解读发动机系列之六 流失的那些动力

rationalgirl

      通常我们会关注发动机的功率、扭矩等性能，油耗、噪音等数据，或者是压缩比、进气形式等，但往往忽视了其他协同工作的部件，这些和发动机一起运转的部件是绝对的功臣，因为没有这些部件，发动机就无法发动，汽车就无法行驶。但也因为这些部件是在发动机直接或间接的带动下工作，发动机的动力也被它们不同程度的榨取。

狭义发动机
    无论是在各种文献中，基本都不会提到“狭义发动机”这个词语，好吧，我承认这个词条是笔者杜撰的，暂且以此方式命名，来形容发动机各个区块的情况用后即弃。
    狭义发动机之于汽车，好比CCD之于相机、CPU之于电脑，是核心部件，但绝对无法独立运行。狭义发动机的部件有这些：发动机缸体，发动机缸盖，配气凸轮轴系、气门、活塞、连杆、曲轴等这些部件。如你所见，这些零部件组成了发动机的核心系统，动力，就是由这些部件产生的。

    但是这些零件是没有思想，不被控制的，即便这是动力之源，在没有油气控制系统的情况下，是没有任何意义的。所以为了控制动力的输出我们引入节气门、火花塞和汽油泵。再将提及的这些部件空间固定，这样，发动机就可以产生动力了。而这样的结构，也是最原始，最基础样式的发动机。

    而与此同时，在这个位置也产生了首批内耗，最大的当属活塞与气缸之间的摩擦，其余的还有连杆两段的轴承，曲轴两段的轴承，气门及其控制凸轮，也在积极的摩擦着。高速流入的空气被空滤和节气门限制，紊流带来强烈的摩擦，带来了一定的损失。

通常气门凸轮是摩擦滑动的，滚子气门摇臂减轻了摩擦，减轻了对润滑的要求

    这种情况在进排气方面也有着相似的效应。排气门的设计让废气排出不那么顺畅，而经过排气管阶段，途径的三元催化、消音器等“路障”，这种“不顺畅”的呼是无法避免的，所以改装车领域经常将进气简化，排气屏蔽，以提升动力。不过我们乘坐的汽车，毕竟不是结构简单的摩托车，或者咆哮暴走的赛车。民用汽车需要有一个稳定的工作状况，和较为长久的寿命，并且还要有一系列外围辅助设备为发动机本身，良好的环境。

节气门

广义发动机
    所以有狭义就会有广义，广义发动机正是我们图片上常见的形式：由皮带或链条做传递，各种从动轮及元件集成在一起的一坨机器。在这其中有几个非常重要的部件：发电机（稍后再说）、机油泵、水泵、散热风扇。

    机油泵非常重要，没有机油泵，狭义发动机部分的机件无法很好的润滑，也无法很好的散热，最终会导致……拉缸，直至废掉。

机油泵

    水泵非常重要，现代发动机普遍为水冷形式，机油比热容不大，最佳散热方式仍然是机油循环外面的水循环，没有水泵……就等着“油炸”发动机了吧。

水泵

    散热风扇非常重要，因为我们开的不是F1。。。散热风扇是依靠电来驱动的，依靠温控器控制的。夏季行车，注意发动机温度非常关键。我们要经常关注水温表（没有水温表的车型要关注水温报警指示灯），一旦温度过高，甚至发动机舱出现“冒汽”现象要马上采取降温措施，松开油门滑行到安全停车位置，打开双闪，打开发动机舱，必要时将空调温度调至最高温后打开车窗或车门静等片刻，待温度降低后再行驶到修理厂检查，切记，一定不要马上熄火。

保时捷卡宴仪表，左下机油温右上水温均有独立表盘

    这样的一台发动机，就基本上可以满足独立运转了，接下来我们将其安装上一具变速箱，一副底盘，四个轮子及其相应的传动轴，就可以开动了。此时对于整车来讲，初具雏形。而此时的动力损耗，就来自于变速箱，及其相应的传动齿轮，和轮胎与地面的摩擦。但变速箱、齿轮组、轮胎以及风阻之类动力损耗不是我们本篇要考虑的，我们着重讲发动机，以及发动机舱内其他部件耗费的动力。
转向助力、刹车助力

    看到前文这样的结构，似乎回到了一百年前，现代汽车除此之外还要有一个遮风挡雨确保安全的车壳，和三个沙发。而且为了轻松准确的控制车辆，还要有刹车和转向控制系统，和发电及取电设备。
    刹车助力基本上每辆车都会装备，刹车助力的主题是一个膜片式的真空泵，制造真空吸力来源，就是发动机吸气的形成的负压，真空泵有一条管线连接到节气门后，进气歧管前的位置，利用节气门形成的负压，经过大面积的膜片放大之后，形成一定的力道，对脚踩的刹车力度进行辅助。这就是刹车助力的基本原理，虽然对动力的消耗并不大，但如果没有动力，如果发动机不工作，刹车就会大打折扣，因此发动机的正常工作，对制动的影响是极大的。正常情况下，发动机熄火之后踩刹车，第一下的感觉很正常，而第二下以后就会变得很吃力，有种踩不下去的感觉。

