現(xiàn)有轎車發(fā)動機(jī)工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)分析解析

1、現(xiàn)有轎車發(fā)動機(jī)工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)分析. 發(fā)動機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu). 發(fā)動機(jī)排量 ：發(fā)動機(jī)排量是發(fā)動機(jī)各汽缸工作容積的總和，一般用升 (L) 表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的 氣體容積，又稱為 單缸排量，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動機(jī)排量 是非常重要的發(fā)動機(jī)參數(shù)， 它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動機(jī)的大小， 發(fā)動機(jī)的許多指標(biāo)都同排氣量密切相 關(guān)。一般來說，排量越大，發(fā)動 機(jī)輸出功率越大。.發(fā)動機(jī)參數(shù)：例如“ L4”“ V6、“ V8、“ W12這些都表示發(fā)動機(jī)汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動機(jī)常用缸數(shù)有3 缸、 4 缸、 6 缸、 8缸、 10 缸、 1 2缸等。一般說來，排量 1 升以下的發(fā)

2、動機(jī)常用 3 缸， 例如 0.8 升的奧拓和福萊爾轎車。排量 1 升至 2.5 升一般為 4 缸發(fā)動 機(jī)，常見的經(jīng)濟(jì)型 轎車以及中檔轎車發(fā)動機(jī)基本都是4 缸。3 升左右的發(fā)動機(jī)一般為 6 缸，比如排量 3.0 升的君威和新雅閣轎車。排量 4 升左右的 發(fā)動機(jī)一般為8缸，比如排量4.7升的北京吉普的JEEP470Q排量5.5升以上的 發(fā)動機(jī)一般用12缸發(fā)動機(jī)，例如排量6升的寶馬760Li就采用V12發(fā)動機(jī)。 在同等缸徑下，通常缸數(shù)越多排量越大， 功率也就越高；而在發(fā)動機(jī)排量相同 的情況下，缸數(shù)越多，缸徑越小， 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速就可以提高，從而獲得較大的提 升功率。. 四沖程發(fā)動機(jī)工作原理當(dāng)前轎車主要使

3、用四沖程發(fā)動機(jī)做功，所以這里給出了四沖程發(fā)動工作原理。進(jìn)氣沖程活塞在曲軸的帶動下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門開啟。在活塞移動過程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內(nèi)形成一定的真空度?？?氣和汽油的混合物 通過進(jìn)氣門被吸入氣缸， 并在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃 混合氣。壓縮沖程進(jìn)氣沖程結(jié)束后，曲軸繼續(xù)帶動活塞由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)。這時(shí)，進(jìn)、 排氣門均 關(guān)閉。隨著活塞移動，氣缸容積不斷減小，氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮， 其壓力和溫度同 時(shí)升高。作功沖程壓縮沖程結(jié)束時(shí)，安裝在氣缸蓋上的火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可 燃混合氣 點(diǎn)燃，火焰迅速傳遍整個燃燒室，同時(shí)放出大量的熱能。燃燒氣體 的體積急劇膨脹，

4、壓力和溫度迅速升高。在氣體壓力的作用下，活塞由上止 點(diǎn)移至下止點(diǎn)，并通過連桿 推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。這時(shí)，進(jìn)、排氣門仍舊關(guān)閉。排氣沖程排氣沖程開始，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，曲軸通過連桿帶動活塞 由下止點(diǎn) 移至上止點(diǎn)，此時(shí)膨脹過后的燃燒氣體 （或稱廢氣 ） 在其自身剩余壓 力和在活塞的推 動下，經(jīng)排氣門排出氣缸之外。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣 行程結(jié)束，排氣門關(guān)閉。三 . 發(fā)動機(jī)分類及其優(yōu)缺點(diǎn)分析發(fā)動機(jī)的分類. 按進(jìn)氣系統(tǒng)工作方式自然吸氣發(fā)動機(jī)：自然吸氣是汽車進(jìn)氣的一種，是在不通過任何增壓器的情況下，大氣壓 將空氣壓 入燃燒室的一種形式。渦輪增壓發(fā)動機(jī)：渦輪增壓，是一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作轉(zhuǎn)產(chǎn)生的廢氣驅(qū)

