汽车发动机为汽车提供动力,是汽车的“心脏”,影响汽车的动力性、经济性和环保性。
发动机的位置
发动机后置
发动机安装于车辆的尾部,主要应用于大型客车,一些乘用车也有应用。
发动机前置
发动机安装于车辆的前部,应用比较广泛。
发动机中置
发动机安装于车辆的中部,主要应用于高级跑车和赛车,发动机在驾驶员座椅后面。
发动机的种类
按行程数分类
二冲程内燃机:活塞经过两个行程完成一个工作循环的内燃机。
四冲程内燃机:活塞经过四个行程完成一个工作循环的内燃机。
按着火方式分类
液体燃料内燃机:燃烧液体燃料(汽油、柴油、醇类等)的内燃机。
气体燃料内燃机:燃烧气体燃料(液化石油气、天然气等)的内燃机。
多种燃料内燃机:能够使用着火性能差异较大的两种或两种以上燃料的内燃机。
按进气状态分类
非增压内燃机:进入气缸前的空气或可燃混合气未经压缩的内燃机,对于四冲程内燃机亦称自吸式内燃机。
增压内燃机:进入气缸前的空气或可燃混合气先经过压缩机压缩来增大冲量密度的内燃机。
按冷却方式分类
水冷式:用水冷却气缸和气缸盖等零件的内燃机。
风冷式:用空气冷却气缸和气缸盖等零件的内燃机。
按气缸数及布置分类
单缸内燃机:只有一个气缸的内燃机。
多缸内燃机:具有两个或两个以上气缸的内燃机。
立式内燃机:气缸布置于曲轴上方且气缸中心线垂直于水平面的内燃机。
卧式内燃机:气缸中心线平行于水平面的内燃机。
直列式内燃机:具有两个或两个以上直立气缸,并呈一列排列的内燃机。
V形内燃机:具有两个或两列气缸,其中心线夹角呈V形,并共用一根曲轴输出功率的内燃机。
斜置式内燃机:气缸中心线与水平面呈一定角度的内燃机。
发动机总体组成
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构由气缸体曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。在做功行程时,曲柄连杆机构将燃料燃烧以后产生的气体压力,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、排气三个辅助行程。
配气机构
配气机构的作用是根据发动机的工作顺序和各缸工作循环的要求,及时地开启和关闭进、排气门,使可燃混合气(汽油发动机)或新鲜空气(柴油发动机)进入气缸,并将废气排入大气。
冷却系统
冷却系统主要由冷却水泵、风扇、节温器、散热器和冷却水道等组成。冷却系统的作用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。冷却方式有水冷和风冷两种。
润滑系统
润滑系统由机油泵、集滤器、限压阀、油道、机油滤清器等组成。润滑系统的功用是向做相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损,并对零件表面进行清洗和冷却。
点火系统
在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系统。现代汽车多用微机控制点火系统,主要由电源、点火开关、点火线圈组件、传感器、电控单元(Electronic Control Unit,ECU)以及火花塞等组成。
燃料供给系统
汽油发动机燃料供给系统的作用是根据发动机不同工作情况的需要,将纯净空气和汽油配制成适当比例的可燃混合气送入各个气缸进行燃烧,再将产生的废气排入大气中。燃料供给系统分为汽油机和柴油机两种。
启动系统
启动系统主要由蓄电池、启动开关、启动电动机等组成。按发动机的要求,提供一定的转矩,使发动机达到规定的转速,顺利完成启动过程。低温启动时,还应进行预热启动。
汽车发动机常用术语
工作循环
活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、做功、排气四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程,内燃机才能持续做功。
上、下止点
活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点;活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处,活塞的运动速度为零。
活塞行程
上、下止点间的距离S称为活塞行程。曲轴的回转半径R称为曲柄半径。显然,曲轴每回转一周,活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机,S=2R。
气缸工作容积
上、下止点间所包容的气缸容积称为气缸工作容积。
内燃机排量
内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。
燃烧室容积
活塞位于上止点时,活塞顶面以上和气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室,其容积称为燃烧室容积,也叫压缩容积。
气缸总容积
气缸工作容积与燃烧室容积之和为气缸总容积。
压缩比
气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比(e)。压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时,气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大,压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。
工况
内燃机在某一时刻的运行状况简称工况,以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴转速即为内燃机转速。
负荷率
内燃机在某一转速下产生的有效功率与相同转速下所能产生的最大有效功率的比值称为负荷率,以百分数表示。负荷率通常简称负荷