發(fā)動機目 錄
返回目錄↑1、簡介發(fā)動機 發(fā)動機(英文:Engine,motor),又稱為引擎,是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機械能的機器,包括如內(nèi)燃機(汽油發(fā)動機等)、外燃機(斯特林發(fā)動機、蒸汽機等)、電動機等。如內(nèi)燃機通常是把化學能轉(zhuǎn)化為機械能。它既適用于動力發(fā)生裝置,也可指包括動力裝置的整個機器. 以下介紹的主要是熱力發(fā)動機。 根據(jù)燃料以及點火形式的不同可分為汽油機或柴油機,或有以氫氣、天然氣、石油氣為燃料的發(fā)動機,其燃燒形式與汽油機差異較小。 根據(jù)工作循環(huán)與活塞沖程特性劃分,又可分為兩沖程與四沖程發(fā)動機等。 返回目錄↑2、起源發(fā)動機最早誕生在英國,所以,發(fā)動機的概念也源于英語,它的本義是指那種“產(chǎn)生動力的機械裝置”。隨著科技的進步,人們不斷地研制出不同用途多種類型的發(fā)動機,主要可分為:內(nèi)燃機、外燃機、電動機三類。本詞條主要介紹的熱力發(fā)動機是要以某種燃料燃燒來產(chǎn)生動力。 返回目錄↑3、發(fā)展
內(nèi)燃機
發(fā)動機的發(fā)展經(jīng)歷了外燃機和內(nèi)燃機兩個發(fā)展階段。 外燃機就是說它的燃料在發(fā)動機的外部燃燒,發(fā)動機將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動能,瓦特發(fā)明的蒸汽機就是一種典型的外燃機,當大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時,高壓便產(chǎn)生了,然后這種高壓又推動機械做功,從而完成了熱能向動能的轉(zhuǎn)變。 這一類型的發(fā)動機與外燃機的最大不同在于它的燃料在其內(nèi)部燃燒。內(nèi)燃機的種類十分繁多,我們常見的汽油機、柴油機是典型的內(nèi)燃機。我們不常見的火箭發(fā)動機和飛機上裝配的噴氣式發(fā)動機也屬于內(nèi)燃機。不過,由于動力輸出方式不同,前兩者和后兩者又存在著巨大的差異。一般地,在地面上使用的多是前者,在空中使用的多是后者。當然有些汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀錄的目的,也在汽車上裝用過噴氣式發(fā)動機,但這總是很特殊的例子,并不存在批量生產(chǎn)的適用性。 燃氣輪機此外還有燃氣輪機,這種發(fā)動機的工作特點是燃燒燃燒產(chǎn)生高壓燃氣,利用燃氣的高壓推動燃氣輪機的葉片旋轉(zhuǎn),從而輸出動力。燃氣輪機使用范圍很廣,但由于很難精細地調(diào)節(jié)輸出的功率,所以汽車和摩托車很少使用燃氣輪機,只有部分賽車裝用過燃氣輪機。 返回目錄↑4、參數(shù)
發(fā)動機排量
最常見的一個發(fā)動機參數(shù)———發(fā)動機排量。發(fā)動機排量是發(fā)動機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到下止點所掃過的氣體容積,又稱為單缸排量,它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動機排量是非常重要的發(fā)動機參數(shù),它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動機的大小,發(fā)動機的許多指標都同排氣量密切相關(guān)。一般來說,排量越大,發(fā)動機輸出功率越大。 經(jīng)常在汽車資料的發(fā)動機一欄中見到的“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣,這些都表示發(fā)動機汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動機常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。 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)動機排量相同的情況下,缸數(shù)越多,缸徑越小,發(fā)動機轉(zhuǎn)速就可以提高,從而獲得較大的提升功率。 關(guān)于“汽缸排列形式”這個重要參數(shù),一般5缸以下發(fā)動機的汽缸多采用直列方式排列,常見的多數(shù)中低檔轎車都是L4發(fā)動機,即直列4缸。另外,也有少數(shù)6缸發(fā)動機采用直列方式排列。 發(fā)動機能量效率 現(xiàn)在的能量利用效率不高(鄧宇等,1994年),浪費驚人。經(jīng)典的熱機做功方式,能量做功的有用效率只有25%(1/4),最高也就1/3(33.3%).而100%能量中的75%(3/4)、或66.67%(2/3)都作為無用的熱浪費掉了。另有意外,“班克斯熱機”是利用記憶合金制成的不要燃料,不耗電力的高效發(fā)動機。 返回目錄↑5、結(jié)構(gòu)
氣缸
