汽车发动机的初步认识

rong · 发表于 2007-7-21 09:47:18

发动机 1、发动机的分类（1） 发动机按照它不同的特点有很多种分类方法。 1.按燃料分 可分为柴油机、汽油机和天然气机等 2.按实现循环的行程数分 a)四冲程发动机：活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作循环 b)二冲程发动机：活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作循环 3.按冷却方式分 a)水冷式发动机：以水为冷却介质 b)风冷式发动机：以空气作为冷却介质(适合缺水地区使用，如沙漠国家) 4.按点火方式分 a)压燃式发动机：利用气缸内空气被压缩后产生的高温，使燃油自燃。如柴油机。 b)点燃式发动机：利用火花塞发出的电火花强制点燃燃料，使燃料强行着火燃烧。如汽油机、煤气机。 5.按可燃混合气形成的方法分 a)外部形成混合气的发动机：燃料和空气在外先混合然后进入气缸。如使用化油器的汽油机。 b)内部形成混合气的内燃机：燃料在临近压缩终了时才喷入气缸，在气缸内与空气混合。如柴油机。 6.按进气方式分 a)自然吸气式发动机：空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。 b)增压式发动机：为增大功率，在发动机上装有增压器，使进入气缸的气体预先经过压气机压缩后再进入气缸。 7.按气缸数目分 1、发动机的分类（2） a)单缸发动机 b)多缸发动机：按气缸的排列型式又可分为 i.直列立式发动机：所有气缸中心线在同一垂直平面内。 ii.直列卧式发动机：所有气缸中心线在同一水平平面内。 iii. V型发动机：气缸中心线分别在两个平面内，且两平面相交呈V型。 iv.对置式发动机：V型夹角为180°时又称为对置式。 v.其它：还有H型，X型、星型等，但在车辆上应用很少。 2、汽油机与柴油机的对比 发动机按所使用的燃料进行分类，可以分为汽油机和柴油机。 汽油与柴油相比较，汽油的沸点低、容易气化，而柴油的自燃温度低。 柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃测试，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同 时自己点火燃烧。德国人狄塞尔想出了这个办法并取得了专利权，所以柴油机又叫狄塞尔发动机。 与汽油机相比，柴油机的优点是柴油价格便宜，经济性好，并且它没有点火系统，所以故障较少。 但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油 泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。 所以，现在的轿车中主要装备汽油机。 3、发动机的基本名词术语 1.活塞止点与行程： a)活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置称为止点。活塞离曲轴放置中心最远位置称为上止点，离曲轴放置中心的位置 称为下止点。 b)上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈，相当于活塞移动一个行程。 2.排量 a)活塞在气缸内作往复运动，气缸内的容积不断变化。当活塞位于上止点位置时，活塞顶部与气缸盖内表面所形成的空间 称为燃烧室。这个空间容积称为燃烧室容积。 b)活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发 动机排量。 c)当活塞在下止点位置时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。 3.