汽車發(fā)動機的總體構(gòu)造和工作原理

1、汽車發(fā)動機原理與維修汽車發(fā)動機原理與維修第一章第一章汽車發(fā)動機的總體構(gòu)造和工作原理汽車發(fā)動機的總體構(gòu)造和工作原理 第一節(jié)第一節(jié)汽車發(fā)動機的類型汽車發(fā)動機的類型任務(wù)1：內(nèi)燃機的分類任務(wù)2：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機分類任務(wù)3：發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)組成任務(wù)任務(wù)1 1：內(nèi)燃機的分類：內(nèi)燃機的分類知識點1往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介知識點2轉(zhuǎn)子發(fā)動機簡介 (1)(1)優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： 優(yōu)點：優(yōu)點：這種內(nèi)燃機具有熱效率高、體積小、質(zhì)量輕和功率大等一系列優(yōu)點，現(xiàn)在技術(shù)比較成熟。缺點：缺點：該種內(nèi)燃機機構(gòu)復(fù)雜，且由于活塞組的往復(fù)運動容易造成發(fā)動機慣性力的不平衡而產(chǎn)生強烈的振動。知識點知識點1 1往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介往復(fù)活塞式內(nèi)燃

2、機簡介 （Reciprocating engine)知識點知識點1 1往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介 （Reciprocating engine) (2)(2)組成：組成：往復(fù)式內(nèi)燃機由兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成 。知識點知識點1 1往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介 （Reciprocating engine) (3)(3)工作原理：工作原理：往復(fù)式內(nèi)燃機一般是利用汽油、柴油或者氣體燃料燃燒產(chǎn)生壓力的，利用壓力推動活塞運動通過連桿、曲軸等，將壓力轉(zhuǎn)換為功率?；钊倪@種直線運動通過連桿和曲軸轉(zhuǎn)換成圓周運動。

3、向外輸出動力。 往復(fù)式發(fā)動機由于活塞在汽缸中做往復(fù)直線運動而得名，往復(fù)式發(fā)動機最早是在蒸汽機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的往復(fù)式發(fā)動機由于活塞在汽缸中做往復(fù)直線運動而得名，往復(fù)式發(fā)動機最早是在蒸汽機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。知識點知識點1 1往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介（視頻）往復(fù)活塞式內(nèi)燃機簡介（視頻） （Reciprocating engine) 知識點知識點2 2 轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介 （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotary Engine）（1 1）特點：）特點：相對活塞往復(fù)式的傳統(tǒng)內(nèi)燃機，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)要簡單很多，在往復(fù)活塞內(nèi)燃機中安裝的曲柄

4、連桿機構(gòu)、配氣相位機構(gòu)等，在轉(zhuǎn)子發(fā)動機上都沒有，因此也造就了其體積小、重量輕的特點。 知識點知識點2 2 轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介 （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotary Engine）（2 2）組成：）組成：轉(zhuǎn)子發(fā)動機主要由轉(zhuǎn)子外殼、轉(zhuǎn)子、側(cè)邊外殼、偏心軸、氣封等部件構(gòu)成。 缸體內(nèi)部空間總是被分成三個工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動這些工作室也在運動。依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進氣、壓縮、作功（燃燒）和排氣四個過程。 轉(zhuǎn)子外殼通常由鋁合金制造，它相當(dāng)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機的缸體，內(nèi)部呈“8”字形，內(nèi)表面有特殊的電鍍涂層以增強其耐磨性，通常在外殼的一

5、側(cè)設(shè)計有進氣口和排氣口，在另一側(cè)則安裝有火花塞。 知識點知識點2 2 轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介 （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotary Engine）（3 3）工作原理：）工作原理：三角轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，可以完成三次進氣、壓縮、做功、排氣的過程，也就是做功三次，而偏心軸則已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了三周，也就是說曲軸與三角轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比為3:1。MAZDA公司轉(zhuǎn)子發(fā)動機用于運動型RX系列轎車 知識點知識點2 2 轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介（視頻）轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機簡介（視頻） （Wankel EngineWankel Engine、Rotary EngineRotar

6、y Engine）知識點1按燃料不同分類知識點2按循環(huán)沖程數(shù)不同分類知識點3按冷卻方式不同分類知識點4按氣缸數(shù)不同分類知識點5按著火方式不同分類知識點6按進氣方式不同分類知識點7按轉(zhuǎn)速范圍不同分類知識點8按汽缸排列形式不同分類任務(wù)任務(wù)2 2：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機分類：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機分類知識點1按燃料不同分類 汽油機（Gasoline engine） 柴油機（Diesel engine) 其它燃料發(fā)動機（Alternative engine)（1）.汽油機（Gasoline engine） 汽油發(fā)動機是以汽油作為燃料，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成動能的的發(fā)動機。由于汽油粘性小，蒸發(fā)快，可以用汽油噴射系統(tǒng)將汽油噴入

