汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造和工作原理

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造和工作原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造和工作原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造和工作原理第一節(jié)·汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型任務(wù)1：內(nèi)燃機(jī)的分類任務(wù)2：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)分類任務(wù)3：發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)組成任務(wù)1：內(nèi)燃機(jī)的分類知識(shí)點(diǎn)1．往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介知識(shí)點(diǎn)2．轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介

(1)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：這種內(nèi)燃機(jī)具有熱效率高、體積小、質(zhì)量輕和功率大等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在技術(shù)比較成熟。缺點(diǎn)：該種內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且由于活塞組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)慣性力的不平衡而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)1．往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介

（Reciprocatingengine)知識(shí)點(diǎn)1．往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介

（Reciprocatingengine)

(2)組成：往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)由兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系組成。知識(shí)點(diǎn)1．往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介

（Reciprocatingengine)

(3)工作原理：往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)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(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)通過連桿、曲軸等，將壓力轉(zhuǎn)換為功率?；钊倪@種直線運(yùn)動(dòng)通過連桿和曲軸轉(zhuǎn)換成圓周運(yùn)動(dòng)。向外輸出動(dòng)力。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)由于活塞在汽缸中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)而得名，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)最早是在蒸汽機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。知識(shí)點(diǎn)1．往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介（視頻）

（Reciprocatingengine)

知識(shí)點(diǎn)2轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介

（WankelEngine、RotaryEngine）（1）特點(diǎn)：相對(duì)活塞往復(fù)式的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單很多，在往復(fù)活塞內(nèi)燃機(jī)中安裝的曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣相位機(jī)構(gòu)等，在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)上都沒有，因此也造就了其體積小、重量輕的特點(diǎn)。

知識(shí)點(diǎn)2轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介（WankelEngine、RotaryEngine）（2）組成：轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)這些工作室也在運(yùn)動(dòng)。依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進(jìn)氣、壓縮、作功（燃燒）和排氣四個(gè)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(jī)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(qiáng)其耐磨性，通常在外殼的一側(cè)設(shè)計(jì)有進(jìn)氣口和排氣口，在另一側(cè)則安裝有火花塞。

知識(shí)點(diǎn)2轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介（WankelEngine、RotaryEngine）（3）工作原理：三角轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，可以完成三次進(jìn)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，也就是說曲軸及三角轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比為3:1。MAZDA公司轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)用于運(yùn)動(dòng)型RX系列轎車

知識(shí)點(diǎn)2轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)介（視頻）（WankelEngine、RotaryEngine）知識(shí)點(diǎn)1．按燃料不同分類知識(shí)點(diǎn)2．按循環(huán)沖程數(shù)不同分類知識(shí)點(diǎn)3．按冷卻方式不同分類知識(shí)點(diǎn)4．按氣缸數(shù)不同分類知識(shí)點(diǎn)5．按著火方式不同分類知識(shí)點(diǎn)6．按進(jìn)氣方式不同分類知識(shí)點(diǎn)7．按轉(zhuǎn)速范圍不同分類知識(shí)點(diǎn)8．按汽缸排列形式不同分類任務(wù)2：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)分類知識(shí)點(diǎn)1．按燃料不同分類

汽油機(jī)（Gasolineengine）柴油機(jī)（Dieselengine)其它燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（Alternativeengine)（1）.汽油機(jī)（Gasolineengine）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是以汽油作為燃料，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的的發(fā)動(dòng)機(jī)。由于汽油粘性小，蒸發(fā)快，可以用汽油噴射系統(tǒng)將汽油噴入氣缸，經(jīng)過壓縮達(dá)到一定的溫度和壓力后，用火花塞點(diǎn)燃，使氣體膨脹做功。汽油機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、造價(jià)低廉、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用維修方便。汽油機(jī)在汽車上，特別是小型汽車上大量使用。知識(shí)點(diǎn)1．按燃料不同分類（1）.汽油機(jī)（Gasolineengine）（2）.柴油機(jī)（Dieselengine)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中的混合氣是壓燃的，而非點(diǎn)燃的。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點(diǎn)的時(shí)候，溫度可以達(dá)到500-700℃，壓力可以達(dá)到40—50個(gè)大氣壓。

