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文档简介
1、发动机(Engine),又称为引擎,是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器,通常是把化学能转化为机械能。(把电能转化为机器能的称谓电动机)有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器,比如汽油发动机,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”。发动机简介有人把引擎称为发动机,其实,发动机是一整套动力输出设备,包括变速齿轮、引擎和传动轴等等,可见引擎是只是整个发动机的一个部分,但是却是整个发动机的核心部分,因此把引擎称为发动机也不为过。 发动机随着科技的进步,人们不断地研制出不同用途多
2、种类型的发动机,但是,不管哪种发动机,它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。所以,以电为能量来源的电动机,不属于发动机的范畴。 回顾发动机产生和发展的历史,它经历了外燃机和内燃机两个发展阶段。 外燃机所谓外燃机,就是说它的燃料在发动机的外部燃烧,发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能,瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机,当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时,高压便产生了,然后这种高压又推动机械做功,从而完成了热能向动能的转变。 内燃机明白了什么是外燃机,也就知道了什么是内燃机。这一类型的发动机与 发动机外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的
3、种类十分繁多,我们常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。我们不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过,由于动力输出方式不同,前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般地,在地面上使用的多是前者,在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的,也在汽车上装用过喷气式发动机,但这总是很特殊的例子,并不存在批量生产的适用性。 燃气轮机此外还有燃气轮机,这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气,利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转,从而输出动力。燃气轮机使用范围很广,但由于很难精细地调节输出的功率,所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机,只有部分赛车装用过燃气轮机。
4、往复式发动机人类的智慧是无穷无尽的,各种新型的发动机不断地被研制出来,但是,出于安全操控的需要,到目前为止,我们可爱的摩托车还只有一种选择往复式发动机。 编辑本段发动机的参数排量首先来看看最常见的一个发动机参数发动机排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的 内燃机气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。 缸数了解了排量,我们再来看发动机的其他
5、常见参数。很多初级车友都反映经常在汽车资料的发动机一栏中见到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样,想弄明白究竟是什么意思。这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。汽车发动机常用缸数有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。 一般说来,排量1升以下的发动机常用3缸,例如0.8升的奥拓和福莱尔轿车。排量1升至2.5升一般为4缸发动机,常见的经济型轿车以及中档轿车发动机基本都是4缸。3升左右的发动机一般为6缸,比如排量3.0升的君威和新雅阁轿车。 排量4升左右的发动机一般为8缸,比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700。排量5.5升以上的发动机一般用12缸发动机,例如排量6升的宝马76
6、0Li就采用V12发动机。在同等缸径下,通常缸数越多排量越大,功率也就越高;而在发动机排量相同的情况下,缸数越多,缸径越小,发动机转速就可以提高,从而获得较大的提升功率。 汽缸排列形式以上是有关发动机缸数的知识,下面我们接着了解“汽缸排列形式”这个 发动机排量重要参数。一般5缸以下发动机的汽缸多采用直列方式排列,常见的多数中低档轿车都是L4发动机,即直列4缸。另外,也有少数6缸发动机采用直列方式排列。 直列发动机的汽缸体成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛,缺点则是功率较低。一般1升以下的汽油机多采用直列