機體是構(gòu)成發(fā)動機的骨架,是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ),其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件,承受各種載荷。因此,機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。 水冷發(fā)動機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)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋,冷卻水套和潤滑油道等。 氣缸體按照氣缸的排列方式不同,氣缸體還可以分成單列式,V型和對置式三種。 曲軸箱氣缸體下部用來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,下曲軸箱用來貯存潤滑油,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)動機的總體布置和機油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板,以防止汽車顛動時油面波動過大。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,以吸附潤滑油中的金屬屑,減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊,防止?jié)櫥托孤?/p> 氣缸蓋 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面,從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃氣相接觸,因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內(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)水來冷卻燃燒室等高溫部分。 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導熱性好,有利于提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分,燃燒室的形狀對發(fā)動機的工作影響很大,由于汽油機和柴油機的燃燒方式不同,其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機的燃燒室,而柴油機的燃燒室放在柴油供給系里介紹。 三種類型的燃燒室 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,能補償結(jié)合面的不平度,以確保密封,同時要有好的耐熱性和耐壓性,在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應用較多的是銅皮——棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊,由于銅皮——棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮,壓緊時較之石棉不易變形。有的發(fā)動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架,兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。 返回目錄↑6、分類
按照進氣系統(tǒng)分類
內(nèi)燃機的分類方法很多,按照不同的分類方法可以把內(nèi)燃機分成不同的類型,下面讓我們來看看內(nèi)燃機是怎樣分類的。 按照進氣系統(tǒng)分類內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機和強制進氣(增壓式)發(fā)動機。汽油機常采用自然吸氣式;柴油機為了提高功率有采用增壓式的。 按照氣缸排列方式分類內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但為了降低高度,有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的;雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機,若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機。 內(nèi)燃機按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。僅有一個氣缸的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機;有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機,F(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。 按照冷卻方式分類 內(nèi)燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機和風冷發(fā)動機。水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的;而風冷發(fā)動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進行冷卻的。水冷發(fā)動機冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應用于現(xiàn)代車用發(fā)動機。 內(nèi)燃機按照完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機和二行程內(nèi)燃機。