汽車發(fā)動機基本知識.doc

《汽車發(fā)動機基本知識.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《汽車發(fā)動機基本知識.doc（13頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

汽車是指由獨立的動力裝置驅動，有4個或4個以上的車輪，可以單獨行駛并完成運載任務的非軌道無架線的車輛。 汽車的總體構造：發(fā)動機、底盤、電氣設備和車身等四個主要部分組成。 發(fā)動機工作原理和總體構造 發(fā)動機是將熱能轉化為機械能的機器。它利用燃料在氣缸內燃燒所產生的熱能使氣體膨脹以推動曲柄連桿機構運動，并通過傳動系驅動汽車行駛。作用是將化學能通過燃燒轉化為熱能，再通過受熱氣體膨脹將熱能轉化為機械能。 現(xiàn)代汽車一般采用往復活塞式內燃機，根據其不同的工作特征和結構可分為：點燃式與壓燃式發(fā)動機，四（行）沖程和二（行）沖程發(fā)動機，汽油機、柴油機和新型燃料發(fā)動機，化油器和噴射式發(fā)動機，單缸和多缸發(fā)動機，風冷和水冷發(fā)動機，增壓式和非增壓式發(fā)動機，氣門頂置式和側置式發(fā)動機。（藍色加粗為現(xiàn)代常用。） 發(fā)動機基本術語 上止點：活塞頂部在氣缸內的最高位置，即活塞距離曲軸回轉中心最遠處。 下止點：活塞頂部在氣缸內的最低位置，即活塞距離曲軸回轉中心最近處。 活塞行程S：指氣缸上、下止點間的距離?；钊麖囊粋€止點運動到另一個止點間的距離稱為一個活塞行程行程，單位為mm。 曲柄半徑R：曲軸連桿軸頸中心的距離?；钊苿右粋€行程，曲軸轉過半圈（180度），即S=2R。 氣缸的工作容積:指活塞從上止點到下止點讓出空間所對的容積。（即上下止點間的氣缸容積） 發(fā)動機工作容積：多缸發(fā)動機各缸的工作容積之和，也稱發(fā)動機的排量。 燃燒室容積：指活塞在上止點時，活塞頂部以上的空間。 氣缸總容積：指活塞在下止點時，活塞頂部以上的空間。 壓縮比：指氣缸總容積和燃燒室容積的比值。 四行程汽油機工作原理：四行程發(fā)動機曲軸轉兩圈，活塞在氣缸內依次往復運動經歷進氣、壓縮、作功和排氣四個行程，完成一個工作循環(huán)。 進氣行程：曲軸帶動活塞從上止點向下止點移動，進氣門開啟，排氣門關閉?；钊敳靠臻g增大，氣缸內壓力降低到小于外界大氣壓?？諝夂推徒浕旌闲纬傻目扇蓟旌蠚馔ㄟ^進氣管道、進氣門被吸入氣缸。 壓縮行程：進氣結束，進、排氣門都關閉。曲軸帶動活塞由下止點向上止點運動，活塞頂部的可燃混合氣被壓縮。 作功行程：當壓縮行程接近上止點時，進、排氣門都處于關閉狀態(tài)，火花塞發(fā)出電火花點燃可燃混合氣，混合氣迅速燃燒使氣體溫度和壓力急劇升高，推動活塞下止點運動，經過連桿使曲軸旋轉作功，并對外輸出功。 排氣行程：曲軸帶動活塞從下止點向上止點運動，排氣門打開，進氣門關閉。在活塞和廢氣自身的壓力作用下，廢氣經排氣門排出氣缸，活塞到達上止點時排氣結束。 四行程柴油發(fā)動機工作原理： 進氣行程：汽油機在進氣行程中吸入的是可燃混合氣，而柴油發(fā)動機吸入的是純空氣 壓縮行程：汽油機在壓縮行程壓縮的是可燃混合氣，柴油機壓縮的是空氣。柴油機靠壓縮自燃，其壓縮比遠大于汽油機。 作功沖程：壓縮行程末，噴油泵將高壓柴油經噴油器呈霧狀噴入氣缸高溫高壓的氣體中，迅速形成混合氣，而混合氣在高溫下自行著火燃燒，同時保持邊噴射邊燃燒，由燃燒產生的高溫高壓的氣體推動活塞下行作功。 