作為一名工程師，您知道每一項令人印象深刻的技術壯舉都是通過完美協同工作的複雜部件系統實現的。
使用燃料驅動汽車、飛機、拖拉機、公共汽車和摩托車的汽車發動機可能就是最好的例子。
無論您是工科學生還是經驗豐富的專業人士，您都將了解有關這項重要技術的新知識以及使之成為可能的聰明才智。
因此，係好安全帶，加入我們這個穿越汽車發動機核心的教育之旅吧！
汽車發動機概論
正式定義：
為汽車、飛機、拖拉機、公共汽車和摩托車提供動力並搭載在車輛上的耗油機。
所以，如果你想在汽油上省錢，我們能告訴你的最好的辦法就是把你的汽車引擎拆掉。只是在開玩笑！
發動機是一種複雜的機器，它通過將燃燒汽油產生的熱量轉化為動力來驅動汽車的車輪。這給了某些東西速度。
四衝程燃燒循環用於在內燃機中將汽油轉化為運動，內燃機是最常見的發動機類型。
這個循環有四個部分：進氣、壓縮、燃燒和排氣。
發動機類型
有不同類型的發動機，例如四缸直列式發動機或六缸或八缸 V 型發動機。
發動機的佈局決定了它有多大，它的性能如何，以及它有多大的功率。
直列式發動機比 V 型發動機更小，後者更長、更複雜。
主要成分
氣缸體、氣缸蓋和曲軸箱是汽車發動機最重要的部件。
發動機的心臟是氣缸體，通常由鐵或鋁合金製成。它有支撐活塞的氣缸，活塞上下移動以產生能量。
燃燒室也在氣缸體中。它是燃料和空氣混合燃燒的地方。
氣缸蓋位於氣缸體的頂部。它有火花塞、凸輪軸和氣門。
凸輪軸控制閥門的打開和關閉方式，從而控制進出燃燒室的燃料、空氣和廢氣量。
火花塞點燃燃料和空氣的混合物，以便燃燒發生。
曲軸箱通常由鑄鐵製成，位於發動機底部。
它裝有活塞、曲軸、凸輪軸、正時鏈條、油底殼、機油濾清器等零件。這些部件一起將燃料轉化為運動。
當汽車熄火時，起動馬達為活塞提供向下移動所需的力。
內燃機的改進
在過去的幾年中，發動機技術有了改進，例如直接燃油噴射、渦輪增壓和可變氣門正時。
由於這些變化，汽車使用更少的汽油，擁有更多的動力，並減少污染。
視頻：它是如何工作的？
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汽車發動機的類型
汽車中使用的發動機種類繁多，可根據兩點進行分組：燃料類型和發動機的設置方式（氣缸數）（氣缸配置）。
汽油和柴油發動機是最常見的汽車發動機類型，但還有其他一些因素使發動機與眾不同。
- 直列或直列發動機。
直列/直列發動機中的所有氣缸都排成一條直線，朝上並且通常垂直於汽車。
這是家庭掀背車和小型汽車最常見的佈局。
- 故障。
水平對置發動機在單個曲軸的兩側有兩組氣缸。
- V引擎。
V 型發動機中的氣缸設置在兩個獨立的組中，在曲軸周圍形成 V 形。
- W引擎。
W 型發動機具有三排氣缸，圍繞曲軸形成 W 形。
氣缸的設置方式也可以不同。
小型汽車有三缸發動機，但渦輪增壓器也使它們可以安裝在更大的家庭掀背車中。
六缸發動機通常用於高端跑車和性能車。它們可以設置成 V 形或直線。
超級跑車和豪華轎車的發動機配備八個或更多汽缸，例如 V8、V10 和 V12。
一些最高端的大眾汽車集團汽車配備 W12 發動機。
汽油和柴油發動機
在汽車應用中，汽油和柴油發動機之間的主要區別在於能量的產生方式、使用的燃料類型、熱效率、預期壽命、每分鐘轉數 (RPM) 和扭矩。
- 汽油發動機。
火花點火燃燒用於汽油發動機，在壓縮和點燃氣體之前混合氣體和空氣。
