汽车发动机原理

1、汽车发动机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。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。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“L

2、4”、“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760Li就采用V12发动机。在同等缸径下，通常缸数越多排量越大，功

3、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

4、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

5、6.0升的W12发动机。四冲程汽油发动机工作原理 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。 (1) 吸气冲程(intake stroke) 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，

6、并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点 (图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.800.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340400K。 (2) 压缩冲程(compression stroke) 压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达8002 000kPa，温度达600750K。在示功图上，压缩行

7、程为曲线ac。 (3) 做功冲程(power stroke) 当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 0006 000kPa，温度TZ达2 2002 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达 b 点时，其压力降至300500kPa，温度降至1 2001 500K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。 (4) 排气冲程(exhaust stro

8、ke) 排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.051.20)p0。排气终点温度Tr=9001100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。四冲程柴油发动机工作原理 四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而

9、柴油机采用压缩终点压燃着火，也叫压燃式点火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同. (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

10、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，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。马力的大小与汽车的

11、装载量（能拉多少货）没有直接的关系.马力是汽车发动机表示功率的一个计量单位。汽车排量实际上指的是汽车发动机的排量； 汽车的排量一般用L（升）来表示，如0.8L、1.4L、1.6L、2.4L、4.2L等等；但是由于发动机构造不同、厂家不同、型号不同所生产的发动机排量相同时，功率并不一样；如：都是1.6L排量的发动机，有的可能是75KW、也有的可能是80KW；其扭矩也不一样；相同排量的发动机，功率大的自然就是好；能耗低，输出功率大；目前较为合理的测算方法是用KW/L（千瓦/升）来表示，毎升在50千瓦以上的发动机；性能就是较为优秀的了。马力也是表示功率的一个单位，不过马力（PS）可以说是以前的提法，

12、国标规定的计量单位应该是KW；马力与千瓦的换算公式是：1PS（马力）=0.735KW（千瓦）。功率是由厂家根据自己的产品所提供出来的一组技术数据；发动机上表示功率的另一组技术数据、经常与之相提并论的是扭矩；表示单位是N/M（牛/米）；又有高扭矩和低扭矩之分，在实际应用中也是各有千秋；马力大小与装载量没有直接关系但是有间接关系；马力大的发动机必然是安装在大车上，所以说大马力的车必然装载量大；实际上装载量除了跟发动机功率有关，还要和汽车底盘、承载结构、轮胎车身等都有关，综合因素决定了装载量（能拉多少货）的大小。发动机马力和功率还有扭矩 发动的功率用马力或千瓦来表示,1马力=0.735千瓦,反过来1

13、KW=1.357马力. 什么是扭矩?扭矩就是汽车的抗扭转能力,就是指能获得多大的力气,扭矩还表示使物体加速转动的能力,扭矩大,平时所说的"劲"就越大. 在相同排量情况下,发动机功率和扭矩越大,说明发动机就越好,但是,有一点需要说明,如果技术不是很成熟,那么这款发动机寿命就越短. 用来表示发动机,一般用多少转的时候达到多少扭矩.比方说中兴V3的的2.5T发动机,扭矩340，它在2000-4000转之间就能达到最大扭矩. B 上述三款发动机比较 中兴无限V3采用的是著名的意大利VM公司高压共轨2.5T柴油发动机，采用德国博世电控高压共轨燃油喷射系统，动力强劲和高效省油是其最大优

14、势，在国内同排量柴油机中具有最强的动力性能指标：在2000-4000rpm转速区间均可发出340N/m的最大扭矩，最大功率可达105KW，具备高功率、高扭矩，低油耗、低排放、低噪音的特点。 08年新款双环SCEO高压共轨柴油机，整机动力大幅提升。最大功率覆盖范围在6699kW,在20002200rpm转速区间内可以发出245N·m的最大扭矩 瑞鹰1.9CTI的最大功率为82kW/4000rpm，最大扭矩达到235Nm/1800-2300rpm. 从上述三款发动机的排量可以看出,瑞鹰1.9CTI和前两款不是相同排量,没法比较,就前两款车而言,明显是中兴的2.5T优势. 总之,对于同排量

15、的发动机,发动机功率及扭矩越大越好,估计它的价格也就越高.功率越大转速越高，汽车的最高速度也越高，常用最大功率来描述汽车的动力性能。最大功率一般用马力 (PS)或千瓦(kw)来表示，1马力等于0.735千瓦。 1w=1J/s扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。 在某些场合能真正反映出汽车的“本色”，例如启动时或在山区行驶时，扭矩越高汽车运行的反应便越好。以同类型发动机轿车做比较，扭矩输出愈大承载量愈大，加速性能愈好，爬职力愈强，换挡次数愈少，对汽车的磨损

16、也会相对减少。尤其在轿车零速启动时，更显示出扭矩高者提升速度快的优越性。 发动机的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一样，一般在说明发动机最大输出扭矩的同时也标出每分钟转速(rmin)。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。 扭矩和功率一样，是汽车发动机的主要指数之一，它反映在汽车性能上，包括加速度、爬坡能力以及悬挂等。它的准确定义是：活塞在汽缸里的往复运动，往复一次做有一定的功，它的单位是牛顿。在每个单位距离所做的功就是扭矩了。是这样的，扭矩是衡量一个汽车发动机好坏的重要标准，一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。举个通俗的例子，比如，像人的身体在运动时一样，功率就像是身体的耐久度，而扭矩是身体的爆发力。对于家用轿车而言，扭矩越大加速性越好；对于越野车