7、3缸,1至2.5升的汽油机多采用直列4缸,有的四轮驱动汽车采用直列6缸,因为其宽度小,可以在旁边布置增压器等设施,例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸发动机。 另据专业人士介绍,直列6缸发动机的动平衡较好,振动相对较小,所以也为一些中、高级轿车所采用。6到12缸的发动机一般采用V形排列,其中V10发动机主要装在赛车上。V形发动机长度和高度尺寸小,布置起来非常方便。一般认为V形发动机是比较高级的发动机,因而成为轿车级别的标志之一。 V8发动机结构非常复杂,制造成本很高,所以使用的较少,V12发动机过大过重,只有极个别的高级轿车采用,比如上面提到的宝马760Li。而大众公司近来还新开发出了
8、W型发动机,有W8和W12两种,即汽缸分四列错开角度布置,形体紧凑,大众的顶级轿车辉腾就有一款采用了排量6.0升的W12发动机。 编辑本段发动机的结构发动机组成的简述机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、汽缸套、气缸盖和气缸垫等零件组成。 发动机结构解析图气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。
9、在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。 气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。 (3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚 气缸动轴承,主轴承孔较大,曲轴从
10、气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型和对置式三种。 (1) 直列
11、式 发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度,把发动机倾斜一个角度。 (2) V型 气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角180°,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加 气缸体大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动机,6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。 (3) 对置式 气
12、缸排成两列,左右两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线的夹角 180°,称为对置式。它的特点是高度小,总体布置方便,有利于风冷。这种气缸应用较少。 气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式气缸强度和刚度都好,能承受较大的载荷,这种气缸对材料要求高,成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套),然后再装到气缸体内。这样,气缸套采用耐磨的优质材料制成,气缸体可用价格较低的一般材料制造,从而降低了制造成本。同时,气缸套可以从气缸体中取出,因而便于修理和更换,并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。 干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁不直接
13、与冷却水接触,而和气缸体的壁面直接接触,壁厚较薄,一般为13mm。它具有整体式气缸体的优点,强度和刚度都较好,但加工比较复杂,内、外表面都需要进行精加工,拆装不方便,散热不良。 湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触,壁厚一般为59mm。它散热良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要精加工内表面,而与水接触的外表面不需要加工,拆装方便,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好,而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。 曲轴箱气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱,曲轴箱分上曲轴箱和 按照进气系统分类下曲轴箱
14、。上曲轴箱与气缸体铸成一体,下曲轴箱用来贮存润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳图(图2-6)。油底壳受力很小,一般采用薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫,防止润滑油泄漏。 气缸盖气缸盖安装在气缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等