活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，供油系統(tǒng)的噴油嘴以極高的壓力在極短的時(shí)間內(nèi)向氣缸燃燒室噴射燃油，柴油形成細(xì)微的油粒，及高壓高溫的空氣混合，可燃混合氣自行燃燒，猛烈膨脹產(chǎn)生爆發(fā)力，推動(dòng)活塞下行做功，此時(shí)溫度可達(dá)1900-2000℃，壓力可達(dá)60-100個(gè)大氣壓，產(chǎn)生的扭矩很大，所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛的應(yīng)用于大型柴油設(shè)備上（2）.柴油機(jī)（Dieselengine)（3）.其它燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（Alternativeengine)BMW在法國(guó)的Miramas高速試車場(chǎng)上向世人證明，氫不僅僅能夠?yàn)榛鸺陀钪骘w船提供最高性能的動(dòng)力：采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氫動(dòng)力汽車創(chuàng)造的9項(xiàng)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(jí)的6升12缸發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)而開發(fā)的。通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)以及氣/油混合部件進(jìn)行相應(yīng)的改造，使用氫氣作為燃料為汽車提供動(dòng)力的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

H2R昂燃料分視屏知識(shí)點(diǎn)2．按循環(huán)沖程數(shù)不同分類

二沖程（Two－stroke）四沖程（Four－stroke)

優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)更加輕便，簡(jiǎn)易，制造成本低廉。缺點(diǎn)：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生很多污染，污染來自兩方面。第一是潤(rùn)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(shí)，它們中的一些便從排氣口泄露了。（1）.二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)（1）.二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)原理及結(jié)構(gòu)：第一個(gè)行程：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)。完成兩個(gè)動(dòng)作1.火花塞點(diǎn)火，做功——排氣2.關(guān)閉進(jìn)氣，把混合氣從活塞下部壓入曲軸箱，從活塞上部再進(jìn)入汽缸第二個(gè)行程：活塞從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)。完成兩個(gè)動(dòng)作1.關(guān)閉所有進(jìn)排氣，壓縮混合氣。2.完成一個(gè)做功循環(huán)需要活塞運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程，所以叫二沖程。特點(diǎn)及原理：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)是由進(jìn)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(dòng)機(jī)要完成一個(gè)工作循環(huán)，活塞在氣缸內(nèi)需要往返4個(gè)行程（即曲軸轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)）。（2）.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)工作循環(huán)，作功一次。曲軸每轉(zhuǎn)一圈一個(gè)工作循環(huán)，作功一次。旋轉(zhuǎn)角速度比較均勻換氣時(shí)間進(jìn)、排氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，重疊期小換氣質(zhì)量好。換氣時(shí)間短（1/3），進(jìn)、排氣過程幾乎同時(shí)進(jìn)行，換氣質(zhì)量差

結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有進(jìn)、排氣門，結(jié)構(gòu)復(fù)雜無進(jìn)、排氣門，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（曲軸箱掃氣式）知識(shí)點(diǎn)3．按冷卻方式不同分類

水冷（Watercooling）風(fēng)冷（Aircooling）水溫低時(shí)節(jié)溫器關(guān)閉（1）.水冷（Watercooling）組成及原理：組成：水箱（散熱器）、水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器、暖風(fēng)水箱以及儲(chǔ)液罐是冷卻系統(tǒng)的主要部件。原理：水泵在曲軸的帶動(dòng)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（Aircooling）特點(diǎn)：風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕。維護(hù)使用方便，對(duì)氣候變化適應(yīng)性強(qiáng)，起動(dòng)快，不需要散熱器。因此它被一些軍用汽車和個(gè)別載貨汽車采用。風(fēng)冷發(fā)功機(jī)大量用于摩托車，使摩托車不必安裝散熱器。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)還用于缺水地區(qū)，因?yàn)樗挥盟骼鋮s介質(zhì)。它的缺點(diǎn)是，缸體和缸蓋剛度差，振動(dòng)大，噪聲大，容易過熱。（2）.風(fēng)冷（Aircooling）

