發動機(Engine)是一種能夠把其它形式的能轉化為另一種能的機器,通常是把化學能轉化為機械能。發動機既適用于動力發生裝置,也可指包括動力裝置的整個機器(如:汽油發動機、航空發動機)。發動機最早誕生在英國,所以,發動機的概念也源于英語,它的本義是指那種“產生動力的機械裝置”。

汽油發動機

汽油發動機(Gasoline Engine ),是以汽油作為燃料的發動機。由于汽油粘性小,蒸發快,可以用汽油噴射系統將汽油噴入氣缸,經過壓縮達到一定的溫度和壓力后,用火花塞點燃,使氣體膨脹做功。汽油機的特點是轉速高,結構簡單,質量輕,造價低廉,運轉平穩,使用維修方便。汽油機在汽車上,特別是小型汽車上大量使用,至今不衰。

按燃料供給方式的不同,汽油發動機又可分為化油器式及噴射式(或稱電噴式)兩大類?;推鞒R娪诶宪囆偷陌l動機上,現在大部分發動機使用噴射式燃料供給方式。在噴射式汽油機中,汽油可在進氣口噴射,也可在進氣沖程期間直接向氣缸內噴射;噴油過程可由計算機程序控制,燃料可更均勻地分配給各個氣缸;同時,由于不需要喉管而減少廠進氣的阻力等,可提高氣缸內的平均有效壓力和熱效率;此外,還可以減弱或避免爆震燃燒。

相對于柴油機,汽油機熱效率低于柴油機,且油耗較高,點火系統比柴油機復雜,可靠性和維修的方便性也不如柴油機。


汽車發動機(指往復式內燃機)根據不同的特征分為以下幾類

● 按活塞運動方式分類:活塞式內燃機可分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。前者活塞在汽缸內作往復直線運動,后者活塞在汽缸內作旋轉運動。(后者應用于轉子發動機)

● 按照進氣系統分類:內燃機按照進氣系統是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發動機和強制進氣(增壓式)發動機。若進氣是在接近大氣狀態下進行的,則為非增壓內燃機或自然吸氣式內燃機;若利用增壓器將進氣壓力增高,進氣密度增大,則為增壓內燃機。增壓可以提高內燃機功率。

● 按照氣缸排列方式分類:內燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式、雙列式和三列式。單列式發動機的各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但為了降低高度,有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的。雙列式發動機把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發動機,若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發動機。三列式把氣缸排成三列,成為W型發動機。

● 按照氣缸數目分類:內燃機按照氣缸數目不同可以分為單缸發動機和多缸發動機。僅有一個氣缸的發動機稱為單缸發動機;有兩個以上氣缸的發動機稱為多缸發動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸發動機?,F代車用發動機多采用三缸,四缸、六缸、八缸發動機。

● 按照冷卻方式分類:內燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發動機和風冷發動機。水冷發動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環的冷卻液作為冷卻介質進行冷卻的;而風冷發動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質進行冷卻的。水冷發動機冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應用于現代車用發動機。

● 按照行程分類:內燃機按照完成一個工作循環所需的沖程數可分為四沖程內燃機和二沖程內燃機。把曲軸轉兩圈(720°),活塞在氣缸內上下往復運動四個沖程,完成一個工作循環的內燃機稱為四沖程內燃機;而把曲軸轉一圈(360°),活塞在氣缸內上下往復運動兩個沖程,完成一個工作循環的內燃機稱為二沖程內燃機。汽車發動機廣泛使用四沖程內燃機。

● 按氣門機構種分類:側置氣門(SV)發動機、側置凸輪軸(OHV)發動機、頂置凸輪軸(OHC)發動機、可變氣(VTEC)發動機 和Desmo氣門機構發動機。

● 按燃油供應方式分類:化油器發動機、電噴發動機、直噴發動機。

 按照所用燃料分類:內燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。使用汽油為燃料的內燃機稱為汽油機;使用柴油為燃料的內燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點;汽油機轉速高,質量小,噪音小,起動容易,制造成本低;柴油機壓縮比大,熱效率高,經濟性能和排放性能都比汽油機?  目前,應用最廣,數量最多的發動機為水冷、四沖程往復式活塞內燃機,其中汽油機用于轎車和輕型客車、貨車上,而大客車和中、重型貨車發動機多為柴油機。少數轎車和輕型客、貨車發動機也有用柴油機的。

柴油發動機

柴油發動機是燃燒柴油來獲取能量釋放的發動機。它是由德國發明家魯道夫·狄塞爾(RudolfDiesel)于1892年發明的,為了紀念這位發明家,柴油就是用他的姓Diesel來表示,而柴油發動機也稱為狄塞爾發動機。

柴油發動機的優點是功率大、經濟性能好。柴油發動機的工作過程與汽油發動機有許多相同的地方,每個工作循環也經歷進氣、壓縮、做功、排氣四個行程。但由于柴油機用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸發,而其自燃溫度卻較汽油低,因此可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。不同之處主要是,柴油發動機氣缸中的混合氣是壓燃的,而不是點燃的。柴油發動機工作時進入氣缸的是空氣,氣缸中的空氣壓縮到終點時,溫度可達500-700℃,壓力可達40—50個大氣壓?;钊咏现裹c時,發動機上的高壓泵以高壓向氣缸中噴射柴油,柴油形成細微的油粒,與高壓高溫的空氣混合,柴油混合氣自行燃燒,猛烈膨脹,產生爆發力,推動活塞下行做功,此時的溫度可達1900-2000℃,壓力可達60-100個大氣壓,產生的功率很大,所以柴油發動機廣泛的應用于大型柴油汽車上。