15、高温部分。 缸盖上还装有进、排气门座,气门导管孔,用于安装进、排气门,还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔,用以安装凸轮轴。 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。 气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室,而柴油机的燃烧室放
16、在柴油供给系里介绍。 汽油机燃烧室常见的三种形式。 (1) 半球形燃烧室 半球形燃烧室结构紧凑,火花塞布置在燃烧室中央,火焰行程短,故燃烧速率高,散热少,热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列,进气口直径较大,故充气效率较高 按照气缸数目分类,虽然使配气机构变得较复杂,但有利于排气净化,在轿车发动机上被广泛地应用。 (2) 楔形燃烧室 楔形燃烧室结构简单、紧凑,散热面积小,热损失也小,能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动,有利于提高混合气的混合质量,进气阻力小,提高了充气效率。气门排成一列,使配气机构简单,但火花塞置于楔形燃烧室高处,火焰传播距离长些,切诺
17、基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。 (3) 盆形燃烧室 盆形燃烧室,气缸盖工艺性好,制造成本低,但因气门直径易受限制,进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。 气缸垫气缸垫装在气缸盖和气缸体之间,其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气,漏水和漏油。 气缸垫的材料要有一定的弹性,能补偿结合面的不平度,以确保密封,同时要有好的耐热性和耐压性,在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮棉结构的气 按照行程分类缸垫,由于铜皮棉气缸垫翻边处有三层铜皮,压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板
18、为骨架,两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。 安装气缸垫时,首先要检查气缸垫的质量和完好程度,所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时,必须由中央对称地向四周扩展的顺序分23次进行,最后一次拧紧到规定的力矩。 编辑本段二行程发动机二行程发动机的每个工作循环,是在曲轴旋转一周即360度,活塞上下两个行程内完成的。 二行程柴油机的工作过程和二行程汽油机相似,不同的是:进入柴油机气缸的是纯空气。由于二行程柴油机的经济性差且排污严重,近几年在汽车上已趋淘汰。在此仅介绍二行程汽油机的工作原理。 二行程发动机的工作原是一种
19、用曲轴箱换气的二行程化油器式汽油机的工作原理示意图。发动机气缸体上有三个孔,即进气孔、排气孔和换气孔,这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭。进气孔与化油器相通,可燃混合气经过进气孔流人曲轴箱,继而从换气孔进入气缸;而废气则从排气孔排出。其工作循环包含两个行程: 1.第一行程 活塞自下止点向上移动,三个气孔被关闭后,在活塞上方,已进入气缸的混合气被压缩;而活塞下方的曲轴箱内因容积增大,形成一定的真空度,在进气孔露出时,可燃混合气自化油器经进气孔流人曲轴箱内。 2.第二行程 活塞压缩到上止点附近时,火花塞跳火点燃可燃混合气,高温高压的燃气膨胀,推动活塞下移作功。活塞下移作功时进气孔关闭,密闭在曲轴箱内
20、的可燃,混合气被压缩;当活塞接近下止点时排气孔开启,废气冲出;随后换气孔开启,受预压的可燃混合气冲人气缸,驱除废气,进行换气过程。此过程一直进行到下一行程活塞上移,三个气孔完全关闭为止。 总之,活塞上行时进行换气、压缩曲轴箱进气;活塞下行时进行作功飞压缩曲轴箱混合气、换气。 从以上四行程和二行程发动机的工作循环可以,看出,二行程发动机具有以下特点: (1)曲轴每转一周(360度)就有一个作功冲程,因此,在理论上相同排量的二行程发动机的功率,.应等于四行程发动机的两倍。 (2)和四行程发动机相比,由于作功频率较快,因而运转比较均匀 涡轮增压发动机(Turbo)平稳。 (
21、3)结构简单,使用维护方便。 但是,由于二行程发动机换气过程中新鲜气体损失较多,废气排除也不彻底,且气孔占据了一部分活塞行程,作功时能量损失较大,经济性较差。因此,实际上二行程发动机的功率并不等于四行程发动机的两倍,而是1.5-1.6倍左右。由于这个缺点,二行程汽油机在一般汽车上很少采用,仅在摩托车、少数微型汽车及其他工程机械上应用。 编辑本段发动机基本理论汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此,汽车发动机是内燃机-燃烧在发动机内部发生。 有两点需注意: 1 内燃机也有其他种类,比如柴油机,燃气轮机,各有各的优点和缺点。 2 同样也有
