汽車構(gòu)造

發(fā)動機是汽車的動力源。迄今為止除為數(shù)不多的電動汽車外，汽車發(fā)動機都是熱能動力裝置，或簡稱熱機。在熱機中借助工質(zhì)的狀態(tài)變化將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。熱機有內(nèi)燃機和外燃機兩種。直接以燃料燃燒所生成的燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)的熱機為內(nèi)燃機，反之則為外燃機。內(nèi)燃機包括活塞式內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C。外燃機則包括蒸汽機、汽輪機和熱氣機等。內(nèi)燃機與外燃機相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕和容易起動等許多優(yōu)點。因此，內(nèi)燃機尤其是活塞式內(nèi)燃機被極其廣泛地用作汽車動力。1.1汽車發(fā)動機的類型1.按活塞運動方式分：往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式2.按所用燃料分：汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機3.按冷卻方式分：水冷式和風(fēng)冷式4.

按工作循環(huán)分：四沖程式和二沖程式5.按氣缸數(shù)目分：單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機6.

按氣缸排列方式分：單列式和雙列式。7.按進氣狀態(tài)分：增壓和非增壓

目前，應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的汽車發(fā)動機為水冷、四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，其中汽油機用于轎車和輕型客、貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動機多為柴油機。少數(shù)轎車和輕型客、貨車發(fā)動機也有用柴油機的。以風(fēng)冷或二沖程活塞式內(nèi)燃機為動力的汽車為數(shù)不多。特別是從20世紀(jì)80年代起，在世界范圍內(nèi)，就不再有以二沖程活塞式內(nèi)燃機為動力的轎車了。1.2往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語一、基本結(jié)構(gòu)1.工作循環(huán)10.負(fù)荷率6.燃燒室容積2.上、下止點3.活塞行程4.氣缸工作容積5.內(nèi)燃機排量7.氣缸總?cè)莘e8.壓縮比9.工況二、基本術(shù)語11.曲柄半徑1.工作循環(huán)每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣四個過程，即由進氣、壓縮、做功、排氣4個過程組成的循環(huán)稱為發(fā)動機的工作循環(huán)。2.上、下止點活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點。3.活塞行程：上、下止點之間的距離。一般用s表示。對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°。4.曲柄半徑曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊谐虨榍霃降膬杀?，即s=2R

。曲柄半徑5.氣缸工作容積上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積。6.內(nèi)燃機排量內(nèi)燃機所有氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機排量。7.燃燒室容積活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。8.氣缸總?cè)莘e氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總?cè)莘e。9.壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。10.工況內(nèi)燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況，以該時刻內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示。曲軸轉(zhuǎn)速即為內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速。11.負(fù)荷率內(nèi)燃機在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值稱為負(fù)荷率，以百分?jǐn)?shù)表示。負(fù)荷率通常簡稱負(fù)荷。1.3往復(fù)活塞式內(nèi)燃機工作原理一、四沖程汽油機工作原理發(fā)動機把熱能轉(zhuǎn)換成機械能首先必須進氣，把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸；然后將進入氣缸的可燃混合氣(或新鮮空氣)壓縮，壓縮接近終點時點燃可燃混合氣(或?qū)⒉裼透邏簢娙霘飧變?nèi)形成可燃混合氣并引燃)；可燃混合氣著火燃燒，膨脹推動活塞下行實現(xiàn)對外作功；最后排出燃燒后的廢氣。即進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。把這四個過程叫做發(fā)動機的一個工作循環(huán)，工作循環(huán)不斷地重復(fù)，就實現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換，使發(fā)動機能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)。把完成一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞上下往復(fù)運動四次的發(fā)動機，稱為四沖程發(fā)動機。1.進氣行程

活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時排氣門關(guān)閉，進氣門開啟。在活塞移動過程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內(nèi)形成一定的真空度?？諝夂推偷幕旌衔锿ㄟ^進氣門被吸入氣缸，并在氣缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。上止點下止點2.壓縮行程進氣行程結(jié)束后，曲軸繼續(xù)帶動活塞由下止點移至上止點。這時，進、排氣門均關(guān)閉。隨著活塞移動，氣缸容積不斷減小，氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。上止點下止點3.作功行程壓縮行程結(jié)束時，安裝在氣缸蓋上的火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可燃混合氣點燃，火焰迅速傳遍整個燃燒室，同時放出大量的熱能。燃燒氣體的體積急劇膨脹，壓力和溫度迅速升高。在氣體壓力的作用下，活塞由上止點移至下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。這時，進、排氣門仍舊關(guān)閉。上止點下止點4.排氣行程

