發(fā)動機(jī)構(gòu)造和原理

汽車構(gòu)造

第一節(jié)

發(fā)動機(jī)的分類

發(fā)動機(jī)：將某一種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器按照所用燃料分類

內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。特點(diǎn)：

汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn)；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。)

按照行程分類

內(nèi)燃機(jī)按照完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)和二行程內(nèi)燃機(jī)。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動四個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四行程內(nèi)燃機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)廣泛使用四行內(nèi)燃機(jī)3）按照冷卻方式分類

內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動機(jī)。水冷發(fā)動機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動機(jī)是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)。4)按照氣缸數(shù)目分類

內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機(jī)和多缸發(fā)動機(jī)。僅有一個氣缸的發(fā)動機(jī)稱為單缸發(fā)動機(jī)；有兩個以上氣缸的發(fā)動機(jī)稱為多缸發(fā)動機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。(5)按照氣缸排列方式分類

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)動機(jī)的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機(jī)，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機(jī)。6)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類

內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動機(jī)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。

四沖程發(fā)動機(jī)工作原理

一、單缸汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)二、發(fā)動機(jī)常用基本術(shù)語

1.

上止點(diǎn)

活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動時，當(dāng)活塞向上運(yùn)動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為上止點(diǎn)。

2.

下止點(diǎn)

活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動時，當(dāng)活塞向下運(yùn)動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點(diǎn)。

3.

活塞行程

活塞從一個止點(diǎn)到另一個止點(diǎn)移動的距離，即上、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°。

4.

曲柄半徑

曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心程為曲柄半徑的兩倍，即s=2R。之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊?.

氣缸工作容積

活塞從一個止點(diǎn)運(yùn)動到另一個止點(diǎn)所掃過的容積，稱為氣缸工作容積。1.

壓縮比

壓縮比是發(fā)動機(jī)中一個非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用ε表示。

式中：Va－氣缸總?cè)莘e；

Vh－氣缸工作容積；

Vc－燃燒室容積；

通常汽油機(jī)的壓縮比為6～10，柴油機(jī)的壓縮比較高，一般為16～22

[U]工作循環(huán)

每一個工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個工作循環(huán)三、四行程汽油機(jī)工作原理

四行程汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是按進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的。

1)

進(jìn)氣行程

由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，這時排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。進(jìn)氣過程開始時，活塞位于上止點(diǎn)，氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣，因此，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運(yùn)動到下止點(diǎn)。在進(jìn)氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門等阻力影響，進(jìn)氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機(jī)件加熱的影響，溫度達(dá)到370～400K。實(shí)際汽油機(jī)的進(jìn)氣門是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前打開，并且延遲到下止點(diǎn)之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。

2)

壓縮行程

曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，這時進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時壓縮行程結(jié)束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達(dá)0.6～1.2MPa，溫度可達(dá)600～700K。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發(fā)動機(jī)功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點(diǎn)燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機(jī)過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機(jī)件損壞。輕微爆燃是允許的，但強(qiáng)烈爆燃對發(fā)動機(jī)是很有害的，汽油機(jī)的壓縮比一般為ε＝6～10。

(3)作功行程

作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進(jìn)氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(diǎn)(即點(diǎn)火提前角)位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達(dá)3～5MPa，最高溫度可達(dá)2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械功，除了用于維持發(fā)動機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余用于對外作功。隨著活塞向下運(yùn)動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運(yùn)動到下止點(diǎn)時，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K

(4)排氣行程

可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點(diǎn)再向上止點(diǎn)運(yùn)動時，繼續(xù)把廢氣強(qiáng)制排出到大氣中去，活塞越過上止點(diǎn)后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實(shí)際汽油機(jī)的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.105～0.115MPa，溫度約為900～1200K。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，又開始了下一個新的循環(huán)過程。可見四行程汽油機(jī)經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。

發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造

發(fā)動機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動機(jī)，還是二行程發(fā)動機(jī)；無論是單缸發(fā)動機(jī)，還是多缸發(fā)動機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。（2）

曲柄連桿機(jī)構(gòu)

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并從曲軸對外輸出動力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動。

配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從