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°),活塞在氣缸內(nèi)上下往復運動四個行程,完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為四行程內(nèi)燃機;而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°),活塞在氣缸內(nèi)上下往復運動兩個行程,完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機稱為二行程內(nèi)燃機。汽車發(fā)動機廣泛使用四行程內(nèi)燃機。 按照所用燃料分類內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機稱為汽油機;使用柴油機為燃料的內(nèi)燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點;汽油機轉(zhuǎn)速高,質(zhì)量小,噪音小,起動容易,制造成本低;柴油機壓縮比大,熱效率高,經(jīng)濟性能和排放性能都比汽油機好。 按照適用對象分類重卡用發(fā)動機,輕卡用發(fā)動機,客車用發(fā)動機,工程機械用發(fā)動機,農(nóng)用發(fā)動機,船用發(fā)動機,發(fā)電用發(fā)動機等。返回目錄↑7、工作原理
二行程發(fā)動機
二行程發(fā)動機
二行程發(fā)動機的每個工作循環(huán),是在曲軸旋轉(zhuǎn)一周即360度,活塞上下兩個行程內(nèi)完成的! 二行程柴油機的工作過程和二行程汽油機相似,不同的是:進入柴油機氣缸的是純空氣。由于二行程柴油機的經(jīng)濟性差且排污嚴重,近幾年在汽車上已趨淘汰。在此僅介紹二行程汽油機的工作原理。 發(fā)動機氣缸體上有三個孔,即進氣孔、排氣孔和換氣孔,這三個孔分別在一定時刻由活塞關(guān)閉。進氣孔與化油器相通,可燃混合氣經(jīng)過進氣孔流人曲軸箱,繼而從換氣孔進入氣缸;而廢氣則從排氣孔排出。 其工作循環(huán)包含兩個行程: 1.第一行程: 活塞自下止點向上移動,三個氣孔被關(guān)閉后,在活塞上方,已進入氣缸的混合氣被壓縮;而活塞下方的曲軸箱內(nèi)因容積增大,形成一定的真空度,在進氣孔露出時,可燃混合氣自化油器經(jīng)進氣孔流人曲軸箱內(nèi)。 2.第二行程: 活塞壓縮到上止點附近時,火花塞跳火點燃可燃混合氣,高溫高壓的燃氣膨脹,推動活塞下移作功。活塞下移作功時進氣孔關(guān)閉,密閉在曲軸箱內(nèi)的可燃,混合氣被壓縮;當活塞接近下止點時卜排氣孔開啟,廢氣沖出;隨后換氣孔開啟,受預壓的可燃混合氣沖人氣缸,驅(qū)除廢氣,進行換氣過程。此過程一直進行到下一行程活塞上移,三個氣孔完全關(guān)閉為止。 返回目錄↑8、技術(shù)解析
發(fā)動機類型 特點
渦輪增壓發(fā)動機(Turbo)
增壓技術(shù)是一種提高發(fā)動機進氣能力的方法。它通過采用專門的壓氣機,預先對進入氣缸的氣體進行壓縮,提高進入氣缸的氣體密度,增大進氣量,更好地滿足燃料的燃燒需要,從而達到提高發(fā)動機功率的目的。 優(yōu)點:在不增加發(fā)動機排量的基礎(chǔ)上,可大幅度提高功率和扭矩 缺點:渦輪工作有遲滯現(xiàn)象,并且保養(yǎng)費用高。 代表車型:寶來1.8T 速騰 1.8T 途安1.8T 帕薩特1.8T 奧迪A4 1.8T/2.0T 奧迪A6 2.0T 機械增壓發(fā)動機(Supercharger)機械增壓的壓縮機直接被發(fā)動機的曲軸帶動,它的優(yōu)點是響應性好。但是它本身需要消耗一部分能量,因此機械增壓不能產(chǎn)生特別強大的動力,尤其是在高轉(zhuǎn)速時,從而影響到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高。 優(yōu)點:響應性好完全沒有渦輪的遲滯現(xiàn)象,可以在任何時候都能輸出源源不斷的扭力。 缺點:高轉(zhuǎn)速時會產(chǎn)生大量的摩擦,從而影響到轉(zhuǎn)速的提高,并且噪音大。 代表車型:北京奔馳E200K 路虎攬勝運動版 汽油直噴技術(shù)(FSI)FSI是Fuel Stratified Injection的詞頭縮寫,意指燃油分層噴射。燃油分層噴射技術(shù)是發(fā)動機稀燃技術(shù)的一種。什么叫稀燃?顧名思義就是發(fā)動機混合氣中的汽油含量低,汽油與空氣之比可達1:25以上。它的特點是在進氣道中已經(jīng)產(chǎn)生可變渦流,使進氣流形成最佳的渦流形態(tài)進入燃燒室內(nèi),以分層填充的方式推動,使混合氣體集中在位于燃燒室中央的火花塞周圍。 優(yōu)點:在大幅提高了燃油的經(jīng)濟效率的同時增加發(fā)動機的功率。 缺點:對油品的要求十分苛刻。 代表車型:奧迪A4 2.0T 奧迪A62.0T 全鋁發(fā)動機兩種材質(zhì)發(fā)動機最大的不同就是重量,全鋁合金發(fā)動機比鑄鐵發(fā)動機可以輕一半的重量。本來轎車的總重量就不高,發(fā)動機所占的比例可是不能忽略,重量減輕的最直接效果便是油耗方便表現(xiàn)的增強。而發(fā)動機的重量也直接影響車輛的行駛性能,由于一般轎車多為前輪驅(qū)動,如前艙重量過重,車輛拐彎時會引起過多轉(zhuǎn)向,并且制動距離也會加長。 優(yōu)點:可以輕一半的發(fā)動機重量,能有效降低燃油消耗和提高操控表現(xiàn)。 缺點:鋁制材料價格昂貴。 代表車型:騏達 SWIFT雨燕 奧迪A8 可變正時氣門技術(shù)(VVT-i VECT)發(fā)動機可變氣門正時技術(shù)(VVT, Variable Valve Timing)是近些年來被逐漸應用于現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種,發(fā)動機采用可變氣門正時技術(shù)可以提高進氣充量,使充量系數(shù)增加,發(fā)動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。 