排氣行程：與汽油機基本相同。 綜合上述：四行程發(fā)動機完成一個工作循環(huán)，經歷進氣、壓縮、作功、排氣四個行程，發(fā)動機的正常運轉就是工作循環(huán)連續(xù)不斷交替。曲軸每轉兩圈（720度）完成一個工作循環(huán)，一個行程對應曲軸轉角為180度。作功和進氣行程活塞是從上止點向下止點運動；壓縮和排氣行程活塞是從下止點向上止點運動。四個行程中只有作功行程是有效輸出動力行程，其余三個是輔助行程，靠飛輪慣性維持轉動，因而飛輪轉速是不均勻的，必須具有足夠的轉動慣量才能保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機采用多缸，按照一定的工作順序保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)。（四行程內燃機的工作順序一般為1-3-4-2，六缸發(fā)動機大都采用1-5-3-6-2-4） 發(fā)動機的組成：發(fā)動機由兩大機構，五大系統(tǒng)組成，分別是曲柄連桿機構、配氣機構；燃料供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系。 機構或系統(tǒng)名稱 主要部件 主要作用 曲柄連桿機構 機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組 活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，把作用在活塞上的氣體壓力轉變?yōu)榍S輸出的功 配氣機構 凸輪軸、氣門及隨動件、正時齒輪等 控制發(fā)動機進、排氣門的開啟和關閉 汽油機燃料供給系 化油器或噴油器、燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調節(jié)器等 向氣缸提供濃度合適的混合氣 柴油機燃料供給系 燃油箱、燃油濾清器、輸油泵、噴油泵、噴油器等 向柴油發(fā)動機氣缸定時定量提供霧化的柴油 點火系 電源、點火線圈、分電器、火花塞等 定時向氣缸內的混合氣提供電火花 潤滑系 機油散熱器、機油泵、機油濾清器、油底殼等 對摩擦副進行潤滑、冷卻、清洗和密封 冷卻系 散熱器、風扇、水泵和節(jié)溫器等 對發(fā)動機高溫部件進行冷卻，維持發(fā)動機正常溫度，降低發(fā)動機的熱負荷 起動系 起動機和起動繼電器及附屬裝置 使發(fā)動機從靜止狀態(tài)轉變?yōu)檫\動狀態(tài) 1. 機體組：氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套和氣缸墊等不動件。 2. 活塞連桿組：活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿 3. 曲軸飛輪組：曲軸和飛輪等不動件。 發(fā)動機配氣機構可分為氣門組和氣門傳動組兩部分。氣門組由進排氣門、氣門導管、氣門座、氣門內外彈簧、氣門彈簧座、氣門彈簧鎖片和氣門油封等組成；氣門傳動組由凸輪軸、液壓挺柱、正時齒形帶、正時齒輪及中間軸齒輪、張緊輪等。 配氣機構的分類：頂置式氣門和側置式氣門兩類。頂置式配氣機構優(yōu)點很多，如：進氣阻力少，燃燒室結構緊湊等，因此被廣泛運用，而側置式配氣機構已被淘汰。 