22、外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料(煤、木头、油)在发动机外部燃烧产生蒸气,然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少,但也比相同动力的外燃机小很多。所以,现代汽车不用蒸汽机。 相比之下,内燃机比外燃机的效率高,比燃气轮机的价格便宜,比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。 编辑本段发动机的燃烧汽车的发动机一般都采用4冲程。(马自达的转子发动机在此不讨论,汽车画报曾做过介绍) 4冲程分别是:进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程,发动机 机械增压发动机(Supercharger)完成一个周期(
23、2圈)。 理解4冲程 活塞,它由一个活塞杆和曲轴相联,过程如下: 1活塞在顶部开始,进气阀打开,活塞往下运动,吸入油气混合气 2活塞往顶部运动来压缩油气混合气,使得爆炸更有威力。 3当活塞到达顶部时,火花塞放出火花来点燃油气混合气,爆炸使得活塞再次向下运动。 4活塞到达底部,排气阀打开,活塞往上运动,尾气从汽缸由排气管排出。 注意:内燃机最终产生的运动是转动的,活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动,这样才能驱动汽车轮胎。 编辑本段发动机的汽缸数发动机的核心部件是汽缸,活塞在汽缸内进行往复运动,上面所描述的是单汽缸的运动过程,而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的(4缸、6缸、8缸比较常见)。我
24、们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类:直列、V或水平对置(当然现在还有大众集团的W型,(其中最为强悍的是布加迪的W16)实际上是两个V组成)。 不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点,配备在相应的汽车上。 编辑本段发动机的排量混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行,活塞往复运动,你可以看到燃烧室容积的变化,最大值和最小值的差值就是排量,用升(L)或毫升(CC)来度量。汽车的排量一般在1.5L4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L,如果V型排列的6汽缸,那就是V6 3.0升。一般来说,排量表示发动机动力的大小。 所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可
25、以获得更多的动力。 发动机是靠可燃气体和空气的混合燃烧来运动的,如果发动机得不到足够的新鲜空气,那么可燃气体的燃烧就不会完全,造成的结果就是燃油经济性变差,发动机功率下降。现代发动机的转速很高,通常可以达到每分钟4500转以上,完成一个工作循环只需要O.OO5秒左右的时间,传统的两气门已经无法胜任在这么短暂时间内的换气任务,从而限制了发动机性能的提高,解决的办法只有扩大气体的进出空间,用较大的空间来赢得时间。 汽油直喷技术(FSI)而多气门技术是最好的解决途径,它的出现使得发动机整体的质量得到了本质上提高。所谓多气门技术就是发动机每个汽缸的气门超过2个,具体的有2进1
26、出、2进2出、3进2出等排列型式。但是气门数过多进气量也会下降,而且会使结构更为复杂,加工工艺要求极高,增加制造成本,反而不好。因此现在的发动机普遍采用的是3到5气门的结构,尤其是4气门采用的较为广泛,而且现代的中高档轿车上的发动机几乎都采用了多气门的结构,它已经成为现代轿车的一个技术指标,例如,捷达轿车就采用了5气门技术,它可使发动机在排量相同的情况下,输出较大的功率。 编辑本段发动机的其他部分凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭 火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气,使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。 阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和燃烧时,这两
27、个阀都是关闭的,来保证燃烧室的密封。 活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封: 1防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。 2防止润滑油进入汽缸内燃烧。 大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧:活塞环不再密封引起的(尾气管冒青烟) 活塞杆 连接活塞环和曲轴,使得活塞和曲轴维持各自的运动。 润滑油槽 包围着曲轴,里面有相当数量的油. 编辑本段发动机在汽车中的放置与结构安排前置引擎1.前轮驱动 前置引擎前轮驱动的汽车驱动系统,即我们通常所说的FF。除了一些高性能跑车以外,目前我们在大街上见到的小轿车一般都采用前置引擎。为什么呢?显而易见,把引擎放置 全铝发动机在车头,