7、氣缸，經(jīng)過壓縮達到一定的溫度和壓力后，用火花塞點燃，使氣體膨脹做功。汽油機的特點是轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、造價低廉、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用維修方便。汽油機在汽車上，特別是小型汽車上大量使用。知識點1按燃料不同分類（1）.汽油機（Gasoline engine）（2）.柴油機（Diesel engine) 柴油發(fā)動機的氣缸中的混合氣是壓燃的，而非點燃的。柴油發(fā)動機工作時，進入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點的時候，溫度可以達到500-700，壓力可以達到4050個大氣壓。 活塞接近上止點時，供油系統(tǒng)的噴油嘴以極高的壓力在極短的時間內(nèi)向氣缸燃燒室噴射燃油，柴油形成細(xì)微的油粒，與高壓高溫的空氣混合，可

8、燃混合氣自行燃燒，猛烈膨脹產(chǎn)生爆發(fā)力，推動活塞下行做功，此時溫度可達1900-2000，壓力可達60-100個大氣壓，產(chǎn)生的扭矩很大，所以柴油發(fā)動機廣泛的應(yīng)用于大型柴油設(shè)備上（2）.柴油機（Diesel engine)（3）.其它燃料發(fā)動機（Alternative engine) BMW在法國的Miramas高速試車場上向世人證明，氫不僅僅能夠為火箭和宇宙飛船提供最高性能的動力：采用內(nèi)燃發(fā)動機的氫動力汽車創(chuàng)造的9項世界記錄為氫燃料汽車的真正潛力提供了清晰的證據(jù)。 H2R的“心臟”基本上是以BMW頂級的6升12缸發(fā)動機為基礎(chǔ)而開發(fā)的。 通過對發(fā)動機管理系統(tǒng)以及氣/油混合部件進行相應(yīng)的改造，使用氫

9、氣作為燃料為汽車提供動力的目標(biāo)得以實現(xiàn)。 H2R昂燃料分視屏知識點2按循環(huán)沖程數(shù)不同分類 二沖程（Twostroke） 四沖程（Fourstroke) 優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： 優(yōu)點：優(yōu)點：二沖程發(fā)動機更加輕便，簡易，制造成本低廉。缺點：缺點：二沖程發(fā)動機會產(chǎn)生很多污染，污染來自兩方面。第一是潤滑油的燃燒。第二條原因是每當(dāng)往燃燒室注入大量新空氣/燃料時，它們中的一些便從排氣口泄露了。（1）.二沖程發(fā)動機（1）.二沖程發(fā)動機原理與結(jié)構(gòu)：原理與結(jié)構(gòu)：第一個行程：活塞從上止點到下止點。完成兩個動作1.火花塞點火，做功排氣2.關(guān)閉進氣，把混合氣從活塞下部壓入曲軸箱，從活塞上部再進入汽缸第二個行程：活塞從下止點

10、到上止點。完成兩個動作1.關(guān)閉所有進排氣，壓縮混合氣。2.完成一個做功循環(huán)需要活塞運動兩個行程，所以叫二沖程。 特點與原理：特點與原理：四沖程發(fā)動機每個工作循環(huán)是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成，而四沖程發(fā)動機要完成一個工作循環(huán)，活塞在氣缸內(nèi)需要往返4個行程（即曲軸轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)）。（2）.四沖程發(fā)動機四沖程 vs. 二沖程四沖程二沖程工作循環(huán)曲軸每轉(zhuǎn)二圈一個工作循環(huán)，作功一次 。曲軸每轉(zhuǎn)一圈一個工作循環(huán)，作功一次。旋轉(zhuǎn)角速度比較均勻換氣時間進、排氣持續(xù)時間長，重疊期小換氣質(zhì)量好。換氣時間短（1/3），進、排氣過程幾乎同時進行，換氣質(zhì)量差結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有進、排氣門，結(jié)構(gòu)復(fù)雜無進、排氣門，結(jié)構(gòu)簡

11、單（曲軸箱掃氣式）知識點3按冷卻方式不同分類水冷（Water cooling）風(fēng)冷（Air cooling）水溫低時 節(jié)溫器關(guān)閉（1）.水冷（Water cooling）組成與原理：組成與原理：組成：組成：水箱（散熱器）、水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器、暖風(fēng)水箱以及儲液罐是冷卻系統(tǒng)的主要部件。原理：原理：水泵在曲軸的帶動下，維持了冷卻液在冷卻管路內(nèi)的循環(huán)，車頭的散熱器通過迎面而來的氣流和電子扇的作用，將高溫的冷卻液所散發(fā)出的熱量吹走。（2）.風(fēng)冷（Air cooling） 特點：特點：風(fēng)冷發(fā)動機的特點是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕。維護使用方便，對氣候變化適應(yīng)性強，起動快，不需要散熱器。因此它被一些軍用汽車和個別載貨

