进入过热保护功能,并限制发动机功率输出;
比如对喷油量的控制:它会自动记录驾驶员长时间的习惯性踩油门力度,或根据发动机此刻的运转状态进行预喷油量的自学控制,并在需要减速时对喷油系统进行断油控制;
比如对喷油方式的控制:ECU控制的喷油系统在每次工作循环的过程中,一般可进行4次喷油,但对一些国五或国四车型来说,在某些特殊的情况下,EUC会控制喷油系统进行5-6次的喷油。这样做的目的就是保护每个气缸在喷油燃烧过程中所产生的功率是尽量相同的,防止因燃烧能量不一致而导致转速波动的问题;
……所以我们在某方面又可以把行车电脑“ECU”,看作是发动机所有部件核心中的核心。
综上所述,发动机的结构是一个庞大、复杂且精密的系统,它的正常运转离不开自己身上的每一个部件、每一道程序,只有所有的这些正常因素都汇聚在一起后,发动机才能在一个健康的环境下持续运转,并为我们的汽车提供源源不断地动力输出。