汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造

蓋彥青

吉林市公交技校，吉林 吉林 132013

汽車是指以可燃?xì)饣蛘咂妥鲃?dòng)力的交通運(yùn)輸工具，也是指有自身裝備動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的車輛。多數(shù)車是由4個(gè)或4個(gè)以上車輪，并依靠這些車輪在陸地行駛的車輛。汽車通常是用來(lái)運(yùn)輸乘客、貨物和牽引客車轎廂、貨用掛斗和其他特殊用途的專用車輛。自汽車于19世紀(jì)誕生至今100多年的期間，汽車工業(yè)從最初的小規(guī)模生產(chǎn)到現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)，一直以一種驚人的速度迅速發(fā)展，走進(jìn)家庭。陸地上的交通工具就是汽車，是普及最廣、數(shù)量最多、應(yīng)用范圍最大、運(yùn)輸量最高的現(xiàn)代化陸地交通工具。截止到目前為止，還沒(méi)有哪種產(chǎn)品可以像汽車這樣對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生如此廣泛深遠(yuǎn)的影響，全球汽車的增長(zhǎng)速度以每年幾千萬(wàn)輛的速度增長(zhǎng)，累計(jì)至今有幾億輛汽車。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類

發(fā)動(dòng)機(jī)可以將自然界中的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并推動(dòng)機(jī)械進(jìn)行工作的裝備。其中熱力發(fā)動(dòng)機(jī)可以將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中有一種被稱作內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)是它的機(jī)械能來(lái)源于液體燃料或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能。大家熟知的飛機(jī)、汽車、船舶、坦克、拖拉機(jī)等各種交通運(yùn)輸工具均使用內(nèi)燃機(jī)。但內(nèi)燃機(jī)也有不利的一面，其使用以汽油、柴油等能源的內(nèi)燃機(jī)所排出的氣體含有很高的有害成分。目前全世界都在致力于汽車尾氣凈化以及其它新型能源為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)開展研究，以緩解能源危機(jī)和環(huán)境的污染。

1）根據(jù)使用不同的燃料分類：可分為柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣機(jī)、煤氣機(jī)、酒精機(jī)等多種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；

2）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的著火類型分類：可分為和點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)兩種類型。壓縮氣缸內(nèi)的空氣或可燃?xì)怏w，利用壓縮時(shí)產(chǎn)生的高溫，引起燃料著火的內(nèi)燃機(jī)被稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)；壓縮氣缸內(nèi)的燃料和空氣的混合氣，并用點(diǎn)火器將混合氣體點(diǎn)燃的內(nèi)燃機(jī)是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)；

3）根據(jù)進(jìn)氣的不同類型分類：可分為增壓和非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。在氣體進(jìn)入氣缸前的空氣或可燃混合氣未經(jīng)壓氣機(jī)壓縮的發(fā)動(dòng)機(jī)是非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)；在氣體進(jìn)人氣缸前的空氣或可燃混合氣已經(jīng)在壓氣機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓縮，以增大氣體密度的發(fā)動(dòng)機(jī)是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)；

4）根據(jù)冷卻方式不同分類：可分為風(fēng)冷式、水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)是用水或冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)散熱的發(fā)動(dòng)機(jī)；風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用空氣流動(dòng)進(jìn)行散熱的的發(fā)動(dòng)機(jī)；

5）根據(jù)氣缸數(shù)量和分布位置分類：僅有一個(gè)氣缸的稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，有兩個(gè)氣缸的稱為雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)，兩個(gè)氣缸以上的稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)；根據(jù)氣缸排列方式不同可分為對(duì)置式、贏列式、V形發(fā)動(dòng)機(jī)等；氣缸中心線與水平面垂直的是立式發(fā)動(dòng)機(jī)、氣缸有一定角度的發(fā)動(dòng)機(jī)是斜置式發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸平行的發(fā)動(dòng)機(jī)是臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；

6）根據(jù)沖程數(shù)量多少分類：可分為二沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)，凡活塞往復(fù)兩個(gè)單程（曲軸旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)）完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)；活塞往復(fù)四個(gè)單程（曲軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)）完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。

2 四沖程汽油機(jī)工作原理

汽油機(jī)是吸氣沖程將空氣與汽油按著一定的比例混合成良好的混合氣吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒后產(chǎn)生大量熱能，由高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲軸飛輪、連桿向外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)分為吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程四步。

2.1 吸氣沖程(intake stroke)

曲軸帶動(dòng)活塞由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。這時(shí)進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。移動(dòng)過(guò)程中活塞使汽缸容積漸漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，使汽缸內(nèi)形成真空，空氣和汽油的混合氣體經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入汽缸內(nèi)部，這時(shí)在汽缸內(nèi)進(jìn)行混合，混合成可燃混合氣體。由于汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0 ，即pa= （0.80～0.90）0p，所以進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力 。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度上升到350～410K。

2.2 壓縮沖程(compression stroke)

