第二章汽车发动机原理

汽车构造与工作原理 第一讲 第一节汽车的基本构造 一 汽车的构成 汽车通常由四大系统组成 发动机 底盘 车身和电气设备 二 各部分的功能 1 发动机发动机的功用是把某一种形式的能量如化学能 电能 核能等 转换为机械能的一种机器 再经过一系列的传动机构提供给汽车的驱动轮 产生驱动汽车前进的驱动力 2 底盘底盘是汽车的基础 它接受来自发动机的动力 促使汽车运动 并保证按驾驶人的操作意图正常行驶 3 车身汽车车身既具有结构性功能 又具有装饰性功能 既是驾驶人的空间 也是容纳乘客和货物的场所 4 电气设备电气设备主要由汽车电源和用电设备组成 其功能是提供汽车正常运行的电源和信号 保证汽车安全 舒适行驶和娱乐 防盗等功能 汽车的基本构造 发动机 底盘 后悬架 前悬架 前轮 后轮 变速箱 车身 前桥 电瓶 一 发动机的分类汽车的动力来源于发动机 发动机是将某种能量转化为机械能的机械 目前为止 除为数不多的电动汽车和太阳能 核能汽车外 汽车发动机都是将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置 或简称为热机 现代汽车所用的发动机都是内燃机 除了个别是转子式发动机外 绝大多数是往复活塞式的发动机 第二节汽车发动机 汽车发动机其他分类 1 根据活塞的运动方式划分 往复活塞式发动机 旋转活塞式发动机2 按完成一个工作循环所需要的行程数划分 四行程发动机 二行程发动机3 按所使用的燃料划分 化油器式汽油发动机 压燃式柴油发动机 其中包括多种燃料的发动机4 按配气机构布置型式划分 顶置式配气机构发动机 侧置式配气机构发动机5 按冷却方式划分 水液冷却发动机 空气冷却发动机6 按气缸数划分 单缸 双缸 三缸 四缸 六缸 八缸等多缸发动机7 按曲轴连杆轴颈的排列划分 左式和右式两种发动机8 按气缸排列布置划分 立式 卧式及V式发动机9 按进气时是否增压划分 增压式或非增压式发动机 以及两种形式都采用的复合式发动机 二 发动机的构造 汽车发动机的结构复杂 种类繁多 一般由上万个零件组成 汽车发电机现在应用比较广泛的为汽油机和柴油机 但是从总体上看 其结构基本相同 所有的发动机都是由曲柄连杆结构 配气结构 燃油系统 润滑系统 冷却系统 进排气系统 和启动系统组成 汽油机和柴油机的主要区别是汽油机有点火系统 而柴油机没有 同时燃料系统也不完全相同 三 汽油发动机的构造 1 四冲程汽油发动机的基本结构四冲程汽油发动机按功能可分为 两大机构五大系两大机构 曲柄连杆机构配气机构五大系 燃料供给系润滑系冷却系启动系统点火系统 1 曲柄两机构 汽缸盖 汽缸体 活塞 连杆总成 曲轴 飞轮 油底壳2 配气机构 进气门 排气门 液力挺杆总成 凸轮轴 凸轮正时齿轮等3 燃料供给系 汽油箱 汽油泵 汽油滤清器 油管 空气滤清器 化油器 进气支管等4 点火系 蓄电池 发电机 分电器 点火开关 点火线圈 火花塞5 冷却系 水泵 散热器 风扇 节温器 水温表以及气缸体和气缸盖里铸造而成的冷却水套等组成6 润滑系 油底壳 机油集滤器 机油泵 限压阀 润滑油道及油管 油温与油压传感器 油温与油压表 油标尺等7 起动系 起动机 冷起动加热器及其附属装置 2 汽油机基本组成 发动机结构解剖图 汽车发动机总体构造 汽车发动机基本结构 单缸四冲程汽油发动机基本结构 3 四冲程发动机的工作示意图 进气门 排气门 汽缸 活塞 连杆 曲轴 曲轴中心 上止点 下止点 活塞行程 1 上止点 活塞顶部离曲轴中心最远位置 2 下止点 活塞顶部离曲轴中心最近位置 3 活塞行程S 活塞在气缸内由一个止点移到另一个止点间的距离 曲轴每转半周 180度 相当于一个活塞行程 亦称冲程 以S表示 4 工作容积Vh 活塞在气缸内由上止点移到下止点时 所让出来的空间 即称为气缸的工作容积 以Vh表示 4 发动机的基本术语 5 压缩容积Vc 当活塞在气缸内位于上止点时 在活塞顶上的全部空间 称为压缩容积或称燃烧室容积 以Vc表示 6 气缸总容积Va 活塞在下止点时 在活塞顶上的全部容积 也就是压缩容积 Vc 和工作容积 Vh 的总和 以Va表示 7 发动机排量V 多缸发动机全部气缸的工作容积的总和 称为发动机的排量 单位为L 以V 表示 8 压缩比 气缸总容积与压缩容积的比值 称为压缩比 以 表示 5 四冲程发动机的工作原理 作功冲程 排气冲程 活塞由上止点向下止点移动 即曲轴由00沿顺时针方向转到1800 此时 进气门开启 排气门关闭 活塞由下止点向上止点移动 即曲轴由1800转到3600 进 排气门都关闭 进气冲程 压缩冲程 作功冲程 燃烧和膨胀 进 排气门关闭 排气冲程 曲轴由5400旋转到7200 活塞由下止点向上止点移动 四冲程发动机是在活塞四个行程内完成进气 压缩 做功和排气四个过程的发动机 在四个冲程中 活塞上下运动两次 曲轴转两周 发生一次做功过程 6 四冲程发动机的工作原理 进气冲程在这个冲程中 发动机的进气门开启 排气门关闭 活塞从上止点向下止点移动 活塞上方的汽缸容积增大 从而使汽缸内的压力小于外界大气压 这样空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸 压缩冲程为使吸入气缸内的可燃混合气能迅速燃烧 以产生较大的压力 从而使发动机发出较大的功率 必须在燃烧前将可燃气压缩 温度升高 进气冲程结束后 进排气门关闭 曲轴带动活塞由上止点向下止点运动 活塞移动一个冲程 做功冲程在此过程中 进 排气门仍关闭 当活塞接近上止点时 火花塞放出电火花 点燃被压缩的混合可燃气 放出大量的热能 此时燃气的压力和温度迅速增加 高温高压的气体推动活塞由上止点向下止点运动 通过连杆使曲轴旋转并输出机械能 排气冲程 当做功冲程接近结束时 排气门开启 利用废弃的压力进行自由排气 活塞由曲轴带动由下止点向上止点运动 强制将废气排出到大气中 此时 活塞完成一个工作循环 7 发动机主要性能指标 3 平均有效压力Pe 平均有效压力是一