5、動空氣壓縮機(jī) ）的技 術(shù)。增壓原理發(fā)動機(jī)排渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進(jìn)氣口與 氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進(jìn)氣口與空氣 濾清器管道相連， 排氣口接在進(jìn)氣管上，最后渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和 增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián) 接。這就是一個完整的渦輪增壓裝置。一般來說， 渦輪增壓都是利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室 內(nèi)的渦輪， 渦輪帶動同軸的葉輪， 葉輪壓縮輸送由空氣濾清器管道來的空氣 , 使之增壓之后進(jìn)入氣 缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣的排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也 同步增快，葉輪又壓縮更多的 空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以使 更多的燃料充分燃燒，相

6、應(yīng)的增加燃料 量和調(diào)整一下發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以 實(shí)現(xiàn)增加發(fā)動機(jī)的輸出功率了。三?機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)機(jī)械增壓是指針對自然進(jìn)氣引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會出現(xiàn)進(jìn)氣效率低落的問 題，從最 基本的關(guān)鍵點(diǎn)著手， 也就是想辦法提升進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力， 以 克服氣門干涉阻力， 雖然進(jìn)氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進(jìn)氣 壓力增加的結(jié)果，讓每次氣門 開啟時(shí)間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了，因此 噴油量也能相對增加，讓引擎的工作能 量比增壓之前更為強(qiáng)大。增壓原理由于各類引擎的皮帶盤尺寸差異不大，同時(shí)受限于引擎安裝空間，因此 機(jī)械增壓 器的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于 3,000rpm ，與渦輪增壓器經(jīng)常處于 10,000rpm 以上超

7、高轉(zhuǎn)域的情 形相去甚遠(yuǎn)， 同時(shí)機(jī)械增壓器轉(zhuǎn)速是完全連動于引擎轉(zhuǎn) 速，兩者呈現(xiàn)平起平坐的現(xiàn)象， 形成一組穩(wěn)定之等差數(shù)線，而且增壓器與引 擎之間會互相影響，當(dāng)一方運(yùn)轉(zhuǎn)受阻的時(shí) 候，必定會藉由皮帶傳輸而影響另 一方的運(yùn)作，這就是機(jī)械增壓器的特性。四?雙增壓發(fā)動機(jī)在典型的二級可調(diào)增壓系統(tǒng)中，兩臺渦輪增壓器成串聯(lián)布置。二級 可調(diào)增壓 系統(tǒng)由高壓級增壓器、低壓級增壓器、廢氣流量分配閥和空氣 旁通閥組成。 高壓級增壓器為一個小增壓器，低壓級增壓器為一個大增 壓器。如果增壓壓 比較高，則需要考慮在壓氣機(jī)間對增壓空氣冷卻。.按氣缸排列式所有汽缸均肩并肩排成一個平面，它的缸體和曲軸結(jié)構(gòu)簡單，而且使用 一個汽缸蓋。

8、可用“ L”代表。V型發(fā)動機(jī)就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一起，使兩組汽缸形成有一個夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形的發(fā)動機(jī)。V型發(fā)動機(jī)的高度和長度尺寸小，在汽車上布置起來較為方便。它便于通過擴(kuò)大汽缸直徑來提高排量和功率并且適合于較高的汽缸數(shù)。水平對置發(fā)動機(jī)水平對置發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)活塞平均分布在曲軸兩側(cè)， 在水平方向上左右運(yùn)動。 使發(fā)動機(jī)的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低，車 輛行駛更加平穩(wěn)，發(fā) 動機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相 互抵消，大大降低車輛在行 駛中的振動，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速得到很大提升， 減少噪音。三. 按冷卻方式分. 水冷發(fā)動機(jī)由于水的比熱高，并且在