頂置式配氣機構按每缸氣門的數(shù)量可分為雙氣門式和四氣門式；按凸輪軸的位置可分為凸輪軸下置式、凸輪軸中置式和凸輪軸上（頂）置式；按曲軸和凸輪軸的傳動方式可分為齒輪傳動式、鏈條傳動式和同步齒形帶傳動式等。 燃油供給系 汽油機燃油供給系的作用： 1. 根據發(fā)動機各個工況的不同要求，準確配制合適的空氣與燃油的混合比； 2. 為汽車儲存行駛一定里程的汽油； 3. 將燃燒作功后的廢氣排出。 汽油機燃料供給系兩種基本形式：化油器燃料供給系和汽油噴射式燃料供給系。 燃油供給裝置：汽油箱、汽油濾清器、汽油泵和油管等組成。作用：汽油儲存、輸送和清潔。 空氣供給裝置：即空氣濾清器。作用：空氣的輸送、清潔和預熱。 可燃混合氣形成裝置：即化油器。作用：將燃料與空氣混合成可燃混合氣。 可燃混合氣供給裝置和廢氣排出裝置：由進、排氣管和排氣消聲器組成。作用：可燃混合氣供給、排氣消聲和廢氣排出。 儲油指示裝置：由燃油表、燃油表傳感器組成。作用：顯示儲油狀態(tài)。 可燃混合氣：按一定比例混合的汽油與空氣混合物稱為可燃混合氣。這種可燃混合氣中燃油含量的多少稱為可燃混合氣濃度。而可燃混合氣濃度通常有兩種方法表示，即空燃比（R）和過量空氣系數(shù)（α）表示：空燃比（R）=混合氣空氣質量（kg）／混合氣中燃料質量（kg) 理論上講，1kg汽油完全燃燒需要空氣14.8kg。 所以空燃比 R=14.8為理論混合氣 R<14.8為濃混合氣 R>14.8為稀混合氣 過量空氣系數(shù)（α）=燃燒1kg燃料實際供給的空氣質量／完全燃燒1kg燃料所需的理論空氣質量，可見1.α=1為理論混合氣：理論上推算的完全燃燒的混合氣濃度 2.α<1為濃混合氣：由于汽油分子較多，燃燒速度快、壓力大、熱損失小，發(fā)動機輸出功率大，因此稱其為功率混合氣。但濃混合氣燃燒不完全，產生大量的一氧化碳，導致排氣冒黑煙、放炮、燃燒室積碳、功率下降、耗油量顯著增大，排放污染嚴重，經濟性降低。 3.α>1為稀混合氣：保證所有的汽車分子獲得足夠的空氣實現(xiàn)完全燃燒，因而經濟性好，故稱經濟混合氣。若混合氣過稀，因空氣量過多，導致發(fā)動機過熱、動力性和經濟性變差，化油器發(fā)生回火等現(xiàn)象。 冷卻系種類：根據冷卻方式不同，冷卻系統(tǒng)分為風冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩大類。 1. 風冷系統(tǒng)：是在發(fā)動機缸蓋和缸體四周裝上散熱片，空氣流導入散熱片四周，將氣缸內多余的熱量帶出發(fā)動機外的冷卻方式。（該系統(tǒng)使用和維修方便，但冷卻不可靠，冷卻強度不容易調節(jié)和控制，噪聲大等缺點，因此只在小型發(fā)動機上使用） 2. 水冷系統(tǒng)：是以冷卻液（水和各種添加劑）為冷卻介質，將冷卻液導入發(fā)動機缸體和缸蓋的水套中，將混合氣燃燒的多余熱量帶出氣缸，散發(fā)到大氣中。（因為該冷卻系統(tǒng)冷卻強度大，冷卻效果好，噪聲小等優(yōu)點，現(xiàn)代發(fā)動機廣泛使用） 潤滑系 潤滑系統(tǒng)功用： 1. 潤滑作用：使運動機件表面之間形成油膜接觸，減少表面磨損和摩擦功率損失； 2. 冷卻作用：壓力機油流過接觸表面，帶走摩擦副產生的熱量，維持零件正常工作溫度； 3. 清潔作用：利用循環(huán)潤滑油沖洗零件表面，帶走零件摩擦產生的磨屑和其他雜質； 4. 密封作用：利用潤滑油的粘性，附在互相運動的表面之間，提高了間隙密封效，減少漏氣和竄氣。 