進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)關(guān)閉。活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°?；钊弦茣r(shí)，氣缸容積逐漸變小，缸內(nèi)空氣和汽油的混合氣體經(jīng)壓縮后壓力和溫度不斷提高，活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)810kPa～2010kPa，溫度可達(dá)610K～760K。

2.3 做功沖程(power stroke)

在活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，可燃混合氣由火花塞點(diǎn)燃，由于混合氣進(jìn)行燃燒釋放出大量的熱量，汽缸內(nèi)正在燃燒的混合氣體的壓力和溫度急速上升。使燃燒最高壓力pZ達(dá)3100kPa～6100kPa，溫度TZ達(dá)2300K～2900K。燃燒的混合氣體的高壓迫使活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的機(jī)械能通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外進(jìn)行輸出。隨著活塞向下止點(diǎn)移動(dòng)，汽缸內(nèi)的容積不斷增加，溫度和壓力逐漸降低，溫度降至1100K～1400K，其壓力降至290kPa～490kPa。完成做功沖程

2.4 排氣沖程(exhaust stroke)

排氣沖程時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門依然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，曲軸完全轉(zhuǎn)動(dòng)180°。排氣門開啟時(shí)，燃燒后的廢氣一邊在汽缸利用內(nèi)外壓差向缸外排出，一邊通過(guò)活塞的運(yùn)動(dòng)排擠缸內(nèi)的廢氣向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的存在阻力，排氣終點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr=（1.04～1.10）p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=890K～1000K。廢氣在燃燒室中仍留有殘留，這部分廢氣叫殘余廢氣。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造

發(fā)動(dòng)機(jī)是一部由多種構(gòu)件和系統(tǒng)組裝而成的精密機(jī)械?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，即使同一類型的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)也是多種多樣的。由于工作原理相似，發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)也就大同小異。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常是五大系統(tǒng)兩大機(jī)構(gòu)組成，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常是由四大系統(tǒng)兩大機(jī)構(gòu)組成（無(wú)點(diǎn)火系），下面以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明。

3.1 機(jī)體組

多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)由氣缸體、氣缸蓋和油底殼機(jī)體組成。有將氣缸體分鑄為上下兩部分的發(fā)動(dòng)機(jī)，上部分是氣缸體，下部分時(shí)曲軸箱。由發(fā)動(dòng)機(jī)各構(gòu)件、各系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)體組，機(jī)體組是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、配氣機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)組成部分。，因?yàn)榛旌蠚庖跈C(jī)體組內(nèi)燃燒，所以機(jī)體組必須能承受高溫高壓。

3.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

它是活塞做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)并將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的輸出動(dòng)力機(jī)構(gòu)。由連桿、活塞和帶有飛輪的曲軸等組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。

3.3 配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)由進(jìn)氣門、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪軸、排氣門、搖臂以和凸輪軸定時(shí)帶輪等組成。它的作用是將可燃混合氣吸入氣缸并及時(shí)從氣缸中排出廢氣的裝置。

3.4 供給系統(tǒng)

供給系統(tǒng)由汽油泵、汽油箱、汽油過(guò)濾器、化油器、進(jìn)氣管、空氣濾清器、排氣消聲器、排氣管等組成。其主要是把汽油與空氣按比例混合并為供入氣缸，以便進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，并將廢氣排到發(fā)動(dòng)機(jī)外。

3.5 點(diǎn)火系統(tǒng)

其中有供給低壓電流的蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈、火花塞等。點(diǎn)火系統(tǒng)是保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)被壓縮的汽油和空氣的混合氣。

3.6 冷卻系統(tǒng)

由水泵、水套、風(fēng)扇、散熱片、分水管、等組成的冷卻系統(tǒng)。主要作用就是把氣缸內(nèi)的熱量散到空氣中去，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常而穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

3.7 潤(rùn)滑系統(tǒng)

由機(jī)油泵、潤(rùn)滑油道、機(jī)油過(guò)濾器、限壓閥、機(jī)油濾清器等組成的潤(rùn)滑系統(tǒng)，主要功能是使?jié)櫥蜐?rùn)滑做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，減少機(jī)件之間的摩擦，降低機(jī)件之間的相互磨損，并清洗摩擦表面，同時(shí)也可以降低機(jī)件部分溫度。

3.8 起動(dòng)系統(tǒng)

啟動(dòng)系統(tǒng)由起動(dòng)機(jī)及其附屬裝置組成，把靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)精密和復(fù)雜的機(jī)器。發(fā)動(dòng)機(jī)性能直接影響著整個(gè)車輛的運(yùn)行，要想對(duì)汽車進(jìn)行維修、故障分析與排除就必須了解發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)。

汽車的心臟是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)決定了速度、加速性、爬坡性、牽引力；發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)汽車維修中常見的故障；汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)決定了燃料經(jīng)濟(jì)性和經(jīng)常費(fèi)用，由此可見發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車中的重要性。發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，這就要求我們從事發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工作的工作人員要在在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行仔細(xì)考慮，對(duì)每個(gè)部件都要精益求精，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的好壞都對(duì)汽車的后期設(shè)計(jì)都起到?jīng)Q定性作用。

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