9、零件與冷卻介質(zhì)間有良好的傳熱性能，因 此現(xiàn)代汽 車發(fā)動機(jī)大多采用水冷卻。采用水作為冷卻介質(zhì)的發(fā)動機(jī)稱為 水冷發(fā)動機(jī)。冷卻 液也就是水，由水泵輸送，流過發(fā)動機(jī)和水散熱器。. 風(fēng)冷發(fā)動機(jī)風(fēng)冷發(fā)動機(jī)，是以空氣作為冷卻介質(zhì)的發(fā)動機(jī)。它在氣缸及缸蓋的 外壁鑄造出一些散熱片，并用冷卻風(fēng)扇使空氣高速吹過散熱片表面，帶 走發(fā)動機(jī) 散出的熱量，使發(fā)動機(jī)冷卻。按燃油供應(yīng)方式分電噴發(fā)動機(jī)電噴發(fā)動機(jī)是采用電子控制裝置，取代傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)（如 化油器）來控制發(fā)動機(jī)的供油過程。如汽油機(jī)電噴系統(tǒng)就是通過各種傳感器 將發(fā)動機(jī)的溫度、空 燃比、油門狀況、發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、曲軸位置、 車輛行駛狀況等信號輸入電 子控制裝置，電子

10、控制裝置根據(jù)這些信號參 數(shù)，計(jì)算并控制發(fā)動機(jī)各氣缸所需要 的噴油量和噴油時(shí)刻，將汽油在一 定壓力下通過噴油器噴入到進(jìn)氣管中霧化。并 與進(jìn)入的空氣氣流混合， 進(jìn)入燃燒室燃燒，從而確保發(fā)動機(jī)和催化轉(zhuǎn)化器始終工 作在最佳狀態(tài)。 這種由電子系統(tǒng)控制將燃料由噴油器噴入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的發(fā) 動機(jī)稱 為電噴發(fā)動機(jī)。?缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)缸內(nèi)直噴（ FSI ）就是直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與進(jìn)氣混合的技術(shù)。噴射壓力也進(jìn)一步提高，使燃油霧化更加細(xì)致，真正實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例 控制噴油并與進(jìn)氣 混合，并且消除了缸外噴射的缺點(diǎn)。 同時(shí)，噴嘴位置、 噴霧形狀、 進(jìn)氣氣流控制， 以及活塞頂形狀等特別的設(shè)計(jì)，使油氣能夠 在整個氣缸內(nèi)充

11、分、均勻的混合，從 而使燃油充分燃燒，能量轉(zhuǎn)化效率 更咼。發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)一?自然吸氣發(fā)動機(jī)?技術(shù)成熟，穩(wěn)定性較高2?動力輸出平順，反映速度快二?渦輪增壓發(fā)動機(jī)1 ?提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣排放2?小排量高功率，能夠提供持續(xù)的動力滯和動力三?機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)相對于渦輪增壓技術(shù)，機(jī)械增壓完全解決了油門響應(yīng)滯后，渦輪遲 輸出突然現(xiàn)象， 達(dá)到瞬時(shí)油門響應(yīng)， 動力隨轉(zhuǎn)速線性輸出， 增 加駕駛性能能效果。此外，在低速高扭、瞬間加速，機(jī)械增壓技術(shù)都優(yōu) 于渦輪增壓技術(shù)。機(jī)械增壓技 術(shù)不需跟發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)連接， 不需要 冷卻，免維護(hù)，工作可靠， 而且壽命長。四?雙增壓發(fā)動機(jī)1 ?應(yīng)用二級增壓系統(tǒng)可以獲得

