汽车发动机由哪几部分构成?一文详解汽车发动机构造
2023-05-13
更新时间:2023-05-13 14:34:49 作者:通达百科
>1. 汽车发动机[发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。]都是有哪几部分构成
一、曲柄连杆机构[连杆机构(Linkage Mechanism)又称低副机构,是机械的组成部分中的一类,指由若干(两个以上)有确定相对运动的构件用低副(转动副或移动副)联接组成的机构。]曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件.它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成.二、配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可燃混合气[混合气gas mixture,指含有两种或两种以上有效组份,或虽属非有效组份但其含量超过规定**的气体。]或空气进入气缸[引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。],并使废气从气缸内排出,实现换气过程.进、排气门的开闭由凸轮轴控制.凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动.进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构三、燃料供给系汽油机[汽油机是用汽油作燃料的一种电火花点火式内燃发动机。]燃料供给系的功用是根据发动机的要求,配制出一定数量和浓度的混合气,供入气缸,并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;四、润滑系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.润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器[滤清器,是指通过滤纸起过滤杂质或者气体的作用的配件。]和一些阀门等组成.五、冷却系冷却系的功用是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.水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成.六、点火系在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花[电火花是一种加工工艺,主要是利用具有特定几何形状的放电电极(EDM 电极)在金属(导电)部件上烧灼出电极的几何形状。]点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞[火花塞(sparkplug)火花塞,俗称火咀,普通火咀、白金火咀、铱金火咀,其实这是对火花塞电极材料的不同而区分出来的特殊称谓。],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,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成.火花塞有一个中心电极和一个侧电极,两电极之间是绝缘的.当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时,火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花,能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压;能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系.七、起动系理解这个并不难,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统.。
1.曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。
这是发动机产生动力,并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。 2.配气机构 配气机构是由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆,凸轮轴和正时齿轮等组成。
其作用是将新鲜气体及时充入气缸,并将燃烧产生的废气及时排出气缸。 3.燃料供给系 由于使用的燃料不同,可分为汽油机燃料供给系和柴油机[柴油机是用柴油作燃料的内燃机。]燃料供给系。
汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种,通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成,其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气,并控制进入气缸内可燃混合气数量,以调节发动机输出的功率和转速,最后,将燃烧后废气排出气缸。 柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气管和排气消声器等组成,其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油,以调节发动机输出功率和转速,最后,将燃烧后废气排出气缸。
4.冷却系 机动车一般采用水冷却式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套(在机体内)等组成,其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中,从而维持发动机电动正常工作的温度 5.润滑系 润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。
其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面,以减小摩擦力,减缓机件磨损,并清洗、冷却摩擦表面。 6.点火系 汽油机点火系由电源(蓄电池和发电机)、点火线圈、分电器和火花塞等组成,其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。
7.起动系 起动系由起动机和起动继电器等组成,用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。 发动机工作原理 发动机将热能转变为机械能的过程,是经过进气、压缩、作功和排气四个连续的过程来实现的,每进行一次这样的过程就叫一个工作循环。
凡是曲轴旋转两圈,活塞往复四个行程完成一个工作循环的,称为四冲程发动机。曲轴旋转一圈,即活塞往复两个行程完成一个工作循环的,称为两冲程发动机。
1. 四冲程汽油机的工作原理: (1) 进气行程。曲轴带动活塞从上止点向下止点运动,此时,进气门开启,排气门关闭。
活塞移动过程中,气缸内容积逐渐增大,形成真空度,于是可燃混合气通过进气门被吸入气缸,直至活塞到达下止点,进气门关闭时结束。 由于进气系统存在进气阻力,进气终了时气缸内气体压力低于大气压力,约为0.075MPa~0.09MPa。
由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温残余废气的加热,气体温度升高到370K~440K。 (2) 压缩行程。
进气行程结束时,活塞在曲轴的带动下,从下止点向上止点运动,气缸内容积逐渐减小。此时进、排气门均关闭,可燃混合气被压缩,至活塞到达上止点时压缩结束。
压缩过程中,气体压力和温度同时升高,并使混合气进一步均匀混合,压缩终了时,气缸内的压力约为0.6MPa~1.2MPa,温度约为600K~800K。 (3) 作功行程。