压缩比 a)气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度 。 b)压缩比越大，气体在气缸内受压缩的程度越大，压缩终点气体的压力和温度越高，功率越大，但压缩比太高容易出现爆 震。 c)压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同，不同类型的发动机对压缩比有不同的要求。柴油机要求较大 的压缩比，一般在12-29之间，而汽油机的压缩比较小，在6-11之间。选用高标号的汽油可以部分地提高压缩比。 4、四冲程汽油机的工作原理 四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。 一.进气行程 此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活 塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下 止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。 二.压缩行程活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上 移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气压力与温度随着升高。 三.燃烧膨胀行程此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气 体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能，所以，这个行程又称 为作功行程。 四.排气行程此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。由于排气系统有阻力， 且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了地，不可能将废气排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也 有不良影响。 排气行程结束时，活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，开 始下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。 5、空燃比 空燃比A/F(A：air-空气，F：fuel-燃料)表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排 放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。 理论空燃比：即将燃料完全燃烧所需要的最少空气量和燃料量之比。燃料的组成成分对理论空燃比的影响不大，汽油的理 论空燃比大体约为14.8，也就是说，燃烧1g汽油需要14.8g的空气。一般常说的汽油机混合气过浓过稀，其标准就是理论空燃比。空燃比小于 理论空燃比时，混合气中的汽油含量高，称作过浓；空燃比大于理论空燃比时，混合气中的空气含量高，称为过稀。 混合气略微过浓时，即空燃比为13.5-14时汽油的燃烧最好，火焰温度也最高。因为燃料多一些可使空气中的氧气全部燃烧 。 而从经济性的角度来讲，混合气稀一些时，即空燃比为16时油耗最小。因为这时空气较多，燃料可以充分燃烧。 从发动机功率上讲，混合气较浓时，火焰温度高，燃烧速度快，当空燃比界于12-13之间时，发动机功率最大。 6、涡轮增压器 发动机是靠燃料在气缸内燃烧作功来产生功率的，输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制，所产生的功率也会受到限 制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量，提高燃烧作功能力。