汽車發(fā)動(dòng)機(jī)概述

1、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義發(fā)動(dòng)機(jī)的定義發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)將燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，包括活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)（主要用于航空方面） 外燃機(jī)外燃機(jī)燃料在機(jī)器外部燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，包括蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)和熱氣機(jī)等 汽車的汽車的心臟心臟現(xiàn)代汽車大多使用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。它將燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)部進(jìn)行燃燒，把產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能發(fā)動(dòng)機(jī)的分類發(fā)動(dòng)機(jī)的分類按活塞運(yùn)動(dòng)方式分往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式按燃料的使用分汽油機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)按完成一個(gè)工作循環(huán)所需行程數(shù)分四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程二沖程按冷卻方式分水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷式發(fā)

2、動(dòng)機(jī)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī) 風(fēng)冷系與水冷系比較，其結(jié)構(gòu)簡單、使用和維修方便；由于發(fā)動(dòng)機(jī)與空氣之間溫差較大，故風(fēng)冷系的散熱能力對氣溫變化不敏感。但風(fēng)冷系還存在著冷卻不夠可靠，消耗功率大和噪聲大等缺點(diǎn)，目前在汽車上應(yīng)用不如水冷系普遍 按氣缸數(shù)及排列方式分單缸發(fā)動(dòng)機(jī)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)單列式發(fā)動(dòng)機(jī)V型發(fā)動(dòng)機(jī)對置式發(fā)動(dòng)機(jī)單缸多缸單列式對置式V型基本術(shù)語基本術(shù)語上止點(diǎn)上止點(diǎn)活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，一般指活塞上行到最高位置，一般用英文縮寫詞TDC表示。下止點(diǎn)下止點(diǎn)活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，一般指活塞下行到最低位置，一般用英文縮寫詞BDC表示。上止點(diǎn)下止點(diǎn)活塞行程（活塞行程（S）上、下止點(diǎn)間的距離曲柄半徑（曲柄半徑（

3、R）與連桿下端（即連桿大頭）相連的曲柄銷中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心的距離（mm）。 顯然，S=2R。曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞移動(dòng)兩個(gè)行程。氣缸工作容積氣缸工作容積V Vh h活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積(L)?；钊麖纳现裹c(diǎn)到下止點(diǎn)所讓出的空間容積(L)。 Vh =D 2S/4106 式中 D氣缸直徑,mm。燃燒室容積燃燒室容積V Vc c活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e（L）。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即 Va= Vh + Vc燃燒室容積氣缸工作容積氣缸總?cè)莘e氣缸總?cè)莘eV Va a發(fā)動(dòng)機(jī)排量發(fā)動(dòng)機(jī)排量( (V VL L) )： 發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和

4、（L）。設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)為i，則 VL = Vh i氣缸總?cè)莘e氣缸總?cè)莘e壓縮比壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，即 =Va/Vc=1+Vh/Vc它表示活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)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。一般車用汽油機(jī)的壓縮比為710，柴油機(jī)的壓縮比為1522。四沖程汽油機(jī)工作原理四沖程汽油機(jī)工作原理 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程是周期性地將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程是周期性地將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程。每經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程一次，稱為每經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程一次，稱為一個(gè)工作循環(huán)一個(gè)工作循環(huán)，曲

5、軸，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次完成一個(gè)工作循環(huán)。旋轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次完成一個(gè)工作循環(huán)。進(jìn)氣行程進(jìn)氣行程壓縮行程壓縮行程作功作功行程行程排氣行程排氣行程進(jìn)氣門開啟進(jìn)氣門開啟排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞下行活塞下行進(jìn)氣行程進(jìn)氣行程 活塞由曲軸帶動(dòng)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊锨蝗莘e增大，在真空吸力的作用下，經(jīng)過濾清的空氣與汽油形成混合氣，經(jīng)進(jìn)氣門被吸入氣缸，至活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門關(guān)閉，停止進(jìn)氣，進(jìn)氣行程結(jié)束。壓縮壓縮行程行程 活塞在曲軸的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞上腔容積不斷減小，混合氣被壓縮，至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，壓縮行程結(jié)束。氣體壓力和

6、溫度同時(shí)升高，混合氣進(jìn)一步混合，形成可燃混合氣。此時(shí)，氣缸內(nèi)壓力為6001500kPa,溫度600800K ,遠(yuǎn)高于汽油的點(diǎn)燃溫度, 很容易點(diǎn)燃。進(jìn)氣門關(guān)閉進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞上行活塞上行作功作功行程行程 壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花,點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，并迅速著火燃燒，氣體產(chǎn)生高溫、高壓，推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過連桿驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)向外輸出作功。進(jìn)氣門關(guān)閉進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞下行活塞下行排氣排氣行程行程 在作功行程終了時(shí)，排氣門被打開，活塞在曲軸的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸，至活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)