在压缩行程末,火花塞产生电火花点燃混合气,并迅速燃烧,使气体的温度、压力迅速升高,从而推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转作功,至活塞到达下止点时作功结束。 作功开始时气缸内气体压力、温度急剧上升,瞬间压力可达3MPa~5MPa,瞬时温度可达2200K~2800K。
(4) 排气行程。在作功行程接近终了时,排气门打开,进气门关闭,曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动。
废气在自身剩余压力和在活塞推动下,被排出气缸,至活塞到达上止点时,排气门关闭,排气结束。因排气系统存在排气阻力,排气冲程终了时,气缸内压力略高于大气压力,约为0.105MPa~0.115MPa,温度约为900K~1200K。
2.四冲程柴油机的工作原理: 由于使用燃料的性质不同,四冲程柴油机的可燃混合气的形成和着火方式与汽油机有很大区别。下面主要叙述柴油机与汽油机工作循环的不同之处。
(1) 进气行程。进气行程中进入气缸的不是可燃混合气,而是纯空气。
(2) 压缩行程。压缩行程中将进入气缸的纯空气压缩,由于柴油的压缩比大,约为15~22,压缩终了的温度和压力都比汽油机高,压力可达3MPa~5MPa,温度可达800K~1000K。
(3)作功行程。在压缩行程终了时,喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中,被迅速汽化并与空气形成混合气。
由于气缸内的温度高于柴油的自燃温度(约500K左右),柴油混合气便立即自行着火燃烧,且此后一段时间内边喷油边燃烧,气缸内压力和温度急剧升高,推动活塞下行作功。 作功行程中,瞬时压力可达5MPa~10MPa,瞬时温度可达1800K~2200K。
(4)排气行程。此行程与汽油机基本相同。
由上述四行程汽油机和柴油机的工作循环可知,两种发动机工作循环的基本内容相似。四个行程中只有作功行程产生动力,其他三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程,都要消耗一部分能量。
发动机起动时的第一个循环,必须有外力将曲轴转动,以完成进气和压缩行程。当作功行程开始后,作功能量便通。
汽车动力的来源 汽车的动力源泉就是发动机,而发动机的动力则来源于气缸内部。
发动机气缸就是一个把燃料的内能转化为动能的场所,可以简单理解为,燃料在汽缸内燃烧,产生巨大压力推动活塞上下运动,通过连杆把力传给曲轴,最终转化为旋转运动,再通过变速器和传动轴,把动力传递到驱动车轮上,从而推动汽车前进。 ● 气缸数不能过多 一般的汽车都是以四缸和六缸发动机居多,既然发动机的动力主要是来源于气缸,那是不是气缸越多就越好呢?其实不然,随着汽缸数的增加,发动机的零部件也相应的增加,发动机的结构会更为复杂,这也降低发动机的可靠性,另外也会提高发动机制造成本和后期的维护费用。
所以,汽车发动机的汽缸数都是根据发动机的用途和性能要求进行综合权衡后做出的选择。像V12型发动机、W12型发动机和W16型发动机只运用于少数的高性能汽车上。
● V型发动机结构 其实V型发动机,简单理解就是将相邻气缸以一定的角度组合在一起,从侧面看像V字型,就是V型发动机。V型发动机相对于直列发动机而言,它的高度和长度有所减少,这样可以使得发动机盖更低一些,满足空气动力学的要求。
而V型发动机的气缸是成一个角度对向布置的,可以抵消一部分的震动,但是不好的是必须要使用两个气缸盖,结构相对复杂。虽然发动机的高度减低了,但是它的宽度也相应增加,这样对于固定空间的发动机舱,安装其他装置就不容易了。
● W型发动机结构 将V型发动机两侧的气缸再进行小角度的错开,就是W型发动机了。W型发动机相对于V型发动机,优点是曲轴可更短一些,重量也可轻化些,但是宽度也相应增大,发动机舱也会被塞得更满。
缺点是W型发动机结构上被分割成两个部分,结构更为复杂,在运作时会产生很大的震动,所以只有在少数的车上应用。 ● 水平对置发动机结构 水平对置发动机的相邻气缸相互对立布置(活塞的底部向外侧),两气缸的夹角为180°,不过它与180°V型发动机还是有本质的区别的。
水平对置发动机与直列发动机类似,是不共用曲柄销的(也就是说一个活塞只连一个曲柄销),而且对向活塞的运动方向是相反的,但是180°V型发动机则刚好相反。水平对置发动机的优点是可以很好的抵消振动,使发动机运转更为平稳;重心低,车头可以设计得更低,满足空气动力学的要求;动力输出轴方向与传动轴方向一致,动力传递效率较高。
缺点:结构复杂,维修不方便;生产工艺要求苛刻,生产成本高,在知名品牌的轿车中只有保时捷和斯巴鲁还在坚持使用水平对置发动机。
1.发动机 发动机是汽车的动力装置.其作用是使燃料燃烧产生动力,然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶.发动机主要有汽油机和柴油机两种.汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系组成.柴油发动机的点火方式为压燃式,所以无点火系. 2.底盘 底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,形成汽车的整体造型,并接受发动机的动力,使汽车产生运动,保证正常行驶.底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成. 3.车身 车身安装在底盘的车架上,用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物.轿车、客车的车身一般是整体结构,货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成. 4.电气设备 电气设备由电源和用电设备两大部分组成.电源包括蓄电池和发电机.用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置. 汽车的主要结构参数和性能参数: 汽车的主要特征和技术特性随所装用的发动机类型和特性的不同,通常有以下的结构参数和性能参数. 1. 整车装备质量(kg):汽车完全装备好的质量,包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量. 2. 最大总质量(kg):汽车满载时的总质量. 3. 最大装载质量(kg):汽车在道路上行驶时的最大装载质量. 4. 最大轴载质量(kg):汽车单轴所承载的最大总质量.与道路通过性有关. 5. 车长(mm):汽车长度方向两极端点间的距离. 6. 车宽(mm):汽车宽度方向两极端点间的距离. 7. 车高(mm):汽车最高点至地面间的距离. 8. 轴距(mm):汽车前轴中心至后轴中心的距离. 9. 轮距(mm):同一车轿左右轮胎胎面中心线间的距离. 10. 前悬(mm):汽车最前端至前轴中心的距离. 11. 后悬(mm):汽车最后端至后轴中心的距离. 12. 最小离地间隙(mm):汽车满载时,最低点至地面的距离. 13. 接近角(°):汽车前端突出点向前轮引的切线与地面的夹角. 14. 离去角(°):汽车后端突出点向后轮引的切线与地面的夹角. 15. 转弯半径(mm):汽车转向时,汽车外侧转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆半径.转向盘转到极限位置时的转弯半径为最小转弯半径. 16. 最高车速(km/h):汽车在平直道路上行驶时能达到的最大速度. 17. 最大爬坡度(%):汽车满载时的最大爬坡能力. 18. 平均燃料消耗量(L/100km):汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量. 19. 车轮数和驱动轮数(n*m):车轮数以轮毂数为计量依据,n代表汽车的车轮总数,m代表驱动轮数.。
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