在目前的 技术条件下，涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。 构造 涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；增压器进气口与空气 滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。 原理 涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内 的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速 也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可 以增加发动机的输出功率了。 技术 涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上，处在高温，高压和高速运转的工作状况下，其工作环境非常恶劣，工作要求又 比较苛刻，因此对制造的材料和加工技术都要求很高。其中制造难度最高的是支承涡轮轴运转的“浮式轴承”，它工作转速可达10万转/分以 上，加上环境温度可达六、七百度以上，决非一般轴承所能承受，由于轴承与机体内壁间有油液做冷却，又称“全浮式轴承”。 缺点 另外涡轮增压器虽然有协助发动机增力的作用，但也有它的缺点，其中最明显的是，“滞后响应”，即由于叶轮的惯性作 用对油门骤时变化反应迟缓，即使经过改良后的反应时间也要1.7秒，使发动机延迟增加或减少输出功率。这对于要突然加速或超车的汽车而 言，瞬间会有点提不上劲的感觉。 改进 但是涡轮增压器毕竟是无本生利的事情，它是利用发动机的废气工作的，这些废气的能量如果不加以利用也会白白地浪费 掉。因此，自从涡轮增压器面世以来，人们就经常对它进行技术改造，例如提高加工精度，尽量减少涡轮与涡轮室内壁的间隙，以便提高废气 能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐热高，刚度强，重量轻的优点，可以将涡轮增压器做得更加紧凑，体积更少，而且能减少涡轮 的“滞后响应”时间。 在最近30年时间里，涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上，它弥补了一些自然吸气式发动机的先天不足，会发动机在 不改变气缸工作容积的情况下可以提高输出功率10%以上，因此许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率，藉以实现轿 车的高性能化。 气缸体和气缸盖(1) 一般人看汽车似乎它是个简单的机器。驾驶员往驾驶座上一坐，按按旋扭，扳扳按键，踩下踏板再松开，就像变魔术似的 汽车开跑了。这一切看来如此简单易行，好像我们认为所有这些是理所当然的，根本不必花费脑筋去操心汽车是怎么工作和它怎么会跑的。有 很多人买了车，可还不了解他自己的车是怎样工作的。倘若驾车人毫不困难地了解了是什么使车轮让车子在各处走动，那么驾起来就会感到非 常有趣和惬意。 此外，如果你了解该如何去维护保养它，那对你的车会带来极大的好处。要想让你的车耐用，少出故障，跑起来顺手，那 就得注意和了解汽车上各个部分、系统的简单结构和功能；所有操纵件如踏板、按钮和开关等都是干什么用的。汽车的车轮是怎么会转动的？ 使它转动的力又是从哪儿来的？让我们把机器盖打开，首先映入眼睑的是汽车的心脏——发动机。使车轮转动的力就从这里产生的。当然你不 会为了了解究竟而将发动机拆开，那么就通过此图来看看发动机的内部，在发动机内部究竟发生了什么事情呢？ 发动机是将燃料燃烧产生的热能转变成机械能的机器。