2.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、基本結(jié)構(gòu)及術(shù)語(yǔ)

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、基本結(jié)構(gòu)及術(shù)語(yǔ)李鴻強(qiáng)課前提問(wèn)：汽車的心臟是什么？汽車為什么能動(dòng)起來(lái)，能方便人們的生活？汽車加油站都提供哪些汽車燃料？這些燃料是給誰(shuí)的？知道汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有哪些類型嗎？發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力源。迄今為止除為數(shù)不多的電動(dòng)汽車外，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是熱能動(dòng)力裝置，或簡(jiǎn)稱熱機(jī)。在熱機(jī)中借助工質(zhì)的狀態(tài)變化將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。其功用是將液體或氣體的化學(xué)能通過(guò)燃燒后轉(zhuǎn)化為熱能，再把熱能通過(guò)膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并對(duì)外輸出動(dòng)力。汽車的動(dòng)力來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺l(fā)射普通火車汽車 熱機(jī)有內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)兩種。內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、

2、質(zhì)量輕和容易起動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，內(nèi)燃機(jī)尤其是活塞式內(nèi)燃機(jī)被極其廣泛地用作汽車動(dòng)力。 發(fā)動(dòng)機(jī)-熱機(jī)二、活塞式內(nèi)燃機(jī)的分類按活塞運(yùn)動(dòng)方式：1.往復(fù)活塞式2.旋轉(zhuǎn)活塞式往復(fù)活塞式 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)要通過(guò)曲軸連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)、擺盤機(jī)構(gòu)、搖臂機(jī)構(gòu)等，轉(zhuǎn)換為功率輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種內(nèi)燃機(jī)熱具有效率高、體積小、質(zhì)量輕和功率大等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在技術(shù)比較成熟。但是該種內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，尤其是一套復(fù)雜的氣門控制機(jī)構(gòu)。且由于活塞組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)慣性力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即隨轉(zhuǎn)速的提高，軸承上的慣性負(fù)荷顯著增加，并由于慣性力的不平衡而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)活塞式 燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞旋轉(zhuǎn)

3、以產(chǎn)生動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。動(dòng)力由主軸輸出。自1876年德國(guó)人N.A.奧托發(fā)明往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)后，人們就曾試圖創(chuàng)制轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)，但都因轉(zhuǎn)子密封問(wèn)題而失敗。雖然旋轉(zhuǎn)活塞式泵和壓縮機(jī)等已獲得應(yīng)用，但是旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)直到1954年聯(lián)邦德國(guó)工程師F.汪克爾在密封技術(shù)上有了突破之后才得以實(shí)現(xiàn)。他于1957年制成第一臺(tái)旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，有人稱之為汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。它經(jīng)過(guò)改進(jìn)具有功率高、振動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕小等優(yōu)點(diǎn)。但這種發(fā)動(dòng)機(jī)只適用于高轉(zhuǎn)速，因燃料經(jīng)濟(jì)性差低速性能不佳，排氣性能也不太理想，故未能廣泛使用。至80年代僅用在個(gè)別型號(hào)轎車以及極少數(shù)直升飛機(jī)、雪橇和舷外機(jī)上。根據(jù)所用燃料種類根據(jù)所用燃料種類，活塞式

4、內(nèi)燃機(jī)主要分為汽油機(jī)、柴油機(jī)和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)三類。1.以汽油和柴油為燃料的活塞式內(nèi)燃機(jī)分別稱作汽油機(jī)和柴油機(jī)。2.使用天然氣、液化石油氣和他氣體燃料的活塞式內(nèi)燃機(jī)稱作氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)按冷卻方式的不同 按冷卻方式的不同，活塞式內(nèi)燃機(jī)分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。以水或冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱作水冷式內(nèi)燃機(jī)，而以空氣為冷卻介質(zhì)的則稱作風(fēng)冷式內(nèi)燃機(jī)。按冷卻方式的不同冷卻液按行程數(shù)分類 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)還按其在一個(gè)工作循環(huán)期間活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程數(shù)進(jìn)行分類。活塞式內(nèi)燃機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，便對(duì)外作功一次，不斷地完成工作循環(huán)，才使熱能連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)：在一個(gè)工作循環(huán)中活塞往復(fù)四個(gè)行程

5、的內(nèi)燃機(jī)二沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。活塞往復(fù)兩個(gè)行程便完成一個(gè)工作循環(huán)在一個(gè)工作循環(huán)期間活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程數(shù)按氣缸數(shù)目 按照氣缸數(shù)目分類可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。按照氣缸數(shù)目分類按照氣缸排列方式不同 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)單列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī) 雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾

6、角180(一般為90)稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，若兩列之間的夾角=180稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。按進(jìn)氣狀態(tài)不同 按進(jìn)氣狀態(tài)不同，活塞式內(nèi)燃機(jī)還可分為增壓和非增壓兩類。若進(jìn)氣是在接近大氣狀態(tài)下進(jìn)行的，則為非增壓內(nèi)燃機(jī)或自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)；若利用增壓器將進(jìn)氣壓力增高，進(jìn)氣密度增大，則為增壓內(nèi)燃機(jī)。增壓可以提高內(nèi)燃機(jī)功率。按進(jìn)氣狀態(tài)不同拓展了解目前，應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為水冷、四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中汽油機(jī)用于轎車和輕型客、貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動(dòng)機(jī)多為柴油機(jī)。少數(shù)轎車和輕型客、貨車發(fā)動(dòng)機(jī)也有用柴油機(jī)的。以風(fēng)冷或二沖程活塞式內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車為數(shù)不多。特別是從20世紀(jì)80年代起，在世界范圍內(nèi)，

7、就不再有以二沖程活塞式內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的轎車了。三、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語(yǔ)1、基本結(jié)構(gòu)1、基本結(jié)構(gòu)氣缸：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔，氣缸內(nèi)表面為圓柱形。 活塞：在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)活塞銷與連桿的一端鉸接。連桿：一端與活塞銷連接，另一端則與曲軸相連，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。氣缸蓋、進(jìn)氣門和排氣門氣缸蓋：氣缸的頂端起封閉作用。進(jìn)氣門和排氣門：裝在氣缸蓋上。進(jìn)、排氣門是頭朝下尾朝上倒掛在氣缸頂端的。通過(guò)進(jìn)、排氣門的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)向氣缸內(nèi)充氣和向氣缸外排氣。凸輪軸 凸輪軸：控制進(jìn)、排氣門的開(kāi)閉。凸輪軸由曲軸通過(guò)齒形帶或齒輪或鏈條驅(qū)動(dòng)。進(jìn)、排氣門和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機(jī)構(gòu)。通常稱這種結(jié)構(gòu)形

8、式的配氣機(jī)構(gòu)為頂置氣門配氣機(jī)構(gòu)。整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)：當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿便推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。工作腔的容積也在不斷的由最小變到最大，再由最大變到最小，如此循環(huán)不已?，F(xiàn)代汽車內(nèi)燃機(jī)無(wú)一例外地都采用頂置氣門配氣機(jī)構(gòu)。構(gòu)成氣缸的零件稱作氣缸體，支承曲軸的零件稱作曲軸箱，氣缸體與曲軸箱的連鑄體稱作機(jī)體。整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)：當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿便推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。工作腔的容積也在不斷的由最小變到最大，再由最大變到最小，如此循環(huán)不已。現(xiàn)代汽車內(nèi)燃機(jī)無(wú)一例外地都采用頂置氣門配氣機(jī)構(gòu)。構(gòu)成氣缸的零件稱作氣缸體，支承曲軸的零件稱作曲軸箱，氣缸體與曲軸箱的連鑄體稱作機(jī)體。2、基本術(shù)語(yǔ)（1）工作循環(huán) 活塞式內(nèi)燃機(jī)

9、的工作循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣等四個(gè)工作過(guò)程組成的封閉過(guò)程。周而復(fù)始地進(jìn)行這些過(guò)程，內(nèi)燃機(jī)才能持續(xù)地做功。（2）上、下止點(diǎn)上、下止點(diǎn)活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點(diǎn)；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點(diǎn)。在上、下止點(diǎn)處，活塞的運(yùn)動(dòng)速度為零。 上、下止點(diǎn)間的距離 S 稱為活塞行程。曲軸的回轉(zhuǎn)半徑 R 稱為曲柄半徑。曲軸每回轉(zhuǎn)一周，活塞移動(dòng)兩個(gè)活塞行程。對(duì)于氣缸中心線通過(guò)曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)燃機(jī)，其 S2R 。（3）活塞行程（4）氣缸工作容積上、下止點(diǎn)間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積。（5）內(nèi)燃機(jī)排量?jī)?nèi)燃機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機(jī)排量。（6）燃燒室容積活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。（7）氣缸總?cè)莘e氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總?cè)莘e。（8）壓縮比 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比 e 。 壓縮比的大小表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。（9）工況 內(nèi)燃機(jī)在某一時(shí)刻的運(yùn)行狀況簡(jiǎn)稱工況，以該時(shí)刻內(nèi)燃機(jī)輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速