汽车内燃机本身的复杂程度不亚于整车,在发动机的基本原理中缸径和行程是两个非常关键的参数,我抛砖引玉已的一点浅见。
活塞的行程与缸径两个参数不同通过不同的组合可以改变压缩比、排量,改变发动机的动力特性。
活塞在气缸体内部的运动有一个范围,也就是上下止点的这一段,也就是一个冲程,这个冲程行程范围内的容积就是一个气缸的排量。发动机的总工作容积计算公式为:发动机实际排量(cc)计算公式:缸径*缸径*冲程*0.7854/1000*缸数。
所以发动机的排量取决于这两个参数。缸径不变的前提下加长连杆长度,增加活塞的行程(此时曲轴的回转半径加大),所以气缸总容积增大,发动机排量也变大了,同时压缩比(压缩比=工作容积/燃烧室容积)就提高了,发动机的输出功率理论上也会有所增长。
5GR-FE
现实的例子就是丰田3GR-FE的3.0L V6与5GR-FE的2.5L V6自然吸气发动机,缸径同为87.5mm,冲程前一个为83mm,后69.2mm,排量一个是3.0L,一个是2.5L。两个其实就是同一个机型的两个版本,就是通过更换发动机的曲轴、活塞、连杆来改变发动机的排量和压缩比,进而提升发动机的输出功率。
这是在缸径不变的情况下,如果其它条件不变,扩大缸径,燃烧室容积和工作容积同时变大,排量也会变大,同样,功率会有所增长。
长行程模式油气混合更充分,燃料效率高,低速区间也能省油,连杆长也就意味着力臂长,所以扭矩更大。缺点就是转速上限低,发动机气缸尺寸大,整机重量就要上升,成本也就搞。短行程模式优劣正好基本相反,短行程的响应更快,转速上限更高,所以法拉利、阿斯顿马丁都倾向于使用这种结构。所以发动机性能需要匹配整车的要求和定位,十全十美的发动机是不存在的,需要有所取舍。