在每次转换过程中，必须经过进气、压缩、膨胀作功和排出废气四 个行程，完成了它的一个工作循环。 发动机内部主要运动部件是活塞，它的运动方式有绕自身转动的；也有往复运动的。凡活塞运动往复经过上述四个行程完 成一个工作循环的，称之为四行程发动机。经过两个行程完成一个循环的称之为二行程发动机。燃料为汽油的发动机，凡是先使汽油和空气在 化油器内混合成混合气再送处气缸，经过上述行程而产生动力的称之为化油器式汽油机；凡将汽油直接喷入气缸或进气管内再与空气混合成混 合气，经过上述各行程的，称之为直接喷射汽油机。燃料为柴油的发动机，一般是利用喷油泵将柴油直接喷入气缸，经过与压缩空气相混合后 ，在高温高压下自动燃烧而产生动力称之为压燃式柴油机。在当今全世界能源短缺和环保的要求下，还有用其他清洁燃料如天然气、液化石油 气等的发动机。但其工作原理是相似的。 下面让我们具体地谈谈每个行程。 混合气如遇到火星就很容易爆炸。在汽车发动机中正是利用这种爆炸所产生的力，将气缸内的活塞从最上的位置推到最下 。活塞从最上到最下所走的距离称之为行程。上述的第一个行程收进气行程，活塞被曲轴通过连杆向下拉，混合气通过进气门进入气缸活塞的 顶部。第二个行程叫压缩行程，此时进气门和排气门都关闭。活塞向上行，将吸入的混合气再次被曲轴下拉时为止。第三个行程叫作功行程。 此时两个气门仍被关闭，由分电器供给的高压电使燃烧室内的火花塞打出火花，点燃混合气，产生爆炸力推动活塞下行，此时气缸内充满炽热 的浓烟。待到活塞再次上行时，排气门打开。这些浓烟被活塞挤出气缸燃烧室，进入排气管。这就是最后一个行程称排气地程。之后，发动机 又开始了下一个工作循环的第一个行程，如此循环不已地工作下去。 为了更进一步了解发动机的工作状况，有必要将其各部件的功能介绍如下： 气缸体和气缸盖(2) 气缸体和气缸盖 发动机部件中以气缸体最重，体积最大。它是将发动机各机构、各系统组装成一体的基本部件。气缸体内有几个圆柱形空 筒，那是活塞运动的空间，称之为气缸。有几个空筒就叫有几缸。一般有四个的就叫4缸发动机。当然还有更多的，如6缸、8缸甚至12缸的。 缸数愈多，发动机的劲头愈大。但是，让活塞在气缸内和缸筒全面接触，它的运动阻力还是不小的。为了减少相互接触的面积，于是在活塞上 套上几道活塞环。让活塞环和缸筒壁接触，这就大大地减少了活塞运动的阻力。一般的活塞上有不止一道的活塞环，其中有气环和油环两类。 由于缸筒表面经常和高温高压的燃烧气相接触，又有活塞在其上作高速往复运动，因此制造筒的材质必须耐高温、耐磨损 、耐腐蚀。为了满足这些要求，一般采用加入少量镍、钼、铬、磷等合金元素的优质合金铸铁，并经珩磨加工，获得粗糙度、形状和尺寸精度 很高的工作表面。 然而，如果气缸体全部都采用上述优质材料来制造，未免过于浪费了。因为除了这些工作表面外，气缸体的其余部分并没 有这样高的要求。所以发动机上都广泛采用活络可拆装的工作表面，即缸套。它本身可用优质材料制造，气缸体则可用普通铸铁或轻合金铸造 。缸套以和冷却水接触与否而分干套和湿套两类。后者的优点是铸造方便，拆装容易，冷却效果好。缺点是刚性差，易漏水。 在气缸体上部有一个将缸筒盖住的气缸盖。它的主要功用是封闭气缸体上部，并和活塞顶部及缸筒一起构成燃烧室。一般 用灰铸铁或合金铸铁以及铝合金制成，内含水套。通过螺栓与气缸体拧在一起。为了密封，在它们之间通常还加一层气缸垫。在气缸盖上每个 气缸都有自己的进气门、排气门、火花塞座孔或喷油器座孔以及气门导管孔等。缸盖数量大各种发动机上也不尽相同，有整个一块的，也有分 成几个缸一块的。前者优点是能缩短发动机整体长度。缺点是刚性差、受热受力容易变形，影响密封，损坏后须整体更换。 由缸盖部分构成的燃烧室，它的形状对发动机工作的影响很大。因而对它的基本要求有：结构紧凑，冷却表面小，让混合 气在燃烧前产生涡流。其目的是为了减少热量损失，缩短火焰扩散的行程，提高燃烧速度，保证及时和充分地燃烧，以获得最大的动力和减少 排出废气内含的有害物质。 