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汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造與維修

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-09-27

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你是大一新生吧先了解一下吧發(fā)動機(jī)的分類　　發(fā)動機(jī)按照它不同的特點有很多種分類方法。　1．按燃料分可分為柴油機(jī)、汽油機(jī)和天然氣機(jī)等　2．按實現(xiàn)循環(huán)的行程數(shù)分 a) 四沖程發(fā)動機(jī)：活塞移動四個行程或曲軸轉(zhuǎn)兩圈氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán) b) 二沖程發(fā)動機(jī)：活塞移動兩個行程或曲軸轉(zhuǎn)一圈氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán) 　3．按冷卻方式分 a) 水冷式發(fā)動機(jī)：以水為冷卻介質(zhì) b) 風(fēng)冷式發(fā)動機(jī)：以空氣作為冷卻介質(zhì)（適合缺水地區(qū)使用，如沙漠國家）　4．按點火方式分 a) 壓燃式發(fā)動機(jī)：利用氣缸內(nèi)空氣被壓縮后產(chǎn)生的高溫，使燃油自燃。如柴油機(jī)。 b) 點燃式發(fā)動機(jī)：利用火花塞發(fā)出的電火花強制點燃燃料，使燃料強行著火燃燒。如汽油機(jī)、煤氣機(jī)。　5．按可燃混合氣形成的方法分 a) 外部形成混合氣的發(fā)動機(jī)：燃料和空氣在外先混合然后進(jìn)入氣缸。如使用化油器的汽油機(jī)。 b) 內(nèi)部形成混合氣的內(nèi)燃機(jī)：燃料在臨近壓縮終了時才噴入氣缸，在氣缸內(nèi)與空氣混合。如柴油機(jī)。　6．按進(jìn)氣方式分 a) 自然吸氣式發(fā)動機(jī)：空氣靠活塞的抽吸作用進(jìn)入氣缸內(nèi)。 b) 增壓式發(fā)動機(jī)：為增大功率，在發(fā)動機(jī)上裝有增壓器，使進(jìn)入氣缸的氣體預(yù)先經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮后再進(jìn)入氣缸。　7．按氣缸數(shù)目分 a) 單缸發(fā)動機(jī) b) 多缸發(fā)動機(jī)：按氣缸的排列型式又可分為　i. 直列立式發(fā)動機(jī)：所有氣缸中心線在同一垂直平面內(nèi)。　ii. 直列臥式發(fā)動機(jī)：所有氣缸中心線在同一水平平面內(nèi)。　iii. V型發(fā)動機(jī)：氣缸中心線分別在兩個平面內(nèi)，且兩平面相交呈V型。　iv. 對置式發(fā)動機(jī)：V型夾角為180°時又稱為對置式。　v. 其它：還有H型，X型、星型等，但在車輛上應(yīng)用很少. 比較汽油機(jī)與柴油機(jī) 　　發(fā)動機(jī)按所使用的燃料進(jìn)行分類，可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。　　汽油與柴油相比較，汽油的沸點低、容易氣化，而柴油的自燃溫度低。　　柴油機(jī)采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃測試，這時再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒。德國人狄塞爾想出了這個辦法并取得了專利權(quán)，所以柴油機(jī)又叫狄塞爾發(fā)動機(jī)。　　與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的優(yōu)點是柴油價格便宜，經(jīng)濟(jì)性好，并且它沒有點火系統(tǒng)，所以故障較少。　　但柴油機(jī)由于工作壓力大，要求各有關(guān)零件具有較高的結(jié)構(gòu)強度和剛度，所以柴油機(jī)比較笨重，體積較大；柴油機(jī)的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機(jī)工作粗暴，振動噪聲大；柴油不易蒸發(fā)，冬季冷車時起動困難。　　