汽車發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一種型式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器，其作用是將液體或氣體燃燒的化學(xué)能通過燃燒后轉(zhuǎn)化為熱 能，再把熱能通過膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并對(duì)外輸出動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)是一部由許多結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器，其結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但由于基本工作原理相同，所以其基 本結(jié)構(gòu)也就大同小異，發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖如下所示。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)通常由曲柄連桿、配氣兩大機(jī)構(gòu)和燃料供給、潤滑、冷卻、點(diǎn)火、起動(dòng)五大系統(tǒng)組成。柴油機(jī)通常由兩 大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成(無點(diǎn)火系)。1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是由氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸和飛輪等組成。這是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，并將活塞的直線 往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)

2、變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。2.配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)是由進(jìn)氣門、排氣門、氣門彈簧、挺桿、凸輪軸和正時(shí)齒輪等組成。其作用是將新鮮氣體及時(shí)充入氣 缸，并將燃燒產(chǎn)生的廢氣及時(shí)排出氣缸。3.燃料供給系由于使用的燃料不同，可分為汽油機(jī)燃料供給系和柴油機(jī)燃料供給系。汽油燃料供給系又分化油器式和燃油直接噴射式兩種，通常所用的化油器式燃料供給系由燃油箱、汽油泵、汽 油濾清器、化油器、空氣濾清器、進(jìn)排氣歧管和排氣消聲器等組成，其作用是向氣缸內(nèi)供給已配好的可燃混合氣，并控制進(jìn)入氣缸內(nèi)可燃混合氣數(shù)量，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出的功率和轉(zhuǎn)速，最后，將燃燒后廢氣排出氣缸。柴油機(jī)燃料供給系由燃油箱、輸油泵、噴油泵、柴油濾清器、進(jìn)

3、排氣管和排氣消聲器等組成，其作用是向氣缸 內(nèi)供給純空氣并在規(guī)定時(shí)刻向缸內(nèi)噴入定量柴油，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)速，最后，將燃燒后廢氣排出氣缸。4.冷卻系機(jī)動(dòng)車一般采用水冷卻式。水冷式由水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器和水套(在機(jī)體內(nèi))等組成，其作用是利用 冷卻水的循環(huán)將高溫零件的熱量通過散熱器散發(fā)到大氣中，從而維持發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)正常工作溫度。5.潤滑系潤滑系由機(jī)油泵、濾清器、油道、油底殼等組成。其作用是將潤滑油分送至各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的摩擦面，以減 小摩擦力，減緩機(jī)件磨損，并清洗、冷卻摩擦表面。6.點(diǎn)火系汽油機(jī)點(diǎn)火系由電源(蓄電池和發(fā)電機(jī))、點(diǎn)火線圈、分電器和火花塞等組成，其作用是按規(guī)定時(shí)刻及時(shí)點(diǎn)燃 氣缸

4、內(nèi)被壓縮的可燃混合氣。7.起動(dòng)系起動(dòng)系由起動(dòng)機(jī)和起動(dòng)繼電器等組成，用以使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程，是經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)連續(xù)的過程來實(shí)現(xiàn)的，每進(jìn)行一次這 樣的過程就叫一個(gè)工作循環(huán)。凡是曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的，稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。曲軸旋轉(zhuǎn)一圈，即活塞往復(fù)兩個(gè)行程完成一個(gè)工作循 環(huán)的，稱為兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。1. 四沖程汽油機(jī)的工作原理：(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)，此時(shí)，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉?；钊苿?dòng)過程中，氣缸內(nèi)容積逐漸增大，形成真空度，于是可燃混合氣通過進(jìn)氣 門被吸入氣缸，直至活塞到達(dá)