一般用水冷却的发动机，在气缸体下部有一个铸成一体的曲轴箱。它的内部是曲轴运动的空间。曲轴就吊挂在曲轴箱的下 边。在曲轴箱的下部还有一个类似盘子的部件，叫作油底壳。主要用来贮存机油和封闭曲轴箱的。机油泵就设在油底壳内。油底壳还设有挡板 ，以防止机油晃动过甚。在底部装有磁性放油塞，以吸收机油中的金属屑。在油底壳的一侧，还有一把机油尺，用来检验油底壳的机油量。 曲轴活塞连杆组(1) 发动机内最主要的运动部件就是曲轴、活塞和连杆。它由曲轴、活塞、活塞环、活塞销、连杆及飞轮等部件组成。 (1)曲轴 它是一根拐了几道弯的轴。曲拐数取决于发动机有几个气缸以及它的排列方式，一根连杆连一个曲拐的，其曲拐数等于气 缸数；两根连杆连一个曲拐的，其曲拐数为气缸数的一半。 曲轴要求耐冲击、耐磨，一般都用中碳钢或中碳合金钢锻造而成，也有用球墨铸铁铸造成的曲轴。 带飞轮的曲轴。位于转动中心的主轴颈，它借助一坟轴瓦和曲轴箱相连。不在转动中心的轴颈叫连杆轴颈或曲柄销，它借 助于连杆轴瓦和螺栓与连杆相连。 由于曲轴要在高速下旋转，所以它需要不间断地用机油对磨擦表面加以润滑。因此在曲轴的主轴颈、连杆轴颈的曲轴本体 内都钻有油道，以便机油能通过这些油道，润滑这些部位。 由于曲轴的形状很不规则，转动起来就会晃动，行家称这种现象为不平衡。如果发动机工作时人造棉其发展，不但会产生 极大的噪声，而且机件的寿命也大大地缩短。造成不平衡的主要原因是曲轴旋转时产生了不规则的离心力和离心力矩，另外还有活塞往复运动 的惯性力。对于气缸数不同的发动机，这些力和力矩有的存在，有的不存在。因此需要根据具体的结构设置平衡块加以平衡。有的平衡块和曲 轴制成一体，也有用螺栓固定在曲轴上的。 我们知道，一个质量很大的轮子，一旦转起来，如果没有阻力，它就会一直不停地转动下去。因此在曲轴的后端装上一个 用灰铸铁或球墨铸铁、铸钢制成的飞轮，这是一个转起来惯性很大的圆盘，其边缘既宽又厚。它的功能主要有贮存发动机给的动能、克服曲轴 连杆组运动的阻力，克服短时间的过载，保证发动机输出的扭矩和转速均匀。此外它还是磨擦式离合器的驱动件，因此它也需要和曲轴一起进 行平衡。 (2)活塞 它像一个倒扣着的杯子，杯底朝上，构成燃烧室的一个部分，杯壁有圆孔，可穿入活塞销。从杯口穿入连杆，通过活塞销 和活塞相连。它的主要作用是将混合气燃烧所产生的爆炸力通过活塞销传给连杆，来推动曲轴的曲柄，令曲轴旋转 活塞的工作条件很苛刻，顶部和高温燃气接触，承受带冲击性的高压和因高速往复运动带来的惯性力，整个活塞各部分受 到拉、压、弯的综合力和力矩，而受热也不均匀。因此要求活塞的质量要小，热膨胀量小，传热性好，耐磨。用铝合金制的活塞兼备以上性能 ，是当前的汽车活塞选用材料。 活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部三个部分。 活塞顶部有平顶、凹顶之分，表面力求光洁。活塞头部有几道矩形断面的环槽，用来安置各种活塞环，环槽底部钻有许多 径向小孔，可使从缸壁上刮下的机油，通过这些孔流向油底壳。活塞头部承受并传递混合气燃烧后的爆发力；能传导混合气燃烧后产生的热量 ；与活塞环一道构成部分的燃烧室。活塞的裙部是指从活塞环槽到杯口的好个部分。它的主要功能是活塞在缸筒内往复运动中起着导向作用， 以及承受缸壁给它的侧压力。 曲轴活塞连杆组(2) 活塞在气缸内工作时，受热受力是很不均匀的，因而会带来不均匀的变形，遂使活塞与气缸筒壁之间的缝隙有的很大，有 的很小，也会出现漏气现象和擦伤缸壁表面的可能。严重时会卡死，将活塞损坏。 为了使活塞在正常的工作温度下和气缸筒壁有较均匀的间隙，虽然气缸筒本身仍是圆柱形的，而活塞则制成椭圆形，令活 塞在工作时能膨胀成类似的圆柱形。所以活塞在普通状态下为上端直径小，下端直径大的近似圆锥形或椭圆形。 当然，你如果留心，还会发现有的活塞裙部开有纵向和横向的沟槽。