而柴油機在節能與二氧化碳排放方面的優勢,則是包括汽油機在內的所有熱力發動機都無法取代的,因此,先進的小型高速柴油發動機,其排放已經達到歐洲III號的標準,成為“綠色發動機”,目前已經成為歐美許多新轎車的動力裝置。

柴油機

發動機是一種由許多機構和系統組成的復雜機器。無論是汽油機,還是柴油機;無論是四行程發動機,還是二行程發動機;無論是單缸發動機,還是多缸發動機。要完成能量轉換,實現工作循環,保證長時間連續正常工作,都必須具備以下一些機構和系統。汽油機由兩大機構和五大系統組成,即由曲柄連桿機構,配氣機構、燃料供給系統、潤滑系統、冷卻系統、點火系統和起動系統組成;柴油機由以上兩大機構和四大系統組成,即由曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成,柴油機是壓燃的,不需要點火系。 

發動機是將某一種型式的能量轉換為機械能的機器,其作用是將液體或氣體燃燒的化學能通過燃燒后轉化為熱能,再把熱能通過膨脹轉化為機械能并對外輸出動力。發動機是一部由許多結構和系統組成的復雜機器,其結構型式多種多樣,但由于基本工作原理相同,所以其基本結構也就大同小異,發動機的總體結構圖如下所示。

● 曲柄連桿機構

曲柄連桿機構是由氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸和飛輪等組成。這是發動機產生動力,并將活塞的直線往復運動轉變為曲軸旋轉運動而對外輸出動力。

● 配氣機構

配氣機構是由進氣門、排氣門、氣門彈簧、挺桿、凸輪軸和正時齒輪等組成。其作用是將新鮮氣體及時充入氣缸,并將燃燒產生的廢氣及時排出氣缸。

● 燃油供給系統

由于使用的燃料不同,可分為汽油機燃料供給系和柴油機燃料供給系。

汽油燃料供給系又分化油器式和燃油直接噴射式兩種,通常所用的化油器式燃料供給系由燃油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、空氣濾清器、進排氣歧管和排氣消聲器等組成,其作用是向氣缸內供給已配好的可燃混合氣,并控制進入氣缸內可燃混合氣數量,以調節發動機輸出的功率和轉速,最后,將燃燒后廢氣排出氣缸。

柴油機燃料供給系由燃油箱、輸油泵、噴油泵、柴油濾清器、進排氣管和排氣消聲器等組成,其作用是向氣缸內供給純空氣并在規定時刻向缸內噴入定量柴油,以調節發動機輸出功率和轉速,最后,將燃燒后廢氣排出氣缸。

● 冷卻系統

機動車一般采用水冷卻式。水冷式由水泵、散熱器、風扇、節溫器和水套(在機體內)等組成,其作用是利用冷卻水的循環將高溫零件的熱量通過散熱器散發到大氣中,從而維持發動機電動正常工作溫度。

● 潤滑系統

潤滑系由機油泵、濾清器、油道、油底殼等組成。其作用是將潤滑油分送至各個相對運動零件的摩擦面,以減小摩擦力,減緩機件磨損,并清洗、冷卻摩擦表面。 ??    

● 點火系統

在汽油機中,氣缸內的可燃混合氣是靠電火花點燃的,為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞,火花塞頭部伸入燃燒室內。能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部設備稱為點火系,點火系通常由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。

 

● 起動系統

起動系由起動機和起動繼電器等組成,用以使靜止的發動機起動并轉入自行運轉狀態。

發動機分為活塞發動機,沖壓發動機,火箭發動機,渦輪發動機。工作過程:進氣-壓縮-噴油-燃燒-膨脹做功-排氣。

3缸發動機工作原理

● 進氣沖程

進入汽缸的工質是純空氣。由于柴油機進氣系統阻力較小,進氣終點壓力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300~340K,比汽油機低。

● 壓縮沖程

由于壓縮的工質是純空氣,因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε=16~22)。壓縮終點的壓力為3000~5000kPa,壓縮終點的溫度為750~1 000K,大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。

● 做功沖程

當壓縮沖程接近終了時,在高壓油泵作用下,將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中,在很短的時間內與空氣混合后立即自行發火燃燒。汽缸內氣體的壓力急速上升,最高達5 000~9 000kPa,最高溫度達1 800~2 000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒,故稱柴油機為壓燃式發動機。

● 排氣沖程

柴油機的排氣與汽油機基本相同,只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700~900K。對于單缸發動機來說,其轉速不均勻,發動機工作不平穩,振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的,其他三個沖程是消耗動力為做功做準備的沖程。為了解決這個問題,飛輪必須具有足夠大的轉動慣量,這樣又會導致整個發動機質量和尺寸增加。采用多缸發動機可以彌補上述不足。現代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發動機。

四沖程

內燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。使用汽油為燃料的內燃機稱為汽油機;使用柴油機為燃料的內燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點;汽油機轉速高,質量小,噪音小,起動容易,制造成本低;柴油機壓縮比大,熱效率高,經濟性能和排放性能都比汽油機好。


責任編輯:余偉楚
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