所以，現(xiàn)在的轎車中主要裝備汽油機(jī)。發(fā)動機(jī)的基本名詞術(shù)語 1．活塞止點與行程： a) 活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動的兩個極端位置稱為止點?；钊x曲軸放置中心最遠(yuǎn)位置稱為上止點，離曲軸放置中心的位置稱為下止點。 b) 上下止點之間的距離稱為活塞的行程。曲軸轉(zhuǎn)動半圈，相當(dāng)于活塞移動一個行程。　2．排量 a) 活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的容積不斷變化。當(dāng)活塞位于上止點位置時，活塞頂部與氣缸蓋內(nèi)表面所形成的空間稱為燃燒室。這個空間容積稱為燃燒室容積。 b) 活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量，如果發(fā)動機(jī)有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機(jī)排量。c) 當(dāng)活塞在下止點位置時，活塞頂上部的全部氣缸容積稱為氣缸總?cè)莘e。　　3．壓縮比 a) 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值稱為壓縮比。壓縮比表示了活塞從下止點移動到上止點時，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。 b) 壓縮比越大，氣體在氣缸內(nèi)受壓縮的程度越大，壓縮終點氣體的壓力和溫度越高，功率越大，但壓縮比太高容易出現(xiàn)爆震。 c) 壓縮比是發(fā)動機(jī)的一個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。由于燃料性質(zhì)不同，不同類型的發(fā)動機(jī)對壓縮比有不同的要求。柴油機(jī)要求較大的壓縮比，一般在12-29之間，而汽油機(jī)的壓縮比較小，在6-11之間。選用高標(biāo)號的汽油可以部分地提高壓縮比。四沖程汽油機(jī)的工作原理四沖程汽油機(jī)的工作過程是一個復(fù)雜的過程，它由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個行程組成?！∫唬?進(jìn)氣行程此時，活塞被曲軸帶動由上止點向下上止點移動，同時，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉。當(dāng)活塞由上止點向下止點移動時，活塞上方的容積增大，氣缸內(nèi)的氣體壓力下降，形成一定的真空度。由于進(jìn)氣門開啟，氣缸與進(jìn)氣管相通，混合氣被吸入氣缸。當(dāng)活塞移動到下止點時，氣缸內(nèi)充滿了新鮮混合氣以及上一個工作循環(huán)未排出的廢氣。　二．壓縮行程活塞由下止點移動到上止點，進(jìn)排氣門關(guān)閉。曲軸在飛輪等慣性力的作用下帶動旋轉(zhuǎn)，通過連桿推動活塞向上移動，氣缸內(nèi)氣體容積逐漸減小，氣體被壓縮，氣缸內(nèi)的混合氣壓力與溫度隨著升高?！∪?燃燒膨脹行程此時，進(jìn)排氣門同時關(guān)閉，火花塞點火，混合氣劇烈燃燒，氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇上升，高溫、高壓氣體推動活塞向下移動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動機(jī)工作的四個行程中，只有這個在行程才實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以，這個行程又稱為作功行程?！∷模?排氣行程此時，排氣門打開，活塞從下止點移動到上止點，廢氣隨著活塞的上行，被排出氣缸。由于排氣系統(tǒng)有阻力，且燃燒室也占有一定的容積，所以在排氣終了地，不可能將廢氣排凈，這部分留下來的廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣不僅影響充氣，對燃燒也有不良影響。　　排氣行程結(jié)束時，活塞又回到了上止點。也就完成了一個工作循環(huán)。隨后，曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，開始下一個循環(huán)。如此周而復(fù)始，發(fā)動機(jī)就不斷地運轉(zhuǎn)起來?！】