排氣行程開始，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，曲軸通過連桿帶動活塞由下止點移至上止點，此時膨脹過后的燃燒氣體(或稱廢氣)在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經(jīng)排氣門排出氣缸之外。當(dāng)活塞到達上止點時，排氣行程結(jié)束，排氣門關(guān)閉。上止點下止點

工作過程運動情況及氣缸內(nèi)溫度與壓力的變化情況（壓力單位：MPa）活塞行程活塞運動氣門開閉情況氣缸壓力氣缸溫度備注進氣向下運動進氣門開排氣門關(guān)0.075～0.09(終了)370K～400K(終了)可燃混合氣壓縮向上運動進氣門關(guān)排氣門關(guān)

0.6～1.2(終了)600K～700K(終了)上止點火花塞點火作功向下運動進氣門關(guān)排氣門關(guān)最高壓力3～50.3～0.5終了最高2200～2800K1300～1600終了排氣向上運動進氣門關(guān)排氣門開

0.105～0.125(終了)900K～1200K(終了)二、四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機的工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程，在各個活塞行程中，進、排氣門的開閉和曲柄連桿機構(gòu)的運動與汽油機完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油機和汽油機在混合氣形成方法及著火方式上有著根本的差別。1.進氣行程在柴油機進氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈的空氣。2.壓縮行程因為柴油機的壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力高。3.作功行程在壓縮行程結(jié)束時，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過噴油器噴入燃燒室。細(xì)微的油滴蒸發(fā)汽化，迅速與空氣混合形成可燃混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃點，因此柴油隨即自行著火燃燒。4.排氣行程排氣行程開始，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，燃燒后的廢氣排出氣缸。

工作過程運動情況及氣缸內(nèi)溫度與壓力的變化情況（壓力單位：MPa）活塞行程活塞運動氣門開閉情況壓力溫度/K備注進氣行程向下運動進氣門開排氣門關(guān)0.079～0.093(終了)300～370(終了)純空氣壓縮行程向上運動進氣門關(guān)排氣門關(guān)3.5～4.5(終了)750～1000(終了)上止點噴油壓燃作功行程向下運動進氣門關(guān)排氣門關(guān)6～9（最高）0.2～0.4（終了）2000～25001200～1500排氣行程向上運動進氣門關(guān)排氣門開0.105～0.125(終了)800～1000(終了)三、二沖程汽油機工作原理

二沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。在四沖程內(nèi)燃機中，常把排氣過程和進氣過程合稱為換氣過程。在二沖程內(nèi)燃機中換氣過程是指廢氣從氣缸內(nèi)被新氣掃除并取代的過程。這兩種內(nèi)燃機工作循環(huán)的不同之處主要在于換氣過程。四、二沖程柴油機工作原理1．第一行程活塞由下止點移至上止點。2．第二行程活塞由上止點移至下止點。二沖程柴油機工作原理

1.四沖程汽油機和柴油機的共同點1)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720°)每一行程曲軸轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)(180°)，進氣行程是進氣門開啟，排氣行程是排氣門開啟，其余兩個行程進、排氣門均關(guān)閉。

2)四個行程中，只有作功行程產(chǎn)生動力，其它三個行程是輔助行程。

3)發(fā)動機運轉(zhuǎn)的第一個循環(huán)，必須有外力使曲軸旋轉(zhuǎn)完成進氣、壓縮行程，著火后，完成作功行程，依靠曲軸和飛輪貯存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循環(huán)發(fā)動機無需外力就可自行完成。五、汽油機與柴油機、四沖程與二沖程內(nèi)燃機的比較2、四沖程汽油機與柴油機的不同點1)混合氣形成方式不同汽油機的汽油和空氣在氣缸外混合，進氣行程進入氣缸的是可燃混合氣。柴油機進氣行程進入氣缸的是純空氣，柴油是在作功行程開始階段噴入氣缸，在氣缸內(nèi)與空氣混合。

2)點火方式不同汽油機用電火花點燃混合氣。柴油機是用高壓將柴油噴入氣缸內(nèi)，靠高溫氣體加熱自行著火燃燒，即著火方式不同。所以汽油機有點火系，因而柴油機則無點火系。3.汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的比較1)汽油機轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低。在轎車、輕型貨車等應(yīng)用廣泛。2)柴油機的壓縮比高，熱效率高，燃油消耗率低，同時柴油價格較低，因此，柴油機的燃料經(jīng)濟性能好，而且柴油機的排氣污染少，排放性能較好。但缺點是轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。在貨車上大量使用，也應(yīng)用在一些轎車上。1.4發(fā)動機的總體構(gòu)造汽油機由一機組、兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由機體組、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由一機組、兩大機構(gòu)和四大