28、可以增大车箱内部空间,令乘坐更加舒适,所以只要不是为了追求高性能表现的超级跑车好像房车或者SUV这类汽车都是采用前置引擎的布局。 而采用前置驱动的好处又在哪里呢?前置驱动的结构,引擎的动力直接传递给前轮,因而不需要一条驱动轴把动力从前面输送到后面,这样车厢内部地板的中央就不会有一条突起,增大了腿部空间。而且前置引擎可以横置于车头,变速箱和差速器可以连成一体,相对于后轮驱动得汽车,制造技术上相对简单,而且采用得零件也要少,这样也可以降低汽车的制造成本。 前轮驱动车辆在行驶间的动态安全性要比后轮驱动要高,前轮驱动的汽车在直路行驶的稳定性较好,最常见的例子是在高速过弯的情况下,一般驾驶人比较能适应并
29、处理前轮驱动车的转向不足现象,因为前轮驱动的汽车在高速过弯会产生推头作用,这时驾驶者只要松油门减速,车子的转弯角度就会收窄,使车子返回到转弯的路线上来,然而对于后轮驱动车的转向过 度情形,除非是专业车手,不然发生意外的机率将远大于前轮驱动汽车。 FF的另外一个优点是引擎的曲轴与驱动轴成一条直线,这样就缩短了引擎动力输出到车轮的距离,提高了效率,也有助于减少不必要的损耗。但是如果前置引擎前轮驱动的汽车将驱动和转向的功能都集中在车子的前轮上,在动力输出较大的汽车上,会很容易出现扭力转向的情况,什么叫扭力转向呢? 是存在于转向轴附近所产生的扭力,转向轴的位置是偏离轮子中心的地方,当车子向左或向右转向
30、时,“摩擦面积”会转移到各边的前面以及后面,这样的转移产生了一个“扭力条件”,这个扭力条件会影响车子的操控性。还有就是当车子起步的时候,重心通常都会后移,这样就会尾重头轻,驱动轮(也就是前轮)的抓地能力会下降,出现原地空转地情况,会白白浪费动力,因此起步不及后驱的车子快。还有一个问题就是车身重量的问题,因为前轮驱动的汽车把引擎,变速箱,差速器,驱动轴这些部件都集中在车头,会令车身的重量不均匀,车子的动态难以获得很好的平衡。 2.后轮驱动 前置引擎后轮驱动的汽车驱动系统,即我们通常所说的FR。很明显,这种驱动方式的汽车需要有一根长长的传动轴,把位于车头的引擎输出的动力传给驱动轮-即后轮,这样对于
31、一般的车子,好像面包车,车身就比较高了,因为要在车的底盘下放置传动轴;而对于轿车来说,为了维持低底盘的特性,只好让传动轴凸进车厢,牺牲内部空间来换取舒适性了。还有一个问题就是,有了一根长长的传动轴,本身亦会消耗一部分动力,这都是FR汽车的缺点。 而FR的优点也是显而易见的,就是在车身的重量分布上更容易做到前后轴平衡,虽然引擎是至于前轴之上,可是变速箱已经位于前轴的的后面了,而后轴还有差速器(即尾牙)等关键部件,所以对于整车的平衡来说要较MR,RR,FF更加容易做到。阿尔法·罗密欧的75就曾经试过把变速箱和差速器一并放到后轴上,来平衡前后轴的重量。 上一节我们讲过,当车子启动的时候,重
32、心会自然的向后移动,这样驱动轮在后面,会比前轮驱动的车子效果要好。虽说引擎置于车头较重,可是加速的时候重心会后移,所以重心又回到驱动轮的后轴上,这样起步与加速就爽快多了。同时,FR汽车的循迹也会比FF汽车强,因为FR汽车的动力输出在后轮,转向控制在前轮,两者各司其职,不会出现FF汽车的扭力转向问题。在转弯又同时加速,FF会较容易出现转向不足的情况。 中置/后置引擎一辆汽车的引擎可以放在乘客后面的地方有两个,后车轴前面或者后车轴后面,这两者的区别不太明显,通过他们的名字就可以区分开来,即通常我们说的MR中置引擎和RR后置引擎。世界上各个超级跑车的生产商都采用引擎后置这种技术,这样做其中一个目的是
33、车子可以尽量按照设计师的设计思想来设计,可以造出外形独特的车子,另外就是让车的重量直接压在驱动轴上。 一般FF汽车在起步加速的时候,由于重心的后移会导致前轮的附着力减小,结果前轮会在原地打转,起步较慢不说还会白白浪费动力,而MR和RR在起步的时候,重心向后推移,使得加在后轴的向下压力增大,即后轮与地面的摩擦力增大,这样就会有效的克服后轮空转的情况发生,假若后轮发生空转,空转只会使重心进一步后移,这样便会迅速使后轮停止空转。 在实际的驾驶中,轮胎空转影响动力的传递有两种情况:起步和出弯。FF车的司机对于这两种情况最为头疼,一是眼睁睁看着动力不断从引擎输出,可是车子就是在原地打转,再者在出弯的时候
34、,内侧轮胎狂转,但是想加速却没反应。对于MR和RR的车子来说,司机只要kick油门,车子就会按照你的思想往前飞奔,而且可以承受比FF车子大得多的引擎动力,当你驾驶一台马力超过250匹的FF车子时,你会觉得车子开始变得难以控制,所以对于狂热追求马力和速度的超级跑车来说,MR和RR时最佳选择。 以市面上唯一的RR车保时捷911为例,官方公布的前后车重比是39:61,差不多等于一部反过来的FF汽车,而MR车的重量比则较为均匀,保时捷的Boxster为46:54,法拉力的360 Modena为43:57。虽然有的车厂很欣赏FR汽车可以做到50:50的汽车重量比,操控起来也较得心应手,可是从加速的角度来
35、说,还是头轻尾重的MR和RR最为有利,为了前后重量比尽可能的小,跑车都会采用头窄尾宽的车身设计以及采用较为粗大的后轮。 编辑本段汽车发动机行业的发展前景2007年中国汽车销售879.16万辆,2010年汽车销售规模达到1800万辆。汽车起动机市场也随之蕴含着巨大商机。目前,我国汽车起动机和发电机及其主要零部件产品的制造企业在600家以上,其中具有整机生产能力的约300家。随着竞争的加剧,业内市场分割日趋明朗,国产汽车起动机和发电机的国内配套市场覆盖率达到99%以上,包括国产乘用车、微型车、轻型车、客车、载货汽车、各类工程及农用机械、船舶等。其中外商独资以及外资企业合资企业,市场扩张迅速,逐渐成