12、更高的進(jìn)氣壓力，提高發(fā)動機(jī)動力性和 高原適應(yīng) 能力。2?采用二級增壓器，極大地拓寬了增壓系統(tǒng)的流量范圍，可以使柴油機(jī)滿足高功率、大轉(zhuǎn)矩、低油耗的要求。3?采用二級增壓器， 可以對排氣歧管內(nèi)的廢氣壓力及進(jìn)氣管的增壓壓力實(shí)施調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)EGR滿足排放要求。4?二級增壓系統(tǒng)如果采用較小慣量的低壓級增壓器，可以有效的解決系統(tǒng)加速滯后冋題。直列式發(fā)動機(jī)1 . 制造成本較低穩(wěn)定性高低速扭矩特性好燃料消耗少尺寸緊湊V 型發(fā)動機(jī)效率較直列型發(fā)動機(jī)更高?較直列型發(fā)動機(jī)更穩(wěn)定七?水平對置型發(fā)動機(jī)水平對置發(fā)動機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是重心低。由于它的氣缸為“平放”， 不僅降低 了汽車的重心，還能讓車頭設(shè)計(jì)得又扁又低，這些因素都能

13、增 強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定 性。同時(shí)，水平對置的氣缸布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu) , 這使得發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性 比 V 型發(fā)動機(jī)更好，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也是最小。當(dāng)然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。八?水冷發(fā)動機(jī)冷卻效果好冷卻均勻工作可靠不受環(huán)境影響噪聲低九. 風(fēng)冷發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單質(zhì)量輕維護(hù)使用方便對氣候變化適應(yīng)性強(qiáng)起動快不需要散熱器可運(yùn)用于缺水地區(qū)十 . 電噴發(fā)動機(jī)1 ?功率高2 ?省油?噪音低?一次點(diǎn)火率高?能準(zhǔn)確控制混合器的質(zhì)量，保證缸內(nèi)燃料燃燒完全。十A 一 ?缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是油耗量低，升功率大。壓縮比高達(dá) 12, 與同排量的一般發(fā)動機(jī)相比功率與扭矩都提高了

14、10%缺點(diǎn)一?自然吸氣發(fā)動機(jī)跟渦輪增壓發(fā)動機(jī)相比動力上有差距。二?渦輪增壓發(fā)動機(jī)動力輸出反應(yīng)滯后，平順性有待提升。后期保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用不低。在經(jīng)過了增壓之后，發(fā)動機(jī)在工作時(shí)的壓力和溫度都大大升高，因 此發(fā)動機(jī) 壽命會比同樣排量沒有經(jīng)過增壓的發(fā)動機(jī)要短，而且機(jī)械性 能、潤滑性能都會受 到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓 技術(shù)在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用。三?機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)加速效果不是很明顯，與自然吸氣引擎差別不大。會損失發(fā)動機(jī)部分動能，機(jī)械增壓靠皮帶帶動，歸根到底驅(qū)動力還是 引擎。高轉(zhuǎn)速時(shí)會產(chǎn)生大量的摩擦，影響到轉(zhuǎn)速的提高，噪音大。四?雙增壓發(fā)動機(jī)需要較大的空間2 ?價(jià)格比較昂貴EGF率控制不如可變增壓系統(tǒng)控制靈活在高轉(zhuǎn)速時(shí)相對于可變增壓系統(tǒng)油耗偏高五. 直列型發(fā)動機(jī)功率較低，難以適合配備 6 缸以上的汽車。六. V 型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2 . 成本咼水平對置型發(fā)動機(jī)1. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。橫置的氣缸因?yàn)橹亓Φ脑?，會使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不 到充分的 潤滑。護(hù)養(yǎng)成本咼。機(jī)體較寬，不利于布局?；钊椒胖煤推渥陨碇亓Φ淖饔茫渌酵颠\(yùn)行中的頂部和底 部與缸套 的摩擦程度就不一樣，這會使得缸套的上下兩個內(nèi)面出現(xiàn) 不同的磨損，底部會磨 損的要多一些。6?水平對置能夠抵消橫向的振動，只是一種理想狀況，如果由于積碳等原因?qū)е?/p>