汽车发动构造机原理

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1、重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司汽车发动机构造原理汽车发动机构造原理发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，即将汽油( 柴油)或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。发动机的所有结构都是为能量转换服务的，发动机伴随着汽车走过了 100 多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制

2、方面都有很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。术语术语重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司上止点：上止点：活塞顶所能到达的最高点位置。 下止点：下止点：活塞顶所能到达的最低点位置。 活塞行程：活塞行程：上、下止点间的距离。 燃烧室容积：燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶上方的空间。 气缸工作容积：气缸工作容积：活塞从上止点运行到下止点所让出的容积。 多气缸发动机，各气缸工作容积之和，叫发动机工作容积，也叫发动机排量。 气缸总容积：气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶上方的空间。 压缩比：压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。 压缩比表示进入气缸内的气体被压缩的程度，它是发动机的一

3、个重要参数。在一定范围内适当提高压缩比，可以改善发动机的经济性和动力性。汽油发动机的压缩比一般为610，柴油发动机的压缩比一般为 1622。 重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司工作方式工作方式是指的这款发动机的特征，分为：自然吸气、涡轮增压、机械增压和双增压。 1、自然吸气就不用解释了，就是利用负压来自主把空气吸入发动机。 2、涡轮增压利用排气的废气推动涡轮，强制把空气压入汽缸。 3、机械增压是发动机直接输出一个传动轴连通增压器，强制把空气压入汽缸。 4、机械+涡轮增压，顾名思义就是含有这两种增压形式的发动机。原理原理四冲程汽油机四冲程汽油机往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(

4、gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。一、 四冲程汽油机工作原理 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。 (1) 吸气冲程(intake stroke) 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从 pr

5、逐渐降低到 pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点 (图中 a 点)汽缸内气体压力小重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司于大气压力 0 p ，即 pa= (0.800.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到 340400K。 (2) 压缩冲程(compression stroke) 压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动 180。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内

6、混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力 pc 可达 8002 000kPa，温度达 600750K。压缩行程为曲线 ac。(3) 做功冲程(power stroke) 当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力 pZ 达 3 0006 000kPa，温度 TZ 达 2 2002 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达 b 点时，其压力降至 300500kPa，温度降至 1 2001 500K。在做

7、功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动 180。做功行程为曲线 c-Z-b。 (4) 排气冲程(exhaust stroke) 排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点 r 点的压力稍高于大气压力，即 pr=(1.051.20)p0。排气终点温度 Tr=9001100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。四冲程柴油机四冲程柴油机二. 四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机和汽油机

8、一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同。(1) 进气冲程 重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力 pa= (0.850.95)p0，比汽油机高。进气终点温度 Ta=300340K，比汽油机低。(2) 压缩冲程 由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为 =1622)。压缩终点的压力为 3 0005 000kPa，压缩终点的温

9、度为 7501 000K，大大超过柴油的自燃温度(约 520K)。 (3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以 10MPa 左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达 5 0009 000kPa，最高温度达 1 8002 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。 (4) 排气冲程 柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般 Tr=700900K。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的，其他三个冲程

10、是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。分类分类按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动，后者活塞在汽缸内作旋转运动。 按照进气系统分类：内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。若进气是在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。 按照气缸排

11、列方式分类：内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式、双列式和三列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司水平的。双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180(一般为 90)称为 V 型发动机，若两列之间的夹角=180称为对置式发动机。三列式把气缸排成三列，成为 W 型发动机。 按照气缸数目分类：内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸发

12、动机。现代车用发动机多采用三缸，四缸、六缸、八缸发动机。按照冷却方式分类：内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。 按照行程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。把曲轴转两圈(720)，活塞在气缸内上下往复运动四个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为四冲程内燃机；而把曲轴转一圈(360)，活塞在气缸内上下往复

13、运动两个冲程，完成一个工作循环的内燃机称为二冲程内燃机。汽车发动机广泛使用四冲程内燃机。 按气门机构种分类：侧置气门（SV）发动机、侧置凸轮轴（OHV）发动机、顶置凸轮轴（OHC）发动机、可变气门（VTEC）发动机 和 Desmo 气门机构发动机。 按燃油供应方式分类：化油器发动机和电喷发动机 。 按照所用燃料分类：内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。组成组成重庆长安汽车股份有

14、限公司重庆长安汽车股份有限公司总体构造总体构造由于发动机的工作原理相似，基本结构也就大同小异。汽油发动机通常是两大机构五大系统组成，柴油发动机通常是由两大机构四大系统组成（无点火系）。 发动机总成 曲柄连杆机构实现热能转换的核心，也是发动机的装配基础。 配气机构保证气缸适时换气。 燃料系控制每循环投入气缸燃油的数量，以调节发动机的输出功率和转速。 冷却系控制发动机的正常工作温度。 润滑系减少摩擦力，延长发动机的使用寿命。 点火系适时地向汽油发动机提供电火花（柴油发动机无点火系） 起动系使曲轴旋转完成发动机起动过程。曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄两杆机构在做功行程时，将燃料燃烧以后产生的气体压力，

15、经过活塞、连杆转变为曲轴旋转的转矩；然后，利用飞轮的惯性完成进气、压缩、排气 3 个辅助行程。曲柄连杆机构气缸曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组 3 部分组成。 一、气缸体曲轴箱组 1、气缸体和曲轴箱 气缸体和曲轴箱通常铸成一体，统称为气缸体，它是发动机的外壳及装配基础，一般采用优质合金铸铁或铝合金制成，其结构形式有直列型、V 型、对置型 3 种。直列六缸发重庆长安汽车股份有限公司重庆长安汽车股份有限公司动机的气缸体。该发动机为直列六缸水冷式汽油发动机。气缸体内呈圆柱形的空间称为气缸，气缸表面称为气缸壁。气缸是气体交换、燃烧的场所，也是活塞运动的轨道。为保证活塞与气缸的密封及减少磨损，气缸壁应具

16、有有效较高的加工精度和较低的表面粗糙度。为了使气缸在工作时的热量得到散发，在气缸体、气缸套机体之间制有能够容纳冷却液的夹层空腔，称为水套。 在气缸体的下部有 7 道主轴承座，用于安装曲轴飞轮组。气缸体的侧面设有挺杆室，用于安装气门传动机件。气缸体的上平面安装气缸盖，下平面安装机油盘，前端面安装正时齿轮盖，均加有衬垫并用螺栓紧固密封。气缸体的后端面安装飞轮壳。 为了增强缸体的耐磨性，延长气缸体的使用寿命，气缸体内大都镶有气缸套。气缸套分为干式和湿示两种。干式气缸套不与冷却液接触，为防止缸套向下窜动，可在上（下）止口限位。湿式缸套外表面直接与冷却液接触，为防止漏冷却液，缸套下止口处装有 13个橡胶密封圈。 2、机油盘机油盘的作用是储存润滑油，故俗称油底壳。它一般采用薄壁钢板冲压而成，内部设有稳油挡板以防止润滑油过分激荡，底部设有放油塞以便更换润滑油。 3、气缸盖 气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，并与活塞顶构成燃烧室。气缸盖上有燃烧室、水套、火花塞座孔（柴油发动机有喷油器安装孔）、进排气道、气门