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1、项目二 认识发动机,2.1 发动机的作用 2.2 发动机的分类 2.3 发动机的组成 2.4 四冲程发动机 2.5 发动机性能 2.6 发动机识别,2.1 发动机的作用,现代汽车大多使用往复活塞式内燃机，发动机把燃料的化学能转换为机械能。化学能是从为发动机提供的燃料里面释放出来的。当燃料在发动机气缸里面燃烧的时候，能量就以热的形式释放出来。这就是通常所说的燃烧。燃烧使气体升温，并达到一个很高的压力。正是这个高压推动活塞在气缸里面下行使发动机运转。 大多数的汽车发动机都有多个气缸。小汽车的发动机可能只有两个气缸，大型车的发动机可能多达12个气缸。所有的气缸的工作过程都是相似的。发动机的基本部件有
2、:气缸、活塞、连杆和曲轴。活塞是由铝合金制造的，在气缸里面是一种滑动连接。活塞上面有活塞环，,下一页,返回,2.1 发动机的作用,它主要是保证活塞与气缸之间的气密性的。 2.1.1气缸里面的工作过程 1.压缩 活塞上行，压缩里面的空气和燃油的混合气。混合气是由燃料(汽油)小颗粒和周围的空气组成的。这就形成了可燃混合气。 2.燃烧 活塞压缩到接近上止点的时候，可燃混合气已经被压缩到了一个很小的空间里面。活塞顶上的这处空间叫做燃烧室，因为它是可燃混合气燃烧的地方。燃油与空气的混合气在这里被火花塞发出的火花点燃。,上一页,下一页,返回,2.1 发动机的作用,3.做功 燃烧产生的高压推动活塞下行，该过
3、程使发动机运行。 上面的几条是汽油发动机气缸里面的工作过程。空气和燃油的混合气进人到气缸里面，活塞上行对其进行压缩，压缩的可燃混合气在燃烧室里面被点燃，燃烧过后的高压气体推动活塞下行。这个过程循环往复地进行以保持发动机正常运转，当然发动机还需要其他的部件才能组成。 2.1.2往复运动转化为旋转运动 发动机气缸里面的活塞的上下运动叫做往复运动，基于这个原因有时间发动机一也叫做往复式发动机。 发动机活塞做的是直线运动，,上一页,下一页,返回,2.1 发动机的作用,但是这个运动必须转化为旋转运动。因此，连杆和曲轴滑块机构就派上了用场。如图2-2所示，连杆把活塞和曲轴相联 曲轴是一根弯曲的轴，对应每一
4、缸都有一个曲拐。每一个曲拐都对应一根曲轴销，它为下端的连杆大头的滑动轴承提供了一个接触面。 连杆有一个可以拆卸的端盖。这是非常必要的，如果没有这个盖，连杆就没有办法安装到曲轴销上面去。,上一页,返回,2.2 发动机的分类,2.2.1按燃料分类 有三种汽车燃料:汽油、直馏柴油(用于柴油机)和气体燃料。大多数的乘用车都是汽油发动机，但是有些四轮驱动的汽车或者轻型商 用车搭载的是柴油发动机。重型货车或者大量掘土(或运土)的工程机械用的也是柴油发动机。如图2-3所示。 气体燃料有两种来源:液化石油气(LPG)和天然气(NGV)。汽车发动机和轻型货车发动机可以改装为燃用LPG，通常一也改装成两燃料汽车，
5、既可以燃用汽油一也可以燃用气体燃料。气体燃料一也有一些比较特殊的用途，,下一页,返回,2.2 发动机的分类,燃用气体燃料的汽车排放出的尾气比燃用其他的石化燃料的发动机排放出的尾气更加清洁。因此，叉车和其他一些室内使用的机械都安装了LPG燃料系统。 2.2.2按一个工作循环所需冲程数分类 1.发动机的工作循环 循环就是一系列的事件的循环往复过程。发动机的工作循环由活塞的几个冲程组成。有四冲程循环发动机和二冲程循环发动机，如图2-4所示。 对于一台四冲程循环发动机，它的一个循环有四个活塞冲程，因此它需要曲轴转两圈。 对于一台二冲程循环发动机，,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,它的一个循
6、环只需要两个冲程和曲轴转一圈。 大多数的汽车发动机都是四冲程循环的发动机，尽管有一些大型的柴油发动机是以二冲程循环理论进行工作的。有一些小型的发动机，如: 割草机上面的发动机就是二冲程的，其他一些都是四冲程循环。 大多数的摩托车发动机都是四冲程循环的，但是一也有二冲程的摩托车发动机。大多数的船舶甲板发动机是二冲程的，当然一也有四冲程的。 汽油发动机一个完整的循环，无论它是二冲程还是四冲程的发动机，都包括了把空气和燃料混合气吸人气缸、,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,燃烧的发生、燃气膨胀和对活塞做功、最后把气缸里面的已燃气体排出去这几个过程。 2.四冲程汽油发动机 对于四冲程循环，一