工作原理：風(fēng)冷系統(tǒng)由風(fēng)扇、風(fēng)扇傳動(dòng)帶、導(dǎo)流罩、散熱片、分流板等機(jī)件組成。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)，是以空氣作為冷卻介質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)。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(dòng)機(jī)散出的熱量,使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。知識(shí)點(diǎn)4．按缸數(shù)不同分單缸（

one-cylindermotor)多缸（

multi-cylinderengine)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)

單缸發(fā)動(dòng)機(jī)是所有發(fā)動(dòng)機(jī)中最簡(jiǎn)單的一種，它只有一個(gè)氣缸，是發(fā)動(dòng)機(jī)的基本形式。單缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，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(diǎn)火燃燒一次，從聲音和振動(dòng)上，能明顯地感到發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)（

one-cylindermotor)

有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。它是由若干個(gè)相同的單缸排列在一個(gè)機(jī)體上共用一根曲軸輸出動(dòng)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(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)越多，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)越均勻，振動(dòng)也就越小，但制造成本增加。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸排列有直列、V形和水平對(duì)置等形式，這取決于安裝、制造成本和冷卻方式等因素。（2）.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)（

multi-cylinderengine)知識(shí)點(diǎn)5．按著火方式分火花點(diǎn)火（SparkIgnition）壓縮著火（CompressionIgnition）

（1）.火花點(diǎn)火（SparkIgnition）工作原理：汽油的自燃溫度（480℃左右）要大于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，而且黏度小容易蒸發(fā)，所以可以在氣缸外部及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(shí)通過火花塞跳火將混合氣點(diǎn)燃，故稱這種點(diǎn)火方式為火花點(diǎn)火。（2）.壓縮著火（CompressionIgnition）點(diǎn)火原理：

柴油經(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(shí)間內(nèi)及壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由于柴油機(jī)壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力可達(dá)3.5-4.5MPa，同時(shí)溫度高達(dá)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(shí)間內(nèi)及空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。知識(shí)點(diǎn)6．按進(jìn)氣方式分非增壓/自然吸氣（Naturallyaspiration）增壓（Turbocharging/Supercharging）

（1）.非增壓/自然吸氣（Naturallyaspiration）

自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要利用活塞下行時(shí)的吸力讓空氣進(jìn)入氣缸的不需要其他裝置的輔助，在動(dòng)力輸出上自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的平順性及響應(yīng)的直接性上，要遠(yuǎn)優(yōu)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在F1的V82.4L引擎就是最好的例子。特點(diǎn)：增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是利用機(jī)械泵向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室注入空氣的，目前主要有機(jī)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：廢氣渦輪增壓是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)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(jìn)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。知識(shí)點(diǎn)7．按轉(zhuǎn)速范圍分高速發(fā)動(dòng)機(jī)（Gasolineengine）中速發(fā)動(dòng)機(jī)（Dieselengine)低速發(fā)動(dòng)機(jī)（Alternativeengine)高速發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以突破19000轉(zhuǎn)/分，2.3秒就可以實(shí)現(xiàn)0到100公里/小時(shí)的加速；只需比網(wǎng)球場(chǎng)長(zhǎng)一點(diǎn)的距離，它就可以將時(shí)速?gòu)?00公里降到60公里他就是安裝在F1賽車上的。超級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)（1）高速發(fā)動(dòng)機(jī)（Gasolineengine）考斯沃斯的CA2006-V8（2）中速發(fā)動(dòng)機(jī)（Dieselengine)中速發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速通常不會(huì)超過8000轉(zhuǎn)/分。寶馬的N20發(fā)動(dòng)機(jī)在最低1250轉(zhuǎn)時(shí)就能爆發(fā)最大扭矩，是目前量產(chǎn)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)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3550轉(zhuǎn)的寬廣扭矩平