36、为我国乘用车、商用车行业配套机器的主力供应商。相对固定的市场竞争格局使行业原有生产能力得到基本释放,可以预测,行业内新一轮大规模的投资即将兴起。2000年2006年,汽车发动机行业的产销率均在行业标准值96%以上。 编辑本段发动机的维护和修理发动机的维护发动机的维护是指为维持其完好技术状况和工作能力而进行的作业. 维护的原则是:预防为主,定期检测,强制维护. 维护的目的是:保持整洁,及时发现并清除故障隐患,延长零件使用寿命,防止早期损坏和运行中出现故障,保证安全行车. (1) 发动机维护作业的内容 发动机维护作业的内容是清洁,检查,补给,润滑,紧固和调整。 1.清洁 包括外表清洗,保持滤清器和
37、水,油,气管道的清洁等。 3.紧固 是指检查并按规定力矩和顺序扭紧所有外露连接件的螺栓和螺母。 4.补给 是指按需要添加燃料,润滑剂,冷却液等。 5.润滑 是指按要求更换发动机机油和给润滑点加注润滑剂。 6.调整 是指按规定对发动机各部委的可调节部分所进行的调整,如调整发动机怠速、点火正时、喷油正时、气门间隙和带的张紧度等. (2) 发动机维护作业的类别 发动机维护作业可分为预防性维护和非预防性维护两大类。其中预防性维护是指按事先规定的维护计划而进行的各种维护作业;非预防维护指的是对于一些突发性故障所采取的事后维护,所以也称为事后维护。 (3) 发动机维护的周期 发动机维护的周期是指进行同级维
38、护的间隔期,一般以车辆行驶里程为依据。如解放CA1040的一级维护周期为1500-2000km,二级维护周期为6000-8000km,桑塔纳、奥迪、夏利等轿车及进口汽车一般没有一级维护和二级维护的提法,如桑塔纳轿车只分为7500km维护、15000km维护、30000km维护。每种维护的项目在有关资料中都有详细规定.其中高级维护包含了低级维护的全部项目。 发动机的修理工艺(1) 发动机的修理级别一般分为小修和大修。小修一般只一两个局部的修理,大修只全面修理,其修理工艺过程最具有代表性。发动机大修时进行的各种技术作业总称为发动机修理工艺。按一定的顺序和方法完成这些作业的过程称为发动机修理工艺过程
39、。发动机大修工艺过程一般包括进厂检验,外部清洗,总成和零件的拆卸,零件清洗,零件检验分类,零件修理,总成装配,总成试验,发动机总装及调试,出厂检验等。 (2) 零件的拆拆卸原则 a.在拆装顺序上,本着"先装的后拆,后装的先拆,能同时拆就同时拆"的原则。 b.在拆卸范围上,本着"能不拆的就不拆,尽量避免大拆大卸"的原则。 c.在拆卸目的上,本着"拆是为了装"的原则。因此,拆卸零件是要特别留意观察,记录:零件的安装方向,装配记号,耗损状况并做好零件的分类存放。 (3) 零件的清洗方法 清洗发动机零件油污的方法有:机溶剂(汽油、煤油、柴油、
40、酒精等)清洗,碱溶液和化学合成水基金属清洗剂清洗。 (4) 发动机零件的机械加工修复 发动机零件的机械加工修复方法主要有修理尺寸法和镶套修复法两种。 同任何机器一样,汽车发动机在投入使用后,也即投入了维护和修理的过程。正确的使用、维护和修理是保证一台制造质量良好的发动机正常工作的必要条件。 编辑本段发动机技术特点1 发动机气门驱动机构采用液压支承滚珠摇臂式结构,与现在一般汽油机上普遍采用的液压挺杆式气门驱动机构相比,这种新颖的气门驱动机构具有摩擦扭矩相对较小的优点,因此所需的驱动力亦小,从而可有效减小发动机功耗,降低油耗。 2 为有效地减轻整车重量,14升汽油机采用铝合金缸体,取得了十分明显的
41、轻量化效果。 3 采用专用材料和经特殊工艺加工的塑料进气管代替传统金属进气管,不仅收到轻量化效果,而日可以有效地减小进气管壁阻力,提高进气效率,增大发动机功率。 4 采用先进工艺加工的涨断式连杆,利用专用涨断设备将加工完毕的连杆大头孔涨断,而不是原先采用的锯开,磨削工艺。这样可利用涨断连杆锯齿状“哈夫”面,确保绝对准确的紧固定位,从而减小摩擦力和延长连杆使用寿命。 5 采用热套式凸轮轴,与原凸轮轴相比,不仅可以使凸轮轴重量减轻,还可以达到更高的凸轮型线精度和更精确的配气正时。 6 油门采用电子控制装置,亦称E-GAS电子油门,这种控制装置能统一协调并合理管理汽车各工况对发动机扭矩和输出功率的瞬
42、时要求,如驾驶员加速行驶、超车、启动空调等,可使得发动机在每一工况点的运转状态始终处于最佳范围,既能满足低排放、低油耗要求,又可使整车行驶性能实现优化。 7 改进发动机进气系统的布置位置,可有效地降低充入发动机的进气温度和提高进气密度,使发动机在充气效率得以提高的基础上输出更大功率。具体改进是将发动机的进气管路布置在发动机前端模块左侧,冷却水箱之上。 8 为提高冷却水箱的防腐能力,延长水箱的使用寿命,布置在发动机前端模块中的冷却水箱散热片均包覆塑料。 9 为防止发动机油底壳底部与高低不平路面发生碰撞、摩擦而损伤发动机,专门在油底壳下面可选装一块金属防护板。 10 为有效地隔热、隔声、隔震,使其