杖急瓤杖急華/F（A：air-空氣，F(xiàn)：fuel-燃料）表示空氣和燃料的混合比?？杖急仁前l(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時的一個重要參數(shù)，它對尾氣排放、發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性都有很大的影響。　　理論空燃比：即將燃料完全燃燒所需要的最少空氣量和燃料量之比。燃料的組成成分對理論空燃比的影響不大，汽油的理論空燃比大體約為14.8，也就是說，燃燒1g汽油需要14.8g的空氣。一般常說的汽油機(jī)混合氣過濃過稀，其標(biāo)準(zhǔn)就是理論空燃比?？杖急刃∮诶碚摽杖急葧r，混合氣中的汽油含量高，稱作過濃；空燃比大于理論空燃比時，混合氣中的空氣含量高，稱為過稀。　　混合氣略微過濃時，即空燃比為13.5-14時汽油的燃燒最好，火焰溫度也最高。因為燃料多一些可使空氣中的氧氣全部燃燒?！　《鴱慕?jīng)濟(jì)性的角度來講，混合氣稀一些時，即空燃比為16時油耗最小。因為這時空氣較多，燃料可以充分燃燒?！　陌l(fā)動機(jī)功率上講，混合氣較濃時，火焰溫度高，燃燒速度快，當(dāng)空燃比界于12-13之間時，發(fā)動機(jī)功率最大。多氣門發(fā)動機(jī) 　　1886年1月29日，德國人卡爾·本茨將自己研制的四沖單缸燃油發(fā)動機(jī)裝上了一輛三輪的車子并獲得專利權(quán)，世界從這一天開始才真正有了汽車。可以說，是發(fā)動機(jī)創(chuàng)造了汽車。發(fā)動機(jī)的基本構(gòu)造（如圖）是由氣缸1、活塞2、連桿3、曲軸4等主要機(jī)件組成，每一個氣缸至少有兩個氣門，一個進(jìn)氣門（藍(lán)色）和一個排氣門（橙色）。　　氣門裝置是發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的一個組成部分，在發(fā)動機(jī)工作起非常重要的作用。燃油發(fā)動機(jī)的工作運轉(zhuǎn)由進(jìn)氣，壓縮，作功和排氣四個工作過程組成。要使發(fā)動機(jī)連續(xù)運轉(zhuǎn)就必須使這四個工作過程周而復(fù)始，順序定時地循環(huán)工作。　　其中的兩個工作過程，進(jìn)氣和排氣過程，需要依靠發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確地按照各氣缸的工作順序輸送可燃混合氣(汽油發(fā)動機(jī))或新鮮空氣(柴油發(fā)動機(jī))，以及排出燃燒后的廢氣。另外的兩個工作過程，壓縮和作功過程，則必須隔絕氣缸燃燒室與外界進(jìn)排氣通道，不讓氣體外泄以保證發(fā)動機(jī)正常地工作。負(fù)責(zé)上述工作的機(jī)件就是配氣機(jī)構(gòu)中的氣門。它好比人的呼吸器官，吸進(jìn)呼出，缺它不可。　　隨著技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)越來越高，現(xiàn)代轎車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速一般可達(dá)每分鐘5500轉(zhuǎn)以上，完成四個工作過程只需0.005秒時間，傳統(tǒng)的兩氣門已經(jīng)不能勝任在這么短促的時間內(nèi)完成換氣工作，限制了發(fā)動機(jī)性能的提高。解決這個問題的方法只能是擴(kuò)大氣體出入的空間。換句話就是用空間換取時間。多氣門技術(shù)是解決問題的最好方法，直至80年代推廣多氣門技術(shù)才使發(fā)動機(jī)的整體質(zhì)量有了一次質(zhì)的飛躍。　　多氣門發(fā)動機(jī)是指每一個氣缸的氣門數(shù)目超過兩個，即兩個進(jìn)氣門和一個排氣門的三氣門式；兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門的四氣門式；三個進(jìn)氣門和兩個排氣門的五氣門式。　　目前轎車上的多氣門發(fā)動機(jī)多是四氣門式的。四缸發(fā)動機(jī)有16個氣門，6氣缸發(fā)動機(jī)有24個氣門，8氣缸發(fā)動機(jī)就有32個氣門。例如日本凌志LS400型轎車的發(fā)動機(jī) 就是8缸32個氣門。增加了氣門數(shù)目就要增加相應(yīng)的配氣機(jī)構(gòu)裝置，構(gòu)造比較復(fù)雜，一般由兩支