7、也叫做奥托循环(由它的发明者的名字而来)，在气缸的顶部的气缸盖上面安装有气门。它们由凸轮机构控制在正确的时刻打开或者关闭。进气门允许燃料和空气的混合气进人到气缸里面，排气门把已经燃烧过的气体排出到缸外。 如图2-5所示为四冲程汽油机的冲程循环顺序图。它们分别是: (1)进气冲程。在这个冲程里面，进气门打开,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,活塞下行并把空气和燃料的混合气吸人到气缸里面。 (2)压缩冲程。在这个冲程里面，发动机的进气门和排气门同时关闭，活塞上行，空气和燃料混合气在气缸里面被压缩 (3)做功冲程。在这个冲程里面，空气和燃料的混合气发生燃烧，活塞在高压燃气的 推动力作用下下
8、行。 (4)排气冲程。在这个冲程里面，排气门打开，活塞上行把气缸里面的已燃气体排 出去。 这四个冲程就构成了一个四冲程循环。当活塞在排气冲程到达上止点过后，发动机的进气门会再次打开，,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,开始进人到一个循环过程。只要发动机在运行，这个过程就会一直持续下去。 进气冲程 进气冲程从活塞在上止点，排气门关进气门开开始。活塞向下运行，把空气和燃料的混合气通过进气门吸人到气缸里面。空气和燃油蒸汽的混合气是由燃料供给系统中的化油器提供的。 注:空气和燃料的混合气不是真正吸人到气缸里面的。当活塞下行的时候，气缸里面形成了部分真空(或者说是负压)，然后是空气把混合气压人
9、到气缸里面的。 压缩冲程,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,当发动机在进气冲程到达下止点过后就会改变运行方向向上进人压缩冲程，这个时候进气门关闭，排气门一也已经关闭，因此空气和燃料的混合气在活塞上行的过程中就被压缩。当活塞运行到上止点的时候，混合气被压缩到大约为原来体积的1/8。气缸里面的气压也上升了。 做功冲程 在做功冲程里，进气门和排气门一也都是关闭的。当活塞到达压缩上止点后，点火系统就在火花塞处产生一个电火花。这个电火花就会点燃空气和燃料的混合气，燃烧就会迅速扩散，燃烧过后的气体就会在气缸里面产生高压。 膨胀的气体作用在活塞上并推动活塞下行。,上一页,下一页,返回,2.2 发动
10、机的分类,这个力通过连杆作用在曲轴销上面，推动曲轴转动。 排气冲程 当活塞从做功冲程到达下止点时，排气门打开，这个时候进气门还是保持关闭状态。在排气冲程时活塞上行，把已经燃烧的气体通过排气门排出到气缸以外。当活塞达到排气上止点时，排气冲程完成，发动机的一个工作循环也完成了。 3.二冲程汽油发动机 普通二冲程汽油发动机都是如图2-6所示的三日设计。发动机里面的三个发动机日分别是: (1)进气日。进气日让来自化油器的空气和燃油的混合气进人到活塞下面的曲轴箱里面。,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,(2)车令移日。空气与燃油的混合气通过这里从曲轴箱进人到活塞上面的气缸里面。 (3)排气日。
11、用于排出燃烧过后的废气。 这些日都是在活塞上下移动的过程中由活塞进行开启和关闭，没有单独的气门。 发动机循环的四个工作过程依然是存在的，进气、压缩、做功和排气。一些事件在活塞上面发生，与此同时另一些则在活塞下面的曲轴箱里面进行。这就使得一个完整的循环得以在活塞两次上下过程完成。 曲轴箱是密封的，它构成了发动机进气系统的一部分。这类发动机燃烧的事实上是汽油和机油的混合物。,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,在空气与油的混合气一起作为燃料，同时混合气中的机油一也作为活塞、气缸和轴承的润滑剂。 活塞上面的工作过程包括:压缩空气和燃料的混合气、燃烧、做功冲程和排气冲程。 发生在活塞下面的过程