43、不传入乘员厢内影响乘坐舒适性,POLO轿车在排气管部位加装了一块隔热屏蔽板。 编辑本段作用1主要公用是封闭汽缸上部并与汽缸和活塞顶部共同构成燃烧室。 2.缸盖内部也有冷却水道,与缸体上的冷却水孔相通,以便于利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。 编辑本段工作原理发动机分为活塞发动机,冲压发动机,火箭发动机,涡轮发动机。 工作过程:进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气。 1) 进气冲程 进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa= (0.850.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta=300340K,比汽油机低。 (2) 压缩冲程 由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压
44、缩比比汽油机高(一般为=1622)。压缩终点的压力为3 0005 000kPa,压缩终点的温度为7501 000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K)。 (3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升,最高达5 0009 000kPa,最高温度达1 8002 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机。 (4) 排气冲程 柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700900K。对于单缸发动机来说,其转速不均匀,
45、发动机工作不平稳,振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的,其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。 编辑本段发动机曲轴断裂的原因分析与处理1、曲轴断裂的原因 曲轴断裂的原因归纳起来一般情况有如下几点: 超载行驶,发动机经常处于高速或超速运转状态;高速行驶中,经常急刹车;道路状况较差,驾驶员操作不当;曲轴材质不均,抗疲劳强度差;曲轴本身有暗伤;润滑油质差,有抱瓦现象;主轴承松动;主轴承座孔变形 2、分析与检测 2.1询问 根据上述
46、曲轴断裂的原因,我们与司机和副手交谈,仔细了解该车的使用情况,驾驶员反映该车发动机修复后,发动机有力而且声音小,不冒黑烟,耗油量正常。近期都是在城市道路上运行,车速不快,没有出现过急刹车现象,该司机是我公司开20年车的老司机,驾驶经验丰富。并且据我公司近期经营情况可以证明以上交谈内容属实。因此可以排除“超载行驶、急刹车、路况差”等原因。 2.2检测 除上述“曲轴材质不均,抗疲劳强度差”暂时无法检测外,发动机解剖后从曲轴断裂的接面观察,未见旧伤痕;连杆轴承与连杆瓦结合面磨损正常,未见抱瓦现象;拆除主轴承瓦,装上主轴承瓦盖,螺栓按规定力上紧,用百分表测量孔径,其偏差不到0.01mm,但第三、四道座
47、孔上有一点刮伤痕迹;再拆除主轴承瓦盖,按油道孔为基准,用钢板尺测量七道孔偏差,发现三、四道孔与其它孔比相差0.5mm。由此可见,曲轴断裂的原因是孔座刮伤和孔座变形所致。 3、修复与处理 该车已行驶将近40万公里,考虑到已接近报废期,如果更换一个新缸体,从经济角度考虑不合算。但从该车的整体性能角度考虑,该车还有利用价值。因此我们采用了机加工法:购买一条新曲轴,缸体主轴承座孔镗大2mm,按照加大2mm的曲轴孔座,重新配制一副加厚2mm的主轴瓦,其内径按曲轴标准件加工。发动机修复后已经行驶了4万多公里,从发动机的声音、烟色、动力、耗油量等方面评价,该车性能正常。 编辑本段发动机尾气排放的诊断与分析一
48、、故障现象 汽车排放的C0、HC、NOX 等有害气体的量超过汽车设计时要求的这些气体的排放量或是尾气中O2 和CO2 的含量与标准值相差较大。排放不合格时可能只有一种尾气超标,也有可能是两种或两种以上的尾气排放量均超标。 二、尾气排放超标的常见原因 1. HC化合物的排放量过大的常见原因 HC的排放量比正常值高可能由下列条件中的一个或多个引起: (1)点火系统缺火或点火能量不足,造成混合气燃烧不充分,应检查点火系统。 (2)点火时间不准确,检查或调整点火正时。 (3)混合气过浓或 过稀,用 C0和O2的含量来判定到底是混合气过浓还是过稀;电控系统的传感器有故障或电脑 (PCN)有故障均可能导致
49、混合气过浓或过稀。 (4)气缸密封性不良,检查气缸的压缩压力是否正常。 (5)配气相位不正确,检查并调整配气相位。 (6)三元催化转化器有故障,必要时进行修理或更换。 (7)二次空气喷射控制系统存在故障。 (8)燃油蒸发控制系统不能正常工作,造成混合气过浓。 2. C0的排放量过大的常见原因 (1)混合气过浓,检查空气滤清器是否过脏,检查燃油系统的压力,喷油器的工作性能,测试输入传感器数据,检查喷油控制系统的运行状况。 (2)喷油器有漏油的地方,测试喷油器的密封性。 (3)三元催化转化器存在故障,必要时进行更换。 (4)二次空气喷射控制系统存在故障(如总是逆流泵入空气)。 (5)燃油蒸发控制系