潤滑形式： 1. 壓力潤滑：利用機油泵將一定壓力的潤滑油到零件的摩擦表面，形成具有一定厚度并能承受一定機械負荷的油膜，實現(xiàn)可靠的潤滑。主要滿足發(fā)動機上相對速度高、機械負荷大地零件潤滑。例如曲軸軸頸與軸承、凸輪軸軸頸和軸承、搖臂與搖臂軸之間等部位； 2. 飛濺潤滑：利用發(fā)動機工作時，曲軸和凸輪軸等運動零件旋轉時飛濺起來的，或從連桿大頭上設的油孔噴出的油滴，對摩擦表面實行潤滑的方式。潤滑的對象是缸壁、凸輪、活塞銷等； 3. 定期潤滑：采用潤滑脂定期加注的方式進行潤滑。潤滑的對象主要是發(fā)電機、起動機、水泵軸承等。 潤滑系統(tǒng)的結構與功能 1. 機油泵 發(fā)動機上采用的機油泵有齒輪式和轉子式兩種，機油泵的功能是作為潤滑油循環(huán)的動力源。 2. 機油濾清器 潤滑油濾清器的功能是濾清潤滑油中的磨屑及機械雜質，防止它們進入各運動件的摩擦表面，避免拉毛、刮傷零件表面，甚至造成堵塞油道、燒軸瓦等嚴重事故。 點火系 點火提前角：汽油發(fā)動機從點火開始到活塞到達上止點這一段時間，曲軸所轉過的角度。 電子控制點火系統(tǒng)主要由傳感器、電腦（ECU）和點火執(zhí)行器三個部分組成。 發(fā)動機點火系統(tǒng)的類型 發(fā)動機點火系統(tǒng)：傳統(tǒng)點火系統(tǒng)、電子點火系統(tǒng)。 點火系統(tǒng)的作用：是將汽車電源供給的低壓電轉變?yōu)楦邏弘姡窗l(fā)動機的作功順序和點火時間要求，配送至各缸的火花塞，在其間隙處產生火花，點燃可燃混合氣。 線圈、點火開關、分電器、火花塞、點火器等部件組成） 電子控制點火系統(tǒng)的分類： 1. 按有無分電器分 有分電器式電子點火系統(tǒng)：主要由點火開關、點火線圈、分電器、高壓線、火花塞、發(fā)動機轉速／轉角傳感器、曲軸位置傳感器、爆震傳感器、發(fā)動機電腦（ECU）和點火控制模塊等組成。 無分電器式電子控制點火系統(tǒng)（又稱直接點火系統(tǒng)）：是在有分電器式電子點火系統(tǒng)基礎上取消了分電器，由發(fā)動機電腦（ECU）或點火控制模塊直接控制點火線圈，實現(xiàn)火花塞點火的點火系統(tǒng)。該系統(tǒng)又可分為二極管配電和點火線圈配電兩種方式。 2. 按控制方式分 1） 閉環(huán)控制：是帶有爆震傳感器，能根據發(fā)動機是否發(fā)生爆震及時修正點火提前角的點火系統(tǒng)。 2） 開環(huán)控制是不帶爆震傳感器，僅由電控單元內設定的程序控制點火的點火系統(tǒng)。 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)：由蓄電池、點火開關、發(fā)電機、分電器、火花塞、點火線圈等組成。 電源是點火系統(tǒng)的能量來源。發(fā)動機起動后，則由發(fā)電機向點火系統(tǒng)提供所需的能源。 點火開關負責接通或切斷點火系統(tǒng)低電壓的電源，控制發(fā)動機的起動與熄火。 起動時將附加電阻短接，可增大點火線圈的初級繞組，改善點火特性，同時也可提高起動性能。 點火線圈的作用：是將蓄電池或發(fā)電機提供的低壓電變?yōu)槟軗舸┗鸹ㄈ姌O間隙的高壓電。 分電器的結構與功能 分電器由斷電器、配電器、電容器和點火提前調節(jié)機構組成。 