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汽车的心脏!带你了解发动机的基本构造及分类

汽车实用知识 2017-12-15 10:29:41 阅读:

汽车发动机是为汽车提供动力的装置,是汽车的心脏,决定着汽车的动力性、经济性和环保性。根据动力来源不同,汽车发动机可分为柴油发动机、汽油发动机、电动汽车电动机以及混合动力等。

常见的汽油机和柴油机都属于往复活塞式内燃机,是将燃料的化学能转化为活塞运动的机械能并对外输出动力。汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴油机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好。

汽车的心脏!带你了解发动机的基本构造及分类

内燃机分类

按进气系统的工作方式可分为自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压四个类型。

按活塞运动方式可分为往复活塞式内燃机和旋转活塞式发动机两种。

按气缸排列型式分直列发动机,V型发动机、W型发动机和水平对置发动机等。

按气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。现代汽车多采用三缸,四缸、六缸、八缸发动机。

按冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机冷却均匀,工作可靠,冷却效果好,被广泛应用于现代车用发动机。

按冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。

按燃油供应方式分类:化油器发动机和电喷发动机以及缸内直喷发动机。

汽车的心脏!带你了解发动机的基本构造及分类

结构

发动机是由曲柄连杆机构和配气机构两大机构,以及冷却、润滑、点火、燃料供给、启动系统等五大系统组成。主要部件有气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等。往复活塞式内燃机的工作腔称作汽缸,汽缸内表面为圆柱形。在汽缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接,连杆的另一端则与曲轴相连,曲轴由气缸体上的轴承支承,可在轴承内转动,构成曲柄连杆机构。活塞在汽缸内作往复运动时,连杆推动曲轴旋转。反之,曲轴转动时,连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动,并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。曲轴每转一周,活塞上、下各运行一次,汽缸的容积在不断的由小变大,再由大变小,如此循环不已。汽缸的顶端用汽缸盖封闭。汽缸盖上装有进气门和排气门。通过进、排气门的开闭实现向汽缸内充气和向汽缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴驱动。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮驱动。

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曲柄连杆机构

在做功行程时,曲柄连杆机构将燃料燃烧以后产生的气体压力,经过活塞、连杆转变为曲轴旋转的转矩;然后,利用飞轮的惯性完成进气、压缩、排气3个辅助行程。曲柄连杆机构由气缸体曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组3部分组成。

配气机构

配气机构的作用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求,及时地开启和关闭进、排气门,使可燃混合气(汽油发动机)或新鲜空气(柴油发动机)进入气缸,并将废气排入大气。

燃油供给系统

汽油发动机燃料系的作用是根据发动机不同工作情况的需要,将纯净的空气和汽油配制成适当比例的可燃混合气,送入各个气缸进行燃烧后所产生的废气排入大气中。

点火系统

在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系。传统点火系统由蓄电池、发电机、点火线圈,分电器、火花塞等组成。普通式和传统式点火系统类似,只是用电子元件取代了分电器。电子点火式全部是全电子点火系统,完全取消了机械装置,由电子系统控制点火时刻,包括蓄电池、发电机、点火线圈、火花塞和电子控制系统等。

冷却系统

冷却系统将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷式冷却系统由水套、水泵、散热器、风扇、节温器等组成。风冷式由风扇和散热片等组成。

润滑系统

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系统由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器等组成。

起动系统

要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置,称为发动机的起动系。它由起动机及其附属装置组成。

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性能指标

发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点,并作为评价各类发动机性能优劣的依据。发动机的性能指标主要有:动力性指标、经济性指标、环境指标、可靠性指标和耐久性指标。

动力性指标:动力性指标是表征发动机做功能力大小的指标,一般用发动机的有效扭转矩、有效功率、发动机转速等作为评价指标。

经济性指标:发动机经济性指标一般用有效燃油消耗率表示。发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量(以g为单位)称为有效燃油消耗率.

环境指标:汽车排放标准和汽车噪声水平。中国机动车辆噪声标准(GB/T 18697—2002)中规定,轿车的噪声不得大于79dB(A)。

可靠性指标和耐久性指标:可靠性指标是表示发动机在规定的使用条件下,在规定的时间内,正常持续工作能力的指标。可靠性有多种评价方法,如首次故障行驶里程、平均故障间隔里程等。耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。

发动机万有特性:汽车发动机的工况能在很广泛的范围内变化。当发动机的工况(即功率和转速)发生变化时,其性能(包括动力性、经济性、排放性和噪声等)也随之改变。发动机性能指标随运行工况而变化的关系称为发动机万有特性。

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发动机技术

智能可变配气正时系统(VVT-i)是丰田独有的发动机技术,通过调整凸轮轴转角以获得最佳的配气正时。

连续可变的气门正时系统(CVVT)是韩国在VVT-i和i-VTEC的基础上研发而来,通过控制气门的开闭使燃料燃烧更充分。

可变气门配气相位和气门升程电子控制系统(VTEC)由本田汽车开发的VTEC现已演变成i-VTEC。在中低速和高速会用两组不同的气门驱动凸轮,还可以控制气门的开启时间和提升程度,即改变进气量和排气量。

缸内直喷分层燃烧(FSI)将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室。通过对燃烧室内部形状的设计,使火花塞周围会有较浓的混合气,而其他区域则是较稀的混合气,保证了在顺利点火的情况下尽可能地实现稀薄燃烧。

可变排量发动机(MDS)可在4缸和8缸模式间自动转换。

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