12、包括:吸人空气与燃油的混合气并通过传输日把可燃混合气从曲轴箱传输到活塞上方的气缸里面。 二冲程发动机的工作过程如图2-7所示。 (1)活塞上行冲程。活塞在上行的过程压缩气缸里活塞顶上面的混合气。与此同时，它在曲轴箱里面和活塞下面的空间里面建立了一个低压，为进气日打开做好准备。一旦进气日打开，来自化油器的燃油混合气就进人到曲轴箱里面。,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,(2)冲程顶点。在活塞运行到接近上止点的时候，火花塞就放出一个火花把压缩过后的混合气点燃。同时，活塞在它上行的时候打开进气日。空气与燃油的混合气进人活塞下面的曲轴箱。 (3)活塞下行冲程。已燃混合气压力升高推动活塞下行。
13、在下行冲程的后期，活塞的顶部打开了排气日，已燃烧的废气就从气缸里面排出。与此同时，活塞下行压缩曲轴箱里面的气体，让曲轴箱里面的气压升高，为传输做好准备。 (4)冲程的底部。在冲程的底部，活塞打开传输日。这就把曲轴箱里面压缩了的混合气放进到活塞上面的气缸里面。排气日在传输日打开之前就打开了。因此，,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,废气排出去过后就可以让新鲜混合气进人气缸。 二冲程发动机的活塞顶上通常都设计有偏转板。这个偏转板把从曲轴箱来的混合气导向上面，把已燃的废气导向排气日。这样就可以防止从曲轴箱来的混合气直接从排气日排出去。一也可以帮助把气缸里面的废气排出气缸以外，这就是通常所说
14、的扫气。 2.2.3按冷却方式分类 水冷却发动机有水套和散热器，空气冷却发动机依靠空气流动进行冷却，如图2-8所示。 2.2.4按气缸数分类 按气缸数及排列方式可分为单缸发动机和多缸发动机，,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,其中多缸发动机还可分为直列式、V型及水平对置式等(如图2-9所示)。 四缸、六缸、八缸发动机是通常用到的类型，但是也有一些汽车发动机是单缸、两缸、三缸、五缸和十二缸的。 发动机的气缸有直列式的、V型的和水平对置式的。 1.直列式发动机 这种发动机的气缸是一个接着另一个排列成一条直线。这种发动机通常都是垂直的，但是一也有一些直列发动机与垂直方向有一个角度，叫做倾斜
15、发动机。把发动机倾斜可以降低发动机的高度，这种方案通常用在乘用车上面，这样就可以降低机罩高度。直列发动机一也可以设计成卧式发动机，,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,气缸水平放置，这种发动机主要用在重型车上面。这类发动机可以安装在货车的驾驶室下面或者公交车的车厢板下面。 2.V型发动机 V型发动机的气缸布置成两列，每一列占总气缸数的一半。每一列的气缸成直线排列，两列之间有一个角度。在大多数的发动机里面，这个V角一般是900，当然也有一些其他的角度。如图2-9(d)所示为一台V型6缸发动机的机体。 与类似的直列发动机相比，V型发动机更宽，但是要短一些，通常它具有更高的刚度，可以用一根更
16、短的、刚性更大的轴。3.水平对置式发动机 这类发动机的气缸呈水平的两列，曲轴安装在中间。,上一页,下一页,返回,2.2 发动机的分类,它有两个气缸体，一个左气缸体和一个右气缸体。一个四缸发动机的机体如图2-9(e)所示。它是由铝合金机体加铸铁衬套组成。 这是卧式发动机布置，卧式发动机通常都是指这种水平对置发动机。这种设计的发动机比相当的直列发动机更宽、更矮。它也有更好的自然平衡性，因为活塞在某一个方向上的运动被与它相对的活塞的运动平衡了。,上一页,返回,2.3 发动机的组成,除了前面所讲述到的发动机组件以外，发动机还需要许多的系统才能正常运转。有一些前面已经讲到的发动机的组件一也是这些系统的构成之一，这些系统分别是: (1)燃料(燃油)供给系统。包括油箱和给发动机供油的油泵 (2)润滑系统。用油泵通过管路给发动机的各个运动件供给润滑油。 (3)冷却系统。包括散热器、软管、水泵、发动机气缸体和气缸盖里面的水套，以及在整个冷却系统里面循环防止发动机过热的冷却剂。 (4)起动系统。由电池和起动机组成，起动机通过安装在飞轮上面的齿圈带动发动机旋转。,下一页,返回,2.3 发动机的组成,(5)充