7、，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。進(jìn)氣門關(guān)閉進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門開啟排氣門開啟活塞上行活塞上行四沖程柴油機(jī)工作原理四沖程柴油機(jī)工作原理 1.進(jìn)氣行程 曲軸帶動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門開啟， 排氣門關(guān)閉，氣缸內(nèi)活塞上腔容積逐漸增大，形成真空 度，在真空吸力作用下，新鮮空氣被吸入氣缸。 2.壓縮行程 曲軸帶動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門開啟， 排氣門關(guān)閉，氣缸內(nèi)活塞上腔容積逐漸減小，空氣被壓 縮，壓力、溫度升高。 3.作功行程 壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣。因?yàn)榇藭r(shí)氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃溫度(約500K左右)，柴油自行著火

8、燃燒，且以后的一段時(shí)間內(nèi)邊噴邊燃燒，氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇升高，推動(dòng)活塞下行作功。 4.排氣行程 在作功終了時(shí)，排氣門被打開，曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸。 汽油機(jī)柴油機(jī)汽油與空氣缸外混合，進(jìn)入氣缸形成可燃混合氣進(jìn)入氣缸的是純空氣電火花點(diǎn)燃混合氣（點(diǎn)燃式）高溫氣體加熱柴油燃燒（壓燃式）有點(diǎn)火系無點(diǎn)火系無噴油器有噴油器汽油機(jī)與柴油機(jī)汽油機(jī)與柴油機(jī)的主要區(qū)別的主要區(qū)別兩兩大大機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)五五大大系系統(tǒng)統(tǒng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

9、曲柄連桿機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力傳遞曲柄連桿機(jī)構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完系統(tǒng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)部分。成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)部分。在作功沖程中，它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能通過活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)、曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，對外輸出動(dòng)力；在其它沖程中，則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性、通過連桿帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，為下一次作功創(chuàng)造條件。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用是提供燃燒場所，把燃料燃燒后氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，不斷輸出動(dòng)力。 （1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩 （2）將活塞的

10、往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)由機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組組三部分組成。飛輪活塞連桿曲軸活塞的直線運(yùn)動(dòng)曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對外輸出動(dòng)力配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu) 配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)每一氣缸內(nèi)按照發(fā)動(dòng)機(jī)每一氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時(shí)開所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮充量得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出；在壓縮與作功行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機(jī)而言是汽油和空氣的棍合氣，對于柴油機(jī)而言是純空氣。 各式配氣機(jī)構(gòu)中，按其功用都可

11、分為氣門氣門組和氣門傳動(dòng)組組和氣門傳動(dòng)組兩大部分。氣門組包括氣門及與之相關(guān)聯(lián)的零件，其組成與配氣機(jī)構(gòu)的型式基本無關(guān)。氣門傳動(dòng)組是從正時(shí)齒輪開始至推動(dòng)氣門動(dòng)作的所有零件，其組成視配氣機(jī)構(gòu)的形式而有所不同，它的功用是定時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門使其開閉。凸輪軸進(jìn)、排氣門凸輪軸正時(shí)齒輪曲軸正時(shí)齒輪進(jìn)氣排氣燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng) 汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油把柴油和空氣分別供入氣缸和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。燃料供給廢氣排

12、出冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 冷卻系的功用是將受熱零將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作度狀態(tài)下工作。 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系有風(fēng)冷和水冷之分。以空氣為冷卻介質(zhì)的冷卻系稱為風(fēng)冷系；以冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱為水冷系。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)降溫 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，很多傳動(dòng)零件都是在很小的間隙下作高速相對運(yùn)動(dòng)的，如曲軸主軸頸與主軸承，曲柄銷與連桿軸承，凸輪軸頸與凸輪軸承，活塞、活塞環(huán)與氣缸壁面，配氣機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副及傳動(dòng)齒輪副等。盡管這些零件的工作表面都經(jīng)過精細(xì)的加工，但放大來看這些表面卻是凹凸不平的。 潤滑系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)

13、連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠、溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C(jī)油續(xù)不斷地把數(shù)量足夠、溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C(jī)油輸送到全部傳動(dòng)件的摩擦表面，并在摩擦表輸送到全部傳動(dòng)件的摩擦表面，并在摩擦表面之間形成油膜，實(shí)現(xiàn)液體摩擦。從而減小面之間形成油膜，實(shí)現(xiàn)液體摩擦。從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機(jī)件磨損，摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機(jī)件磨損，以達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性和耐久性的目以達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性和耐久性的目的。的。 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑、冷卻、清洗 在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為

14、點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。成。 點(diǎn)火系統(tǒng)的基本裝置包含了電源 、點(diǎn)火系統(tǒng)（電瓶）、點(diǎn)火觸發(fā)裝置、點(diǎn)火正時(shí)控制裝置、高壓產(chǎn)生器（高壓線圈）、高壓電分配裝置（分電盤）、高壓導(dǎo)線及火花塞?，F(xiàn)代的點(diǎn)火提前裝置則已改由引擎管理電腦所控制，電腦收集引擎轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣歧管壓力或空氣流量、節(jié)氣門位置、電瓶電壓、水溫、爆震等訊號(hào)，算出最佳點(diǎn)火正時(shí)提前角度，再發(fā)出點(diǎn)火訊號(hào)，達(dá)到控制點(diǎn)火正時(shí)的目的。點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣 要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。 起動(dòng)系統(tǒng)由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、起動(dòng)繼電器、起動(dòng)機(jī)等組成。起動(dòng)系統(tǒng)的