大多數時候，汽油發動機的轉速高於柴油發動機，但扭矩較小。
- 柴油發動機。
在將燃料噴射到空氣中之前，柴油發動機會將其壓縮，從而提高發動機的熱效率，並可能持續更長時間。
由於柴油比汽油具有更高的能量密度，因此柴油發動機比汽油發動機使用更少的燃料。
隨著時間的推移，這些不同類型的發動機在汽車中的使用方式發生了變化，這取決於汽車的用途、需要的性能以及需要使用的燃料量。
汽車工業的擴張
汽車發動機的發展
在工業革命期間，汽車工業的發展和對更大功率發動機的需求導致了內燃機 (ICE) 的誕生。
這些發動機最初是為使用液體燃料而製造的，但經過改造後可以使用汽油。
在 1900 年代，製造了二衝程和四衝程發動機，一次製造很多汽車成為可能。
改進液體燃料轉化和減排
工程師們想出了將液體燃料轉化為蒸汽以便使用的方法。這提高了燃油效率和發動機輸出。
為了解決汽車污染問題，還製造了計算機化的發動機管理系統。
由於過去 30 年的研究和開發，ICE 排放的氮氧化物 (Nox) 和顆粒物 (PM) 等標準污染物已減少 99% 以上。
先進的內燃機研發
今天，人們正在努力讓內燃機運行得更好，對環境更好。
先進內燃機的研發重點是均質充量壓縮點火 (HCCI) 和對置活塞發動機 (OPE) 等新技術，以及使動力總成更加電動化和混合化。
儘管電動汽車的數量在增長，但內燃機對交通運輸行業仍然很重要，並將在未來很長一段時間內得到使用。
汽車發動機尺寸和氣流
大多數汽車發動機都以升為單位，即所有氣缸的總容積。
如果你把發動機做得更大，它有時可以產生更大的馬力和扭矩，但情況並非總是如此。
汽車發動機中的氣流傳感
葉片流量計和熱線是發動機測量進氣量的兩種最常用的方法。
葉片流量計使用連接到可變電阻器的彈簧加載空氣葉片來測量進入發動機的空氣量。
另一方面，熱線質量氣流傳感器使用電阻絲垂下進入氣流並加熱到一定溫度
進入的空氣然後冷卻電線，這會以與通過的空氣量成正比的方式改變電流。
另一方面，Kármán 渦流傳感器並不是一種測量汽車發動機進氣流量的方法。
相反，它是一種通過在氣流中產生渦流然後測量由渦流引起的壓力變化來測量氣流速度的方法。
汽車發動機維修
機油濾清器
機油濾清器是確保汽車發動機良好運轉的重要組成部分。
他們致力於從油中去除污垢、油和金屬顆粒。這樣可以使機油順暢流動，清潔機油並保護金屬零件。
價格、設計、構造和對細節的關注都是選擇機油濾清器時需要考慮的重要因素。
汽車發動機管理系統
有許多方法可以調整和更改發動機管理系統以提高其性能。
改變系統的一些方法是重新校準工廠 ECM，調整背負式、攔截器和其他額外部件，以及設計、修改和建造進氣歧管。
單獨可編程的發動機管理系統也可用於改變發動機的工作狀況。
為了獲得最佳性能，以安全可靠的方式進行更改非常重要。
在對您的引擎管理系統進行更改之前，您應該諮詢專家或閱讀相關主題。
引擎小時數
發動機小時數是發動機自首次製造以來一直運行的小時數，即使車輛沒有移動。
該指標有助於測量商用車的磨損，尤其是跟踪怠速時間，因為當車輛使用 PTO 每天靜止幾個小時時，里程表不會記錄里程數。
發動機小時數也可用於計劃預防性維護併計算出車輛的使用量。
發動機工作時間和英里數之間的關係可用於製定更換車輛的完整計劃、改進維護計劃並跟踪車隊的表現。