優(yōu)點:在大幅提高了燃油的經(jīng)濟效率的同時增加發(fā)動機的功率。 缺點:對油品的要求十分苛刻。 代表車型:本田雅閣 本田CR-V 豐田花冠 馬自達6 新歐藍德 寶馬325 轉(zhuǎn)子發(fā)動機殼體的內(nèi)部空間(或旋輪線室)總是被分成三個工作室!≡谵D(zhuǎn)子的運動過程中,這三個工作室的容積不停地變動,在擺線形缸體內(nèi)相繼完成進氣、壓縮、燃燒和排氣四個過程。每個過程都是在擺線形缸體中的不同位置進行,這明顯區(qū)別于往復式發(fā)動機。 優(yōu)點:燃油經(jīng)濟效率高、發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單、振動小率。 缺點:耐用性不高,油耗大,加工成本高。 代表車型:馬自達RX-8 水平對置發(fā)動機水平對置發(fā)動機,發(fā)動機活塞平均分布在曲軸兩側(cè),在水平方向上左右運動。使發(fā)動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低,車輛行駛更加平穩(wěn),發(fā)動機安裝在整車的中心線上,兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相互抵消,大大降低車輛在行駛中的振動,便發(fā)動機轉(zhuǎn)速得到很大提升,減少噪音。 優(yōu)點:大大降低車輛在行駛中的振動,發(fā)動機轉(zhuǎn)速得到很大提升,減少噪音。 缺點:發(fā)動機各部份的設(shè)計和生產(chǎn)工藝均要求相當苛刻。 代表車型:斯巴魯翼豹WRC 保時捷 911 共軌柴油噴射系統(tǒng)共軌式柴油噴射系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開。電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機械式噴油器,燃油軌中的燃油壓力由一個徑向柱塞式高壓泵產(chǎn)生,壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān),可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。 優(yōu)點:很好經(jīng)濟效率,并且低速扭矩可以獲得很好的動力。 缺點:發(fā)動機產(chǎn)生的噪音和震動大。 代表車型:寶來1.9TDI 奧迪A6 2.5TDI 華泰現(xiàn)代特拉卡2.9CRDi 返回目錄↑9、基本理論汽油發(fā)動機將汽油的能量轉(zhuǎn)化為動能來驅(qū)動汽車,最簡單的辦法是通過在發(fā)動機內(nèi)部燃燒汽油來獲得動能。因此,汽車發(fā)動機是內(nèi)燃機----燃燒在發(fā)動機內(nèi)部發(fā)生。 1. 內(nèi)燃機也有其他種類,比如柴油機,燃氣輪機,各有各的優(yōu)點和缺點。 汽車的發(fā)動機一般都采用4沖程。 發(fā)動機的核心部件是汽缸,活塞在汽缸內(nèi)進行往復運動,上面所描述的是單汽缸的運動過程,而實際應用中的發(fā)動機都是有多個汽缸的(4缸、6缸、8缸比較常見)。我們通常通過汽缸的排列方式對發(fā)動機分類:直列、V或水平對置(當然現(xiàn)在還有大眾集團的W型,實際上是兩個V組成)。 混合氣的壓縮和燃燒在燃燒室里進行,活塞往復運動,你可以看到燃燒室容積的變化,最大值和最小值的差值就是排量,用升(L)或毫升(CC)來度量。汽車的排量一般在1.5L~4.0L之間。每缸排量0.5L,4缸的排量為2.0L,如果V型排列的6汽缸,那就是V6 3.0升。一般來說,排量表示發(fā)動機動力的大小。 發(fā)動機是靠可燃氣體和空氣的混合燃燒來運動的,如果發(fā)動機得不到足夠的新鮮空氣,那么可燃氣體的燃燒就不會完全,造成的結(jié)果就是燃油經(jīng)濟性變差,發(fā)動機功率下降。現(xiàn)代發(fā)動機的轉(zhuǎn)速很高,通常可以達到每分鐘4500轉(zhuǎn)以上,完成一個工作循環(huán)只需要O.OO5秒左右的時間,傳統(tǒng)的兩氣門已經(jīng)無法勝任在這么短暫時間內(nèi)的換氣任務,從而限制了發(fā)動機性能的提高,解決的辦法只有擴大氣體的進出空間,用較大的空間來贏得時間。而多氣門技術(shù)是最好的解決途徑,它的出現(xiàn)使得發(fā)動機整體的質(zhì)量得到了本質(zhì)上提高。 所謂多氣門技術(shù)就是發(fā)動機每個汽缸的氣門超過2個,具體的有2進1出、2進2出、3進2出等排列型式。但是氣門數(shù)過多進氣量也會下降,而且會使結(jié)構(gòu)更為復雜,加工工藝要求極高,增加制造成本,反而不好。因此現(xiàn)在的發(fā)動機普遍采用的是3到5氣門的結(jié)構(gòu),尤其是4氣門采用的較為廣泛,而且現(xiàn)代的中高檔轎車上的發(fā)動機幾乎都采用了多氣門的結(jié)構(gòu),它已經(jīng)成為現(xiàn)代轎車的一個技術(shù)指標,例如,捷達轎車就采用了5氣門技術(shù),它可使發(fā)動機在排量相同的情況下,輸出較大的功率。 發(fā)動機 發(fā)動機的其他部分
返回目錄↑10、發(fā)動機保養(yǎng)一、保養(yǎng)三濾 三濾在汽車發(fā)動機上起著對機油、汽油和空氣的過濾作用,從而對發(fā)動機起到保護作用,也起到了提高發(fā)動機的工作效率的作用。發(fā)動機保養(yǎng)中三濾的保養(yǎng),至關(guān)重要。 |