汽車(chē)的心臟發(fā)動(dòng)機(jī)

1、【轉(zhuǎn)載】發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，想了解汽車(chē)，有必要先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)。首先來(lái)看看最常見(jiàn)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是發(fā)動(dòng)機(jī)各汽缸工作容積的總和，一般用升(L表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的氣體容積，又稱為單缸排量，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是非常重要的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動(dòng)機(jī)的大小，發(fā)動(dòng)機(jī)的許多指標(biāo)都同排氣量密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，排量越大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率越大。了解了排量，我們?cè)賮?lái)看發(fā)動(dòng)機(jī)的其他常見(jiàn)參數(shù)。很多初級(jí)車(chē)友都反映經(jīng)常在汽車(chē)資料的發(fā)動(dòng)機(jī)一欄中見(jiàn)到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣，想弄明白究竟是什么意思。這些都表示發(fā)

2、動(dòng)機(jī)汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。一般說(shuō)來(lái)，排量1升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)常用3缸，例如0.8升的奧拓和福萊爾轎車(chē)。排量1升至2.5升一般為4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)以及中檔轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)基本都是4缸。3升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為6缸，比如排量3.0升的君威和新雅閣轎車(chē)。排量4升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為8缸，比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700。排量5.5升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)一般用12缸發(fā)動(dòng)機(jī)，例如排量6升的寶馬760Li就采用V12發(fā)動(dòng)機(jī)。在同等缸徑下，通常缸數(shù)越多排量越大，功率也就越高；而在發(fā)動(dòng)機(jī)排量相同的情況下，缸數(shù)越多，缸徑越小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就可以提高，從

3、而獲得較大的提升功率。以上是有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)的知識(shí)，下面我們接著了解“汽缸排列形式”這個(gè)重要參數(shù)。一般5缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸多采用直列方式排列，常見(jiàn)的多數(shù)中低檔轎車(chē)都是L4發(fā)動(dòng)機(jī)，即直列4缸。另外，也有少數(shù)6缸發(fā)動(dòng)機(jī)采用直列方式排列。直列發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體成一字排開(kāi)，缸體、缸蓋和曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛，缺點(diǎn)則是功率較低。一般1升以下的汽油機(jī)多采用直列3缸，1至2.5升的汽油機(jī)多采用直列4缸，有的四輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)采用直列6缸，因?yàn)槠鋵挾刃?，可以在旁邊布置增壓器等設(shè)施，例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)。另?yè)?jù)專業(yè)人士介紹，直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)

4、平衡較好，振動(dòng)相對(duì)較小，所以也為一些中、高級(jí)轎車(chē)所采用。6到12缸的發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用V形排列，其中V10發(fā)動(dòng)機(jī)主要裝在賽車(chē)上。V形發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度尺寸小，布置起來(lái)非常方便。一般認(rèn)為V形發(fā)動(dòng)機(jī)是比較高級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)，因而成為轎車(chē)級(jí)別的標(biāo)志之一。V8發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造成本很高，所以使用的較少，V12發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)大過(guò)重，只有極個(gè)別的高級(jí)轎車(chē)采用，比如上面提到的寶馬760Li。而大眾公司近來(lái)還新開(kāi)發(fā)出了W型發(fā)動(dòng)機(jī)，有W8和W12兩種，即汽缸分四列錯(cuò)開(kāi)角度布置，形體緊湊，大眾的頂級(jí)轎車(chē)輝騰就有一款采用了排量6.0升的W12發(fā)動(dòng)機(jī)。 機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)

5、機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。 一. 氣缸體 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤(rùn)滑油道等。 氣缸體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。(1 一般式氣缸體 其特點(diǎn)是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，

6、曲軸拆裝方便；但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差 (2 龍門(mén)式氣缸體 其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點(diǎn)是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。 (3 隧道式氣缸體 這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動(dòng)軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點(diǎn)是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對(duì)氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周?chē)蜌飧咨w中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套

7、內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對(duì)氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。現(xiàn)代汽車(chē)上基本都采用水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響，并關(guān)系到汽車(chē)的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式，V型和對(duì)置式三種。 (1 直列式 發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多采用單列式。例如捷達(dá)轎車(chē)、富康轎車(chē)、紅旗轎車(chē)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用這種直列式氣缸體。有的汽車(chē)為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，把發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜一個(gè)角度。 (2 V型 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角18

8、0°，稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比，縮短了機(jī)體長(zhǎng)度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。 (3 對(duì)置式 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角 180°，稱為對(duì)置式。它的特點(diǎn)是高度小，總體布置方便，有利于風(fēng)冷。這種氣缸應(yīng)用較少。 氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對(duì)材料要求高，成本高。如果將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套，然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣，氣缸套采

9、用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成，氣缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時(shí)，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長(zhǎng)氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。干式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與冷卻水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為13mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度和剛度都較好，但加工比較復(fù)雜，內(nèi)、外表面都需要進(jìn)行精加工，拆裝不方便，散熱不良。 濕式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為59mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常只需要精加工內(nèi)表

10、面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來(lái)貯存潤(rùn)滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼圖（圖2-6）。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車(chē)顛動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過(guò)大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤(rùn)滑油中的金屬屑，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤Ｈ? 氣缸蓋氣缸蓋安裝在氣缸體的

11、上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部分。缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門(mén)座，氣門(mén)導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門(mén)，還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采用得越來(lái)越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工

12、作影響很大，由于汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的燃燒室主要在氣缸蓋上，而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機(jī)的燃燒室，而柴油機(jī)的燃燒室放在柴油供給系里介紹。 汽油機(jī)燃燒室常見(jiàn)的三種形式。 (1 半球形燃燒室 半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散熱少，熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門(mén)雙行排列，進(jìn)氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。 (2 楔形燃燒室 楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運(yùn)動(dòng)，有利于提高混合氣的混合質(zhì)量，進(jìn)氣阻力小，提高了充氣效率。氣門(mén)排成一列，使配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng)些，切諾基轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種形式的燃燒室。 (3 盆形燃燒室 盆形燃燒室，氣缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門(mén)直徑易受限制，進(jìn)、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達(dá)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用盆形燃燒室。四. 氣缸墊 氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。 氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時(shí)要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、不變形。目