图中圆形部件即为刹车真空助力泵

    为了轻便的操控车辆，目前3万元以上的车辆基本都装备了转向助力系统，如果想节省手腕的力量，就必然要汲取发动机的动力。转向助力，就是在原本存在的人控力量之外，附加的力量，由于驱动形式的不同，大体分为两类：液压助力和电动助力。

    液压助力是存在已久的一种形式，主要依靠由发动机带动的一个油泵，在驾驶者控制下，向左或向右提供液压动力，推动挺杆（或称转向拉杆），带动转向轮转向。细分下有机械液压助力和电控液压助力两种，但动力源头都是转向助力泵，只是控制的方式不同而已。

    电动助力很简单，就是以一个电机来放大转向的力度，能量来自发电机或电瓶。

    而助力对动力的影响是可以觉察出来的，液压助力的车型在静止状态下，大幅打方向的时候会明显觉察出怠速的变化，这个就是助力泵汲取动力的表现。相关链接：《方向盘下的玄机(1)：助力转向系统解读》
发电机与取电设备
    现代汽车离了电可玩儿不转，除了汽油机必有的点火系统，起动机、灯光、控制电机都是耗电的大户、各种安全和舒适性配置都要有电的参与。

发电机输出功率可达1000w，而消耗发动机的功率则可能超过1500w（2马力）

    起动机是最耗电的设备，起动电流瞬间可达300A，持续功率则在2马力左右，从起动时，变暗的灯光和关闭的其他设备就不难看出其耗电量。这对电瓶和起动机本身都是一种必要的折磨，减少起动次数和避免持续连续起动也是我们要注意的事项。

起动机功率1200w，耗电巨头

    电动车窗的启动电流也很大，这点在年代较老的车上，也能凭灯光觉察出来，所以尽可能的避免多个车窗同时起降，一键控制四个车窗这种功能（若有）尽量少用，如果停车时发现四个车窗都开着，那就勤快点，分别关上吧。

    电动座椅、电动遮阳挡、电动XX，只要功能性电机的地方，原理都同上。

    灯光的耗电也不小，两个卤素灯加起来有一百多瓦，再加上转向灯，刹车灯以及车内的灯光，全都打开的话也不可小觑，用电的多少直接系现在发电机的负荷上，并于发动机关联。氙气灯和led光源是个节能的方案，可以小幅降低油耗，带来一定的效益，积少成多，用车十年绝对可以收回成本。另外，有些较老车型的发电机在怠速时发电量是很小的，要靠电瓶的储备，所以在怠速时尤其是熄火后，尽量避免长时间使用灯光。

    点烟器耗电的本领也不小。其实点烟器本身功率为几十瓦，并不太大，关键是点烟器这个接口已经成了主流的取电接口，车用电器、逆变器，往往上百瓦，所以外接设备前一定要启动发动机。
还有，行车电脑，娱乐系统等有电线连接的设别都会耗电，好在这些设备功率并不太大，外置GPS、手机充电器之类不超过十瓦，熄火短时间使用也无所谓但也要避免长时间使用，耗光了电瓶，打不着火就悲剧了。

空调系统、座椅加热
    没人愿意在烈日炎炎，或者冰天雪地，坐在闷罐或冰窖里开车，空调的出现极大改善了驾乘环境。而空调也是消耗动力的。冷天还好，空调启动的只是一个几十瓦的风机，将发动机的热量吹入车厢，而热点开启冷气的话，动力影响就明显了。

    通常家用空调为输入功率为1千瓦左右，可以给一个房间制冷。而汽车的制冷机和空间环境都不同于家庭居室。钢铁结构的车身丝毫起不到温度的缓冲，室外的气温和地面的热辐射直接将车厢升温，加上前方的发动机，下方的排气管，环境就更加恶劣了。而且汽车空调的压缩机和散热器不同于家电空调，所以制冷效率也低一些，一般乘用车空调的输入功率大概也在1千瓦左右。

    空调对动力的消耗可不是一星半点，尤其是低速状态下，更显突出。很多车主都会感觉到，小排量车型在开空调之后对加速影响很大。而高速却不太明显。即便是大排量车，在怠速时开启空调，也会感到发动机转速在变化。

    这是因为低速时，发动机输出功率很小，这是空调负荷所占比重就偏大一些，而高速时发动机输出功率大，空调负荷比重就小了一些。
    座椅加热的耗电量也是非常大的。单只座椅应该在50瓦左右，如果整车座椅都有加热功能且同时开启到最大的话，耗电也是惊人的。

总结：
    众多寄生的设备消耗着发动机的动力，八块钱一升的汽油很多都被它们喝掉，然而他们又是发动机必要的扩充更创造了舒适，为追求安逸的人们带来幸福感。汽车的舒适性都是油耗带来的，越舒适的车，越舒适的配置越耗油。因为，除了车架轮胎这种硬性的构造，其余的一切都是来自发动机的动力提供的。而动力是来自石油，石油则来自地球。我们要有一颗感恩的心，珍惜地球，推崇环保。合理使用这些配置，就可以节约资源，减少排放，造福家园。