5、下止點(diǎn)，進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)結(jié)束。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓力低于大氣壓力，約為 0.075MPa0.09MPa。由于氣缸壁、活塞等高溫件及上一循環(huán)留下的高溫殘余廢氣的加熱，氣體溫度升高到370K440K。(2) 壓縮行程。進(jìn)氣行程結(jié)束時(shí)，活塞在曲軸的帶動(dòng)下，從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)容積逐漸減小。此時(shí)進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，可燃混合氣被壓縮，至活塞到達(dá)上止點(diǎn) 時(shí)壓縮結(jié)束。壓縮過程中，氣體壓力和溫度同時(shí)升高，并使混合氣進(jìn)一步均勻混合，壓縮終了時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力約為0.6MPa1.2MPa，溫度約為 600K800K。(3) 作功行程。在壓縮行程末，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣，并迅速燃

6、燒，使氣體的溫度、壓力迅速升高，從而推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn) 作功，至活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)作功結(jié)束。作功開始時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力、溫度急劇上升，瞬間壓力可達(dá)3MPa5MPa，瞬時(shí)溫度可達(dá) 2200K2800K。(4) 排氣行程。在作功行程接近終了時(shí)，排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉，曲軸通過連桿推動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。廢氣在自身剩余壓力和在活塞推動(dòng)下，被排出氣缸， 至活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，排氣結(jié)束。因排氣系統(tǒng)存在排氣阻力，排氣沖程終了時(shí)，氣缸內(nèi)壓力略高于大氣壓力，約為 0.105MPa0.115MPa，溫度約為900K1200K。2.四沖程柴油機(jī)的工作原理：由于使用燃料的性

7、質(zhì)不同，四沖程柴油機(jī)的可燃混合氣的形成和著火方式與汽油機(jī)有很大區(qū)別。下面主要敘述 柴油機(jī)與汽油機(jī)工作循環(huán)的不同之處。(1) 進(jìn)氣行程。進(jìn)氣行程中進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。(2) 壓縮行程。壓縮行程中將進(jìn)入氣缸的純空氣壓縮，由于柴油的壓縮比大，約為1522，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機(jī)高，壓力可達(dá)3MPa5MPa，溫 度可達(dá)800K1000K。(3)作功行程。在壓縮行程終了時(shí)，噴油泵將高壓柴油經(jīng)噴油器呈霧狀噴入氣缸內(nèi)的高溫高壓空氣中，被迅 速汽化并與空氣形成混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度高于柴油的自燃溫度(約500K左右)，柴油混合氣便立即自行著火燃燒，且此后一段時(shí)間內(nèi)邊噴油邊燃燒，氣缸

8、 內(nèi)壓力和溫度急劇升高，推動(dòng)活塞下行作功。作功行程中，瞬時(shí)壓力可達(dá)5MPa10MPa，瞬時(shí)溫度可達(dá)1800K2200K。(4)排氣行程。此行程與汽油機(jī)基本相同。由上述四行程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作循環(huán)可知，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的基本內(nèi)容相似。四個(gè)行程中只有作功行 程產(chǎn)生動(dòng)力，其他三個(gè)行程是為作功行程做準(zhǔn)備工作的輔助行程，都要消耗一部分能量。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的第一個(gè)循環(huán)，必須有外力將曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成進(jìn)氣和壓縮行 程。當(dāng)作功行程開始后，作功能量便通過曲軸儲(chǔ)存在飛輪內(nèi)，以維持以后的循環(huán)得以繼續(xù)進(jìn)行。3.二沖程汽油機(jī)的工作原理：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)也包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)過程，但它是在活塞往復(fù)兩個(gè)行程內(nèi)

9、完成的。(1)第一行程?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)活塞上行至關(guān)閉換氣孔和排氣孔時(shí)，已進(jìn)入氣缸的可燃混合 氣被壓縮，活塞繼續(xù)上移至上止點(diǎn)時(shí)，壓縮結(jié)束。與此同時(shí)，活塞上行時(shí)，其下方曲軸箱內(nèi)形成一定真空度。當(dāng)活塞上行至進(jìn)氣孔開啟時(shí)，新鮮的可燃混合氣被吸入 曲軸箱，至此，第一行程結(jié)束。(2)第二行程?；钊咏现裹c(diǎn)時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣。燃燒形成的高溫、高壓氣 體推動(dòng)活塞下行作功。當(dāng)活塞下行到關(guān)閉進(jìn)氣孔后，曲軸箱內(nèi)的混合氣被預(yù)壓縮;活塞繼續(xù)下行至排氣孔開啟時(shí)，燃燒后廢氣靠自身壓力經(jīng)排氣孔排出;緊接著，換 氣孔開啟，曲軸箱內(nèi)經(jīng)預(yù)壓的混合氣進(jìn)入氣缸，并排除氣缸內(nèi)殘余廢氣。這一過程稱換