开横向槽的目的主要是阻断从活塞顶部传向裙部的热 量，迫使裙部的膨胀不致过大。如横向横位于油环槽内，尚可起到油孔的作用。开纵向槽的作用是在活塞冷状态下装配时获得尽可能小的与气 缸筒壁间的间隙；在热状态下，活塞不致在气缸筒内卡死。纵向槽的方向与活塞运动方向不平行，斜槽可以防止活塞划伤缸壁。 (3)活塞环 活塞必须与缸壁的配合很紧密，在活塞上嵌入活塞环正是针对这个问题所采取的措施。活塞环分气环和油环两种，前者防 止燃烧混合气窜入曲轴箱；后者防止合金铸铁制成，开有斜口，富有弹怀，套在活塞上时，有向外张紧贴在气缸筒壁的特性。如果密封状态被 破坏出现漏气现象，发动机就会丧失部分动力，燃料和机油损耗增加，活塞和燃烧室的表面出现严重积碳，并造成环境污染。 一般活塞上装2～3道气环，1～2道油环，在保证密封的要求下，应尽量减少环的数量。气环虽有好几个，但对各个环的要 求也不尽相同。离顶部最近的是第一道气环，由于它靠近燃烧室，在温度压力最高及润滑最难的环境下工作，所以在它的工作表面上一般都镀 上多孔性铬，此举不但提高了表面硬度，尚能贮存少量机油改善润滑条件，提高使用寿命。其他各气环一般只镀锡或作磷化处理。由于第一道 气环的工作温度高，它的切口间隙也较大。当将各道活塞环装在活塞上时，须将它们各自的切口相互错开，这对气缸的密封是有所裨益的。 (4)活塞销 它是活塞与连杆小头的连接件，起着将活塞蝗受力传给连杆的作用。因为在高温条件下承受周期性的冲击力，而且润滑条 件又差，所以要求它有足够的刚度、强度和耐磨性。为了减少惯性，一般将它制成空心圆柱体，以减小它的质量。活塞销一般用低碳钢制成， 表面渗碳，再加以珩磨和抛光，以提高其表面的硬度和整体的韧性。活塞销装入活塞销孔和连杆小头孔内是浮动的，在发动机工作时，它可以 在销座孔内绕自身主轴缓缓转动，以获得较为均匀的磨损。为了防止活塞销沿主轴方向窜动，在活塞销孔内淫卡环嵌在销座凹槽内予以限位。 (5)连杆它以上端的小头连接活塞销，以下端的大头连接曲轴，可将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。它正像你骑自 行车时大腿的运动状态那样。连杆一般采用中碳钢或合金钢材料经锻造、机加工和热处理而成。因为连杆工作时受到压缩、拉伸和弯曲的周期 性变化的力量，所以要求它质量尽可能小，而又足够的刚度和强度，如果刚度不够会造成大头孔失圆，轴瓦润滑不良而烧毁；杆身弯由会造成 气缸漏气、窜油等现象。 连杆大头一般都制两个半圆块，一块是连杆大头的下端，另一块叫连杆盖，用连杆螺栓将两者拧在一起。这两块是一起进 行加工(镗孔)的，大头孔的表面为了和轴瓦紧密配合，它的光洁度很高，其表面还铣出定位轴瓦的凹槽和小的油孔。 曲轴活塞连杆组(3) 连杆螺栓的工作条件和连杆一样，一般采用优质合金钢或优质碳素钢材料，经煅造或冷镦而成。安装连杆大头时，必须按 工厂规定的扭矩拧紧连杆螺栓，并采取措施防止自行松开。 连杆轴瓦和连杆大头一样，也是制成两半的，轴瓦的基体是薄钢板，内表面浇铸上如巴氏合金等减磨合金层。减磨合金具 有减少磨擦，加速磨合，保持油膜的作用。 轴瓦与连杆大头和连杆盖相配合的表面要有极高的光洁度。轴瓦在未装入前，半个轴瓦并不半圆形的，当装入后，因有压 量(过盈)，所以轴瓦能紧贴在大头孔壁上。为了防止轴瓦工作中转动或轴向位移，在轴瓦上冲压定位凸台分别嵌入大头和连杆盖的凹槽内。轴 瓦内表面还有油槽，以保证良好的润滑。 我们知道，进入气缸燃烧室混合气量愈多，它燃烧时放出热量愈大，爆发力也愈强。对于某一具体的发动机而言，它的燃 烧室总容积是一定的。要想往燃烧室内多充混合气，必须让混合气的压力要高，温度要低。但由于混合气必须通过进气管才能进入气缸，在流 动过程中不免产生阻力使充气压力下降；此外由于上一循环终了后残留气缸内的高温废气以及相邻部件的高温，加热了刚刚进入气缸的混合气 ，所以要百分之百地达到这个要求是很困难的。 