現代發動機有一個稱為發動機控制模塊 (ECM) 的部件，它計算發動機轉動的次數以及每轉需要多長時間。
汽車發動機控制模塊
汽車發動機控制模塊 (ECM) 使用多種安全措施來確保它們正常工作並防止人們弄亂它們。
例如，它們嵌入了驗證硬件和安全機制，使用 SAE J3061 和 ISO/SAE 21434 等汽車安全標準，並通過驗證流程。
ECM 也可以通過使用合理性檢查來發現被欺騙或更改的信號來保護。
這是通過將傳感器值與硬接線值進行比較以確保它們正確來完成的。這使得壞人更難對 ECM 進行更改。
最後，現代 ECM 由微處理器等計算機部件製成，可以快速接收、解釋和處理傳感器輸入。這有助於確保系統正常工作。
EPA 制定了一項政策，以確保遵守《清潔空氣法》關於篡改和售後失效設備的禁令。
這些禁令持續車輛的整個使用壽命，使經銷商銷售已經上路的改裝車輛成為非法行為，並要求定期檢查車輛以確保車載診斷系統的排放正常工作。
調諧器是改變ECU的產品，可能是非法的售後失效設備，使用或安裝它們可能是非法篡改。
用例
| 任務： | 描述： |
|---|---|
| 汽車和其他車輛 | 汽車、卡車和公共汽車是使用汽車發動機最常見的地方。這些發動機為車輛提供前進所需的動力。它們是現代交通的重要組成部分。 |
| 飛機的推進 | 另一個使用汽車發動機的重要地方是飛機，它們提供起飛和飛行所需的推力。大多數飛機發動機比汽車發動機更強大、更高效，因為它們需要能夠產生更大的升力並克服空氣阻力。 |
| 農業裝備 | 汽車發動機通常用於拖拉機和其他類型的農用設備。這些發動機必須堅固耐用，足以承受農耕帶來的重負荷和艱苦工作。 |
| 發電 | 有時也可以使用汽車發動機來提供動力。大多數時候，這些發動機用於發電機組，用於在停電時為家庭和企業供電。 |
| 船舶推進 | 小船和其他類型的船隻也可以由汽車發動機提供動力。船用發動機通常比汽車發動機壽命更長，抗腐蝕能力更強，因為它們必須在惡劣的海洋環境中工作。 |
| 賽車 | 汽車發動機的另一種使用方式是在賽車中，它們為可以非常快速行駛的高性能汽車提供動力。大多數賽車發動機都經過調整以充分利用它們，它們可以產生比普通汽車發動機大得多的動力。 |
| 割草機和其他小工具 | 最後，汽車發動機還可用於為割草機、鏈鋸和其他小型工具提供動力。大多數時候，這些引擎不如更大的引擎強大，但它們仍然需要足夠可靠和高效才能處理日常使用。 |
參考：
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
結論
總之，汽車發動機是一項了不起的技術，它改變了我們的出行和生活方式。
從第一台內燃機到當今最先進的混合動力和電動動力總成，工程師們一直處於製造這些驚人機器的最前沿。
但汽車發動機也像徵著更深層次的東西：我們自然渴望突破可能的極限，突破障礙，夢想更美好的明天。
展望未來，很明顯汽車發動機將繼續成為我們生活的重要組成部分
它是為汽車提供動力的發動機，這些汽車將我們帶到工作、學校和其他地方。
但它也提醒我們人類的創造力有多麼強大，人們嘗試新事物的意願有多大，以及人類的思維能力有多大。
因此，下次您啟動汽車時，花點時間想想使這一切成為可能的驚人工程，並記住，可能性真的是無窮無盡的。
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