汽車發(fā)動機原理及曲軸作用

汽車發(fā)動機原理及曲軸作用汽車發(fā)動機原理四沖程汽油機往復活塞式內(nèi)燃機所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性質(zhì)，因而在發(fā)動機的工作原理和結構上有差異。一.四沖程汽油機工作原理汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。吸氣沖程(intakestroke)活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關閉，曲軸轉(zhuǎn)動180?。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，進氣終點(圖中a點)汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0p，即pa=(0.80,0.90)0p。進入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340,400K。壓縮沖程(compressionstroke)壓縮沖程時，進、排氣門同時關閉?；钊麖南轮裹c向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180??；钊弦茣r，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800,2000kPa，溫度達600,750K。在示功圖上，壓縮行程為曲線a,c。做功沖程(powerstroke)當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達3000,6000kPa，溫度TZ達2200,2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達b點時，其壓力降至300,500kPa，溫度降至1200,1500K。在做功沖程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉(zhuǎn)動180?。在示功圖上，做功行程為曲線c_Z_bo排氣沖程(exhauststroke)排氣沖程時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180?。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點r點的壓力稍高于大氣壓力，即pr=(1.05,1.20)p0。排氣終點溫度Tr=900,1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。四沖程柴油機二.四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機和汽油機一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機采用壓縮終點壓燃著火，也叫壓燃式點火，其工作過程及系統(tǒng)結構與汽油機有所不同.(1)進氣沖程汽車發(fā)動機進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，進氣終點壓力pa=(0.85,0.95)p0,比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300,340K，比汽油機低。壓縮沖程由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為8=16,22)。壓縮終點的壓力為3000,5000kPa,壓縮終點的溫度為750,1000K,大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。做功沖程當壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達5000,9000kPa，最高溫度達1800,2000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。排氣沖程柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700,900K。對于單缸發(fā)動機來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的，其他三個沖程是消耗動力為做功做準備的沖程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導致整個發(fā)動機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機可以彌補上述不足。現(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機。編輯本段指標發(fā)動機的性能指標用來表征發(fā)動機的性能特點，并作為評價各類發(fā)動機性能優(yōu)劣的依據(jù)。發(fā)動機的性能指標主要有:動力性指標、經(jīng)濟性指標、環(huán)境指標、可靠性指標和耐久性指標。動力性指標動力性指標是表征發(fā)動機做功能力大小的指標，一般用發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等作為評價指標。有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，有效功率發(fā)動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率，發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，經(jīng)濟性指標發(fā)動機經(jīng)濟性指標一般用有效燃油消耗率表示。發(fā)動機每輸出1kW?h的有效功所消耗的燃油量(以g為單位)稱為有效燃油消耗率.環(huán)境指標環(huán)境指標主要指發(fā)動機排氣品質(zhì)和噪聲水平。由于它關系到人類的健康及其賴以生存的環(huán)境，因此各國政府都制定出嚴格的控制法規(guī)，以期削減發(fā)動機排氣和噪聲對環(huán)境的污染。當前，排放指標和噪聲水平已成為發(fā)動機的重要性能指標。排放指標主要是指從發(fā)動機油箱、曲軸箱排出的氣體和從汽缸排出的廢氣中所含的有害排放物的量。對汽油機來說主要是廢氣中的一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)含量;對柴油機來說主要是廢氣中的氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)含量。噪聲是指對人的健康造成不良影響及對學習、工作和休息等正?；顒影l(fā)生干擾的聲音。由于汽車是城市中的主要噪聲源之一，而發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，因此控制發(fā)動機的噪聲就顯得十分重要。如我國的噪聲標準（GB/T18697-2002）中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于79dB（A）?？煽啃灾笜撕湍途眯灾笜丝煽啃灾笜耸潜碚靼l(fā)動機在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，正常持續(xù)工作能力的指標?？煽啃杂卸喾N評價方法，如首次故障行駛里程、平均故障間隔里程等。耐久性指標是指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。發(fā)動機萬有特性汽車發(fā)動機的工況能在很廣泛的范圍內(nèi)變化。當發(fā)動機的工況（即功率和轉(zhuǎn)速）發(fā)生變化時，其性能（包括動力性、經(jīng)濟性、排放性和噪聲等）也隨之改變。發(fā)動機性能指標隨運行工況而變化的關系稱為發(fā)動機萬有特性。什么是曲軸，在汽車中起什么作用,曲軸是干什么用的，曲軸曲軸是引擎的主要旋轉(zhuǎn)機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下（往復）運動變成循環(huán)（旋轉(zhuǎn)）運動。是發(fā)動機上的一個重要的機件，其材