我们说汽车上最值钱的就是发动机,发动机是汽车的心脏,但是你对发动机的知识了解多少
发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机)。发动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。
今天我们就只讲一下内燃机。
内燃机,是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机,也包括旋转叶轮式的喷气式发动机,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合,在其汽缸内燃烧,释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出,驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机,这也是我们燃油汽车的两种主要动力,通过将内能转化为机械能,是通过做功改变内能。
组成
发动机是两大机构和五大系统,两大机构是配气机构和曲柄连杆机构,发动机里面汽油机有五大系统分别是燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系,柴油发动机是四大系统,其中没有点火系,柴油发动机是压燃的,
结构分类
1. 根据所用燃料分: 汽油机、柴油机、天然气(CNG)、LPG发动机、乙醇发动机等,另有双燃料发动机(dual fuel engine)和灵活燃料发动机(Bi-fuel engine)
2. 根据缸内着火方式分: 点燃式、压燃式
3. 根据冲程数分:二冲程、四冲程
4. 根据活塞运动方式分 : 往复式、旋转式
往复式
旋转式
5. 根据气缸冷却方式分 : 水冷式、风冷式
6. 根据气缸数目分 :单缸机、多缸机
7. 根据内燃机转速分:低速(<300r/min)、中速(300 ~ 1000 r/min)、高速(>1000 r/min);
8. 根据进气充量压力分:自然吸气式、增压式
9. 根据汽缸排列方式,内燃机可以分为直列、斜置、对置、V形和w形。
一、 W型发动机
W型发动机是德国大众专属发动机技术。 简单说就是两个V型发动机相加,再组成一个V型发动机,也就是“V V=W=V”。W型与V型发动机相比可以将发动机做得更短一些,曲轴也可短些,这样就能节省发动机所占的空间,同时重量也可轻些,但它的宽度更大,使得发动机室更满。
优点:结构更紧凑,可以容纳更多的汽缸数,有更大的排量。
缺点:结构太复杂了!运转平衡性也不好。
由于专利的原因,这种发动机只在大众和奥迪等少量车上可以见到,在欧版大众高尔夫、欧版大众帕萨特以及奥迪A8上,分别装备着W6,W8和W12发动机。
二、H型发动机
又称水平对置发动机,这也是V型发动机的一种,只不过V的夹角变成了180度了,一般为4缸或6缸。
优点:低重心:产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低,更容易达到整体平衡。
低振动:活塞运动的平衡良好(180度左右抵消)。相比直列式,在曲轴方面所需的平衡配重因素减少,有助转速提升。它能保持650转的低转速,并保证发动机平稳的工作。同样相比其它发动机行式油耗最低。
缺点:造价高,发动机太宽。
目前世界上只有“保时捷”和“斯巴鲁”两家汽车制造商生产水平对置发动机。
三、L型发动机
又称“直列”(LineEngine)发动机,是指汽缸是按直线排列的,它所有的汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面。“直列”一般用L代表,后面加上汽缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。
优点:稳定,成本低,结构简单,运转平衡性好,体积小稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛。
缺点:当排气量和汽缸数增加时,发动机的长度将大大增加。
直列4缸发动机,一般广泛运用于2.2升排量以下的发动机中。
直列6缸发动机,目前的佼佼者就是著名的BMW,BMW直列6缸发动机凝聚了当今量产发动机的顶尖技术,堪称直列6缸的巅峰之作。
四、V型发动机
将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起,使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。V型发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车的迎风面越小越好,就是要求发动机盖越低越好。常见的V型发动机有V6、V8、V10、V12。还有V3、V5以及V16(不要跟有些直列发动机代表气门数搞浑了)。
顾名思义,V代表发动机气缸成V型排列,一般是90度,这样可以抵消运转时的震动,更加稳定。也有75度和72度的。雷诺赛车甚至用了超过90度的广角V10引擎。
优点:运转稳定(针对V6、V8、V12)、节省空间。
缺点:结构比较复杂,不利于保养和维修,并且造价较高。同时,V3、V5包括V10都由于其结构或排量的原因,并不非常稳定,尤其是作为F1发动机的V10 3L引擎,更是需要投入大量的精力和经费用于保证其稳定性。
代表车型:奥迪的A6、法拉利360、保时捷carrear GT、奔驰S600。分别使用V6,V8,V10,V12发动机。而V3主要是出现在一些摩托车上,V5据说在上一代大众高尔夫上有使用。而V16则在一些豪华的老爷车上可以找到。
总结一下:发动机排列方式,最常用的是L型直列横置或纵置,结构简单,应用普遍;V型体积紧凑,震动小,如日产天籁;W型结构极其复杂,但更紧凑、高效,如奥迪A8、大众辉腾等;水平对置H型,可降低发动机舱的高度,有效避免机器振动,如日本富士翼豹。转子发动机尺寸较小、重量较轻,震动和噪声较低,具有较大优势,如马自达RS-8。
工作方式
气缸盖中有进气道和排气道,内装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经 空气滤清器 、进气管、进气道和进 气门 充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和 排气管 ,最后经 排气消声器 排入大气。进、排气门的开启和关闭是由 凸轮轴 上的进、排气凸轮,通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的,这一套机件称为内燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。