發(fā)動機基本構造及其原理

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上發(fā)動機基本構造及其原理一.發(fā)動機基本工作原理汽油發(fā)動機將汽油的能量轉化為動能來驅動汽車，最簡單的辦法是通過在發(fā)動機內部燃燒汽油來獲得動能。因此，汽車發(fā)動機是內燃機-燃燒在發(fā)動機內部發(fā)生。1.汽油機汽油發(fā)動機（GasolineEngine），是以汽油作為燃料的發(fā)動機。由于汽油粘性小，蒸發(fā)快，可以用汽油噴射系統(tǒng)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(wěn)，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。 汽油發(fā)動機的工作原理： 一個工作循環(huán)包括有四個活塞行程：進氣

2、行程、壓縮行程、膨脹行程和排氣行程。（1）進氣行程：在這個過程中，發(fā)動機的進氣門開啟，排氣門關閉。隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而使氣缸內的壓力降到大氣壓力以下，即在氣缸內造成真空吸力，這樣空氣便經由進氣管道和進氣門被吸入氣缸，同時噴油嘴噴出霧化的汽油與空氣充分混合。在進氣終了時，氣缸內的氣體壓力約為0.0750.09MPa。而此時氣缸內的可燃混合氣的溫度已經升高到370-400K。 （2）壓縮行程為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒，以產生較大的壓力，從而使發(fā)動機排氣，發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過程。在這

3、個過程中，進、排氣門全部關閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程，即壓縮行程。此時混合氣壓力會增加到0.6-1.2Mpa，溫度可達600-700K。在這個行程中有個很重要的概念，就是壓縮比。所謂壓縮比，就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比。一般壓縮比越大，在壓縮終了時混合氣的壓力和溫度便越高，燃燒速度也越快，因而發(fā)動機發(fā)出的功率越大，經濟性越好。一般轎車的壓縮比在8-10之間，不過現(xiàn)在最新上市的Polo就達到了10.5的高壓縮比，因此它的扭矩表現(xiàn)相對不錯。但是壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒情況，反而會出現(xiàn)爆燃和表面點火等不正常燃燒現(xiàn)象。爆燃是由于氣體壓力和溫度過高，

4、在燃燒室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒除了爆燃，過高壓縮比的發(fā)動機還可能要面對另一個問題：表面點火。這是由于缸內熾熱表面與熾熱處點燃混合氣產生的另一種不正常燃燒。表面點火發(fā)生時，也伴有強烈的敲缸聲，產生的高壓會使發(fā)動機負荷增加，壽命縮短。（3）膨脹行程在這個過程中，進、排氣門仍舊關閉。當活塞接近上止點時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚獗蝗紵?，放出大量的熱能，此時燃氣的壓力和溫度迅速增加，其所能達到的最大壓力可達3-5Mpa，相應的溫度則高達2200-2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞由上止點向下止點運動，通過連桿使曲柄旋轉并輸出機械能，除了

5、維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉外，其余即用于對外做功。在活塞的運動過程中，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度都迅速下降，在此行程終了時，壓力降至0.3-0.5Mpa溫度。（4）排氣行程當膨脹行程接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，將廢氣強制排到大氣中，這就是排氣行程。在此行程中，氣缸內壓力稍微高于大氣壓力，約為0.105-0.115Mpa。當活塞到達上止點附近時，排氣行程結束，此時的廢氣溫度約為900-1200K。由此，我們已經介紹完了發(fā)動機的一個工作循環(huán)，這期間活塞在上、下止點間往復移動了四個行程，相應地曲軸旋轉了兩周。二. 發(fā)動機的內部構造1.機體組機體

6、是構成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構和各系統(tǒng)的安裝基礎，其內、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。（1）氣缸體水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應具有足夠的強度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以三種形式。（一般式氣缸體）：其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在同一高

7、度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小，重量輕，結構緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差。（龍門式氣缸體）：其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好，能承受較大的機械負荷；但其缺點是工藝性較差，結構笨重，加工較困難（隧道式氣缸體）：這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點是結構緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。為了能夠使氣缸內表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風冷。水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷

8、卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。（2）曲軸箱氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼圖（圖2-4）。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機的總體布置和機油的容量。油底殼內裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。?）氣缸蓋氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上

9、部密封氣缸并構成燃燒室。它經常與高溫高壓燃氣相接觸，因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。（4）氣缸墊氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補償結合面的不平度，以確保密封，同時要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應用較多的是銅皮棉結構的氣缸墊，由于銅皮棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時較之石棉不易變形。有的發(fā)動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣

10、缸墊。安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊。其次要嚴格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時，必須由中央對稱地向四周擴展的順序分23次進行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。2. 活塞連桿組活塞連桿組是發(fā)動機的傳動件，它把燃燒氣體的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉并輸出動力?；钊B桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷及連桿等組成。（1）活塞作用：它把燃燒氣體的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉并輸出動力；活塞的頂部還與汽缸蓋、汽缸比共同組成燃燒室。活塞的頂部直接與高溫燃氣接觸，活塞的溫度也很高，高溫使活塞的機械性能下降，熱膨脹量增加；活塞在作功行程中，承受燃氣的高壓

11、沖擊。（2)活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)氣環(huán)的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止高溫高壓燃氣進入曲軸箱；同時還將活塞頂部的大部分熱量傳導給氣缸比，在由冷卻水或空氣帶走.油環(huán)主要是刮油、布油和輔助密封作用。油環(huán)用來刮除氣缸比上多余的機油，并在氣缸比上鋪涂一層均勻機油膜，這樣即可以防止機油串入，又可以減小活塞與氣缸的磨損與摩擦阻力。(3）活塞銷活塞銷的作用是連接活塞與連桿小端，將活塞承受的氣體的作用力傳遞給連桿?；钊N為中空的圓柱體，一般采用低碳鋼、低碳合金鋼滲碳淬火或用45號中碳鋼高頻淬火。(4）連桿作用：將活塞承受的力傳給曲軸，從而使活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。連桿承受活塞銷傳來得氣體的作用力以及本身擺動和活塞組往復運動時的慣性力，這些力的大小和方向都是周期性變化的，因此，連桿受到的是壓縮、拉升和彎曲等較邊載荷。組成：連桿一般由小頭、桿身和大頭三部分組成的。連桿一般中碳鋼或合金鋼彈壓而成。連桿小端與活塞銷相連，工作時與銷之間有相對運動，小頭孔中有寸套（青銅）。在