50、统不能正常工作,造成混合气过浓。 (6)PCV系统有故障、窜缸混合气过多,或机油受燃油污染。 3. NOX 的排放量过大的常见原因 (1)EGR系统不能正常工作,视情况进行修理。 (2)检查点火提前角及点火正时控制系统。 (3)输入传感器有故障导致混合气过稀,检查各传感器 的输入信号。 (4)燃烧室内有积炭,检查发动机压缩情况,看结果是否高于规定数值。 (5)发动机工作温度过高,观察故障诊断仪上的发动机温度是否正常。 (6)进气温度过高,应检查进气空气调温系统、增压中冷系统等。 (7)检查配气正时记号、气门间隙、可变配气正时系统等。 (8)增压发动机进气增压过大(如废气旁通阀卡在关闭位置等)。
51、 4. O2 读数比正常值低,而C0读数比正常值高的常见原因 这种情况一般是由于混合气过浓引起的,应主要检查混合气过浓的原因。 (1)喷油器有故障,检查是否喷油器密封不严,造成燃油泄漏。 (2)燃油压力比正常值高,检查造成燃油压力过高的原因(如燃油压力调节器是否损坏 )。 (3)燃油喷射系统存在故障,检查相关的传感器和发动机控制模块。 编辑本段发动机油耗过大的诊断与分析一、油耗过大故障 发动机油耗过大是指它的百公里油耗超过规定的标准值。油耗过大,发动机的经济性就差。影响发动机油耗的因素很多,有发动机技术状况方面的因素,也有底盘技术状况方面的因素。 (一)故障现象发动机耗油量过大。 (二)常见的
52、故障原因 1.冷却液温度传感器失常。 2.空气流量计或进气压力传感器失常。 3.节气门位置传感器失常。 4.燃油压力过高。 5.冷起动喷油器漏油或冷起动控制失常。 6.喷油器漏油。 7.氧传感器失效。 8.点火系统故障。 9.发动机机械部件故障(缸压过低等 )。 10.配气相位不正确。 11.ECU及连接器故障。 (三)故障诊断与排除 1.测量冷却液温度传感器,其不同温度下的电阻值应符合标准。电阻太大,会使电脑误认为发动机处于低温状态,从而进行冷车加浓控制,使油耗增加。也可以用电脑解码器来检测,将检测仪所显示的冷却液温度传感器传给电脑的冷却液温度数值与发动机实际冷却液温度相比较。如有差异,说明
53、冷却液温度传感器有故障,应更换。 2.检测空气流量计或进气压力传感器,其数值应符合标准。空气流量计或进气压力传 感器的误差会直接影响喷油量。检测结果如有异常,应更换空气流量计或进气压力传感器。 3.检查节气门位置传感器。在节气门处于中小开度时,全负荷开关应断开。若全负荷开关始终闭合或闭合时间过早,会使电脑始终或过早地进行全负荷加浓,从而增大油耗。 4.测量燃油压力。怠速时的燃油压力应为250kPa左右。随着节气门的开启,燃油压力应逐渐上升。节气门全开时的燃油压力约为 300kPa左右。若燃油压力能随节气门开度变化而改变,但压力始终偏高,则说明油压调节器有故障,应更换。若燃油压力不能随节气门开度
54、变化而改变,而始终保持 300kPa左右,则说明油压调节器的真空软管破裂或脱落,或燃油压力调节控制电磁阀有故障,进气管真空度没有作用在油压调节器的真空膜片室上,导致油压过高。对此,应更换软管或电磁阀。若燃油压力过高,达 400kPa以上,说明回油管堵塞或油压调节器有故障,应检测回油管或更换油压调节器。 5.检查点火高压与能量、点火正时。 6.检查冷起动喷油控制是否正常。用电压表或试灯接在冷起动喷油器线束插头上,检 查发动机起动时冷起动喷油器工作的持续时间是否符合标准值。若工作时间过长或起动后一直工作,则说明冷起动喷油器控制失常,应检查冷起动温度开关及控制电路。 7.拆卸喷油器,检查各喷油器有无
55、漏油。如有异常,应清洗或更换喷油器。 8.检查发动机械故障(气缸压力、气门是否止滞或泄漏、凸轮轴面磨损、气门正时、气门 间隙、气门密封性等 ),检查排气系统是否堵塞、冷却系节温器的工作情况。 二、故障诊断、排除的相关要点 电控发动机的喷油量是发动机ECU根据传感器和开关信号经精确计算而输出控制信号控制喷油器的,所以电控发动机的优点之一是油耗低。造成油耗大的原因有:传感器或开关信号错误,燃油压力过多或喷油器故障,点火系故障,发动机机械部件故障等。 (一)判断故障是否确为发动机故障造成的油耗大。 由于人们对油耗过大通常是用每百公 里耗油量来评定的,而不是单指发动机的比油耗,所以诊断油耗过大的故障时
56、,首先就确诊故障是否在发动机。驾驶员的驾驶习惯不良、轮胎气压过低、车辆负载过大、制动拖滞、传动系打滑、自动变速器不能升到高档、液力变矩器无锁止等均会导致油耗过大。 (二)检查发动机是否还存在明显的故障现象,如冒黑烟、动力不足、加速不良等。 凡是 造成动力不足、混合气过浓、冷却液温度过低的故障都将导致发动机油耗过大。发动机怠速过高也是油耗过大的原因之一。混合气偏浓不会导致动力下降,相反地,动力可能略有增大,但发动机对混合气过浓没有混合气过稀敏感,一些人是难以察觉的,除非过浓达到了排气冒黑烟的地步了。要检查混合气是否过浓,最好用废气分析仪。当然拆检火花塞也不失为一种简单可行的方法。 用专用电脑诊断仪进行故障码与数据流的读取,充分注意氧传感器信号数值的变化情 况,并注意观察长期燃油校正系数和短期燃油校正系数的变化,其变化规律是否与氧传感器信号变化相适应。 所谓短期燃油校正系数,是指发动机电脑对所控制的混合气 浓度的短期校正的程度。氧传感器检测混合气浓度,电脑增加或减小喷油量的控制程度以燃油校正系数的方式表示出来。而所谓短期校正则是表示电脑对混合气浓度变化立即做出反应的校正过程。而燃油长期校正系数则是指发动机电脑对所控制的混合气浓度的长期校正的程度。它取决于燃油短期校正系数在一段时间内的变化情况。若电脑发现燃油短期校正系数
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