1） 斷電器作用是接通和切斷低壓電路 2） 配電器由分火頭、分電器蓋組成；作用按發(fā)動機的工作順序，通過高壓線將高壓電依次送到各缸火花塞。 3） 電容器與斷電器觸點并聯(lián)，作用：減少觸點間的火花，延長觸點的使用壽命。 4） 點火提前調節(jié)機構由離心提前機構和真空提前機構組成，離心提前機構是根據發(fā)動機轉速的變化而自動改變點火提前角的裝置；而真空提前機構是隨發(fā)動機負荷的大小而自動改變點火提前角的裝置。 火花塞：作用是將高電壓引入燃燒室，產生電火花，點燃可燃混合氣。安裝在發(fā)動機氣缸蓋的螺孔內，工作條件極為惡劣，它受高溫高壓及燃燒產物的強烈腐蝕。要使火花塞工作良好，必須使火花塞絕緣體裙部保持適當?shù)臏囟取? 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成 　 點火線圈是將電源的低壓電轉變?yōu)楦邏弘姷幕驹?。常用的點火線圈分為開磁路點火線圈和閉磁路點火圈兩種形式。 （1）開磁路點火線圈 　　開磁路點火線圈是利用電磁互感原理制成的。其結構主要由硅鋼片疊成的鐵芯上的初級線圈和次級線圈、殼體及其外的附加電阻等組成。開磁路點火線圈有兩接線柱式和三接線柱式之分。 （2）閉磁路點火線圈　　閉磁路點火線圈，將初級繞阻和次級繞組都繞在口字形或日字形的鐵芯上。初級繞組在鐵芯中產生的磁通，通過鐵芯構成閉合磁路。 造成點火線圈損壞的原因有: (1) 發(fā)動機不工作, 而點火開關長時間未關斷, 由于電流的熱效應破壞了點火線圈中的線圈絕緣。 　　(2) 發(fā)動機過熱, 線圈絕緣漆膠被烤化而失效。 　　(3) 火花塞電極間隙過大, 增加點火線圈的負荷, 使高壓線圈擊穿, 造成短路或斷路。 　　(4) 高壓線斷路, 使產生的高壓電無路可通, 容易造成高壓線圈被擊穿。這時發(fā)動機不易起動, 應檢查高壓線路是否斷路。 互感效應是指兩個線圈繞在同一鐵芯上，當其中一個線圈電流發(fā)生變化時，另一個線圈產生的感應電動勢。 電子控制點火系統(tǒng)的優(yōu)點 電子控制點火系統(tǒng)除了具備晶體管點火系統(tǒng)的優(yōu)點以外，還具有以下優(yōu)點 1） 能在各種轉速范圍內提供所需的點火電壓和點火持續(xù)時間。 2） 能在不同的負荷和轉速條件下提供最佳的點火提前角。 3） 能把點火時間提前到汽油機剛好不發(fā)生爆震的范圍。 4） 提高了發(fā)動機的動力性、經濟性、凈化性。 5） 結構緊湊、可靠性高、成本低、耗電少、不需要冷卻、響應性好等。 起動系 一般起動系統(tǒng)由點火開關、起動機、驅動齒輪、飛輪、蓄電池等組成。 汽車用起動機的分類： 1） 傳統(tǒng)型起動機：驅動齒輪與電樞以相同轉速旋轉，無減速機構。 2） 外嚙合減速型起動機：通過減速齒輪降低電樞轉速，增加力矩。 3） 行星型齒輪型起動機：通過行星齒輪傳動機構降低電樞轉速，增大驅動力矩。 4） 行星減速-整流導體（PS）型起動機：該類型起動機使用永久磁鐵產生磁場，并通過傳動桿使驅動齒輪與飛輪齒圈嚙合或脫開。 起動系統(tǒng)的功能 蓄電池向起動機提供電能，蓄電池容量必須足夠大，保證能向起動機提供足夠大的起動電流。（汽車起動時蓄電池為起動機提供電，也就是說汽車起動時靠蓄電池供電） 起動系的作用就是供給發(fā)動機曲軸足夠的起動轉矩，以便使發(fā)動機曲軸達到必需的起動轉速，使發(fā)動機進行正常運轉狀態(tài)。當發(fā)動機進入起動狀態(tài)后，便結束任務立即停止工作。 13