发动机设计师们一般都从改进结构有利于降低进气和排气阻力、进气和排气门开启和持续时间着手，使进气和排气量尽可 能地保持充分。气门在发动机上是个很重要的部件，它们必须按准确的时间开启或关闭。按气门布置形式可分顶置式和侧置式。按每个气缸气 门数目可分有二气门式、四气门式甚至更多。 最常见的气门布置形式是顶置式，它的进气门和排气门吊挂在缸盖上，大头在下，小头在上，由一套配气机构保证各气门 适时开闭。 如上所述，为了按准确的时间使气门开启和关闭，必须有一套配气机构。 配气机构 配气机构由凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴、气门弹簧及气门导管等一些相关部件组成。 凸轮轴在发动机上的布置有下置，侧置和顶置。现代发动机上常采用顶置式，它位于气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂驱动 气门，省去了一大套如挺杆、推杆等往复运动的部件，很适用于高转速发动机，但也带来传动轴的困难，由于凸轮轴在气缸盖上，气缸盖拆装 较为麻烦，并且喷油器的布置也较困难。另有一种顶置式是凸轮轴的幅轮直接驱动气门。这种形式的优点不但机构简单、惯性小、对凸轮轴的 要求不高，故在新式汽车应用广泛。 那么凸轮轴是靠什么带动使它旋转的呢?最早形式的汽车多采用正时齿轮传动，曲轴转动时通过它前端的一对齿轮来带动凸 轮轴，有时还增加一个中间齿轮(惰轮)。为了降低传动的噪声，使啮合平稳，正时齿轮多用夹布胶木制成，且为斜齿。在顶置气门传动机构上 多采用链条传动或皮带传动。皮带的基体为氯丁橡胶，中间夹入玻璃纤维或尼龙织物，强度高，噪声小，质量小，价格低，近年来己广泛用。 一般发动机每个气缸只有一个进气门和一个排气门。为了提高充气效率，现在多采用多气门技术，例如每个气缸有4个气门 。这种多气门结构对燃油直接喷射的发动机特别有利，喷油器布置在燃烧室中央，点火燃烧途径均匀，各气门的开度也可适当减小。 每缸采用4气门时，气门排列有两种：一是进气门和排气门混合排；另一种是进气门和排气门各自排成一列。前者的所有气 门由一根凸轮轴通过T形杆驱动，但因气门在进气道中所处位置不同，而导致工作条件和效果不好，后者则无比缺点，但需配备两根凸轮轴， 凡遇见DOHC字样，就是指顶置式双凸轮轴。近年来推出的发动机多采用这种形式，当然每个气缸气门数多于4个的也不鲜见，主要目的不外是 为了提高充气效率罢了。 化油器(1) 要使汽车能持续不断地工作(行驶)，必须不间断地向发动机供油、送气，不仅供给，还要使它们恰当地混合，燃烧完了还 要使废气能顺利地排出。为此，燃油需要储存在一个油箱内，将油箱中的燃油送入发动机，必须有油泵和管道。为了防止燃油遭受污染，需要 滤清器加以过滤。外界空气含有沙尘，送入发动机的空气需要空气滤清器予以过滤。清洁的空气如何与燃油按需要配制，则需要一个不可缺省 的部个，那就是化油器(图2)。 化油器必须干两件事：一是它必须让燃油汽化；二是让汽化的燃油和一定比例的空气相混合形成混合气。 来自外界的空气经过滤清后进入化油器，空气进量多少由阻风门位置的变化来控制。空气冲过化油器内的喉管产生吸力将 燃油从浮子室通过喷管吸出，并将其雾化。雾化的燃油和空气混合后通无进气歧管被气缸吸入。混合气的进量由一个油门踏板操纵，它位于化 油器内的油门(节气门)所控制。由汽油泵泵入浮子室的油量则由浮子室内的浮子控制。浮子在浮子室内随着油量多少而升降，当浮子室内充满 汽油时，浮子上浮，用它的针阀将进油口堵住。驾车人通过控制油门开度大小来改变发动机的转速，这就是简单化油器的工作原理(图3)。其 混合气的浓度是随着油门开大而逐渐变浓的。 汽车发动机的工作状况要经常在很大范围内变化，如汽车起步前和在路口等待绿灯放行前，发动机作怠速运转，此时的负 荷为零，油门开度最小，转速最低；汽车满载爬坡时，油门全开，但转速并不高；在平路上行驶，油门不必全开，发动机发出中等负荷，车速 和转速中等；在高速公路上行驶，发动机可能是满负荷，转速达到最大。