10、氣過程，它將一直延續(xù)到下一行程活塞再上行關(guān)閉換氣孔和排氣孔為止。活塞 下行到下止點(diǎn)時(shí)，第二行程結(jié)束。由上兩個(gè)行程可知：第一行程時(shí)，活塞上方進(jìn)行換氣、壓縮，活塞下方進(jìn)行進(jìn)氣;第二行程時(shí)，活塞上方進(jìn)行 作功、換氣，活塞下方預(yù)壓混合氣。換氣過程跨越二個(gè)行程。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞活塞的主要作用是承受氣缸中氣體壓力并通過活塞銷和連桿傳給曲軸。此外，活塞還與氣缸蓋、氣缸壁共同組 成燃燒室，由于活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，承受很高的熱負(fù)荷;活塞還承受周期性變化的的氣體壓力和慣性力的作 用， 因此要求活塞應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量盡可能小，導(dǎo)熱性能要好，要有良好的耐熱性、耐磨性，溫度變化時(shí)，尺寸及形狀的變化要小。汽車發(fā)

11、動(dòng)機(jī)目前廣泛采用的活塞材料是鋁合金，有的柴油機(jī)上也采用合金鑄鐵或耐熱鋼制造活塞?；钊幕窘Y(jié)構(gòu)可分為頂部、頭部和裙部三個(gè)部分。1.活塞頂部。活塞頂部是燃燒室的組成部分，用來承受氣體壓力。根據(jù)不同的目的和要求，活塞頂部制成各 種不同的形狀：常見的有平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞及成型頂活塞。(2)活塞頭部?；钊^部是活塞環(huán)槽以上的部分。其主要作用是承受氣體壓力，并傳給連桿;與活塞環(huán)一起 實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的密封;將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁?；钊^部切有若干道用以安裝活塞環(huán)的環(huán)槽。汽油機(jī)活塞一般有34道環(huán)槽，上面23道用以安裝氣環(huán)， 下面一道用以安裝油環(huán)。在油環(huán)槽底面上鉆有若干徑向小孔，以使被

12、油環(huán)從氣缸壁上刮下來的多余機(jī)油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。(3)活塞裙部?；钊h(huán)槽以下的部分稱為活塞裙部。其作用是引導(dǎo)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并承受側(cè)壓 力。直列式氣缸體氣缸體與上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體-曲軸箱，簡稱氣缸體。氣缸體上部有一個(gè)或數(shù)個(gè)為活塞在其中運(yùn) 動(dòng)作導(dǎo)向的圓柱形空腔，稱為氣缸;下部為支撐曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體，并由它來保持發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)動(dòng)件相互之間的準(zhǔn)確位置關(guān)系。為了使氣缸散熱，在氣缸外部制有水套(水冷式發(fā)動(dòng)機(jī))或散熱片(風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī))。在上曲軸箱有前后壁和中間隔板，其上制有主軸承座孔，有的發(fā)動(dòng)機(jī)還制有凸輪軸軸承座孔。為了這些軸承的 潤滑，在側(cè)壁上鉆有主油道，前后壁和中間隔板上鉆有分油道。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列常見的有單列式和雙列式兩種形式：單列式(直列式)發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂 直布置。但為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜甚至水平的。雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)左、右兩列氣缸中心線的夾角<180°者稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)術(shù)語(1)上止點(diǎn)-活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處，通常即活塞的最高位置。(2)下止點(diǎn)-活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近處，通常即活塞的最低位置。(3)活塞行程-上、下兩止點(diǎn)間的距離。(4)沖程-活塞由一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一次的過程。(5)曲軸