12、汽車采用。風(fēng)冷發(fā)功機大量用于摩托車，使摩托車不必安裝散熱器。風(fēng)冷發(fā)動機還用于缺水地區(qū)，因為它不用水作冷卻介質(zhì)。它的缺點是，缸體和缸蓋剛度差，振動大，噪聲大，容易過熱。（2）.風(fēng)冷（Air cooling） 工作原理工作原理 ：風(fēng)冷系統(tǒng)由風(fēng)扇、風(fēng)扇傳動帶、導(dǎo)流罩、散熱片、分流板等機件組成。風(fēng)冷發(fā)動機，是以空氣作為冷卻介質(zhì)的發(fā)動機。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)動機散出的熱量, 使發(fā)動機冷卻。知識點4按缸數(shù)不同分單缸（ one-cylinder motor)多缸（ multi-cylinder engine)單缸發(fā)動機 單缸發(fā)動機是所有發(fā)動機中最

13、簡單的一種，它只有一個氣缸，是發(fā)動機的基本形式。 單缸發(fā)動機工作時，曲軸每轉(zhuǎn)一圈（二沖程）或兩圈（四沖程），氣缸內(nèi)的混合氣點火燃燒一次，從聲音和振動上，能明顯地感到發(fā)動機的工作是斷續(xù)的，排氣也是“突突”的斷續(xù)聲。 （1）.單缸發(fā)動機（ one-cylinder motor) 有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。它是由若干個相同的單缸排列在一個機體上共用一根曲軸輸出動力所組成。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。現(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。發(fā)動機的氣缸數(shù)越多，曲軸轉(zhuǎn)動越均勻，振動也就越小，但制造成本增加。多缸發(fā)動機的氣缸排列有直列、V形和水平對置等形式

14、，這取決于安裝、制造成本和冷卻方式等因素。 （2）.多缸發(fā)動機（ multi-cylinder engine)知識點5按著火方式分火花點火（Spark Ignition）壓縮著火（Compression Ignition） （1）.火花點火（Spark Ignition）工作原理：工作原理：汽油的自燃溫度（480左右）要大于柴油發(fā)動機，而且黏度小容易蒸發(fā)，所以可以在氣缸外部與空氣形成均勻的混合氣，或者用噴射系統(tǒng)直接將汽油噴入氣缸，然后在壓縮行程快結(jié)束時通過火花塞跳火將混合氣點燃，故稱這種點火方式為火花點火。 （2）.壓縮著火（Compression Ignition）點火原理：點火原理： 柴油

15、經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入氣缸，在很短時間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由于柴油機壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時氣缸內(nèi)空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時溫度高達750-1000K，大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。知識點6按進氣方式分非增壓/自然吸氣 （Naturally aspiration）增壓 （Turbocharging/Supercharging） （1）.非增壓/自然吸氣（Naturally aspiration） 自然吸氣發(fā)動機主要利用活塞下行時的吸力讓空氣進入氣缸的不需

16、要其他裝置的輔助，在動力輸出上自然吸氣發(fā)動機的平順性與響應(yīng)的直接性上，要遠優(yōu)于增壓發(fā)動機，現(xiàn)在F1的V8 2.4L 引擎就是最好的例子。 特點：特點：增壓發(fā)動機是利用機械泵向發(fā)動機燃燒室注入空氣的，目前主要有機械泵和廢氣渦輪兩種形式以廢氣渦輪形式應(yīng)用較多。 （2）.增壓（Turbocharging/Supercharging）渦輪增壓工作原理：工作原理： 廢氣渦輪增壓是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。

17、知識點7按轉(zhuǎn)速范圍分 高速發(fā)動機（Gasoline engine） 中速發(fā)動機（Diesel engine) 低速發(fā)動機（Alternative engine) 高速發(fā)動機發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速可以突破19000轉(zhuǎn)/分， 2.3秒就可以實現(xiàn)0到100公里/小時的加速；只需比網(wǎng)球場長一點的距離，它就可以將時速從300公里降到60公里他就是安裝在F1賽車上的。超級發(fā)動機（1）高速發(fā)動機（Gasoline engine）考斯沃斯的CA2006-V8（2）中速發(fā)動機（Diesel engine) 中速發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速通常不會超過8000轉(zhuǎn)/分。寶馬的N20發(fā)動機在最低1250轉(zhuǎn)時就能爆發(fā)最大扭矩，是目前量產(chǎn)渦輪增壓發(fā)動機中，最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速設(shè)定最低的。最大扭矩可以一直持續(xù)到4800轉(zhuǎn)，擁有355