在如此众多复杂的工作状况下，对于混合气要求也不能千篇一律。例 如在怠速和小负荷下，前者要求混合气必须很浓，后者则要求浓度逐渐变稀；在中等负荷下，为了节油，又要求化油器供给耗油率最小的混合 气；在满负荷下，为了让发动机发出最大功率，要求化油器提供浓混合气。此外，如汽车冷起动时，要求有较浓的混合气；加速时要求化油器 在油门突然大开时，额外供给油量等等。 综上所述，汽油机在正常工作状态下，在小、中负荷时要求化油器随着负荷增加能供给由较浓逐渐变稀的混合气，在满负 荷下又要求混合气由稀变浓，根据上述要求，仅靠前面所介绍的简单化油器是无法满足的。 为了满足这些要求，在现代化油器上配备了一系列的混合气浓度补偿装置。如主供油泵、怠速系、省油器、加速系及起动 系等，以确保汽油机在不同工作状态下，化油器能供给适当浓度的混合气。 别看化油器个头不大，但内部综合了这么多的系统，结构就变得为复杂。籽保证化油器能经常地正常工作，所以对它的定 期维护保养是非常重要的。使用化油器的主要缺点是向气缸充气和混合气的分配并不理想，影响发动机的动力性和经济性的提高，对达到排放 要求很不利。近年来各国为了满足环保要求，采用了燃油直接喷射方式，以取代化油器。直接喷射的优点是充气效率高，输出功率大，混合气 分配均匀，根据工作状况的变化供给最佳成分的混合气，耗油率低等。缺点是难以在气缸盖上布置，制造成本高。按喷射的位置可分为缸内喷 射和进气管喷射两种，按控制系统分，有机械式和电子喷射式(电喷)两类。 化油器(2) 从60年代起，由电子控制的汽油喷射系统即在欧美等国生产的轿车发动机上逐步采用。在电喷系统中，设有能精确控制混 合气成分的调节装置，再加装上三元催化器，使排气中的有害成分大降低 电喷系统的基本原理是通过位于各部位的传感器，将所采集到的信息反馈输入到一个微电脑中进行处理，并由它发出指令 来控制混合气中空气与燃油的比例，使所供给的混合气能适应发动机在各种工况的需要。例如电脑根据空气流量传感器以及发动机转速，甚至 节气门的位置、冷却水的温度及空气温度等传感器采集的信息经过判断并计算出喷油的依据，确定各喷油器开启时间，发出指令给喷油器，令 其喷油。 各传感器在不同部位接受不同的信息：如分电器点火线圈接受发动机转数的信息；空气流量传感器接受吸入空气流量的信 息；起动开关接受起动信息；节气门开关节气门开度位置的信息；冷却水温传感器接受水温信息，空气温度传感器接受气温信息。这些信息通 过电路反馈给电脑。 在电喷系统中最重要的部件除电脑外就数喷油器了。一般的发动机每个气缸只有一个喷油器，位于进气门的上方。燃油通 过喷油器雾化，再和从进气管进入气缸的空气相混合。 为了满足废气排放法规的要求，某些轿车的电喷系统中设有一个混合气调节系统。它主要利用气管中的一个氧传感器，它 能向电脑反馈混合气稀或浓的信息。电脑根据信息重新指令喷油器，得到正确的喷油量。 在新一代发动机上汽油喷射系统已和点火系统结合为一，体现了混合气成分和点火时间的优化控制，使发动机的性能大为 改善。 以上介绍的是多点喷射。由于喷射是采用各自喷射的方式，4缸机4个喷油器分别喷射，曲轴每转一圈，各缸喷射一次。 此外，当前还有一种单点喷射系统，又称节气门体喷射系统。在多缸发动机上只有一个喷油器，安装在节气门体上方，在 进气管内喷油，与空气混合后再通过进气管分配到各种气缸内。单点喷射也由电脑控制。虽然性能稍差(喷油压力低)，但因所用喷油器数量少 ，所以具有结构简单，成本低，工作可靠，维修方便等优点。其他部分与多点喷射基本相同。

whg · 发表于 2007-7-22 18:13:23

好东西，谢谢分享！

		自动登录	找回密码
密码			立即注册

汽车发动机的初步认识

论坛建设奖

管理奖

杰出贡献奖

社区居民

社区明星

忠实会员

社区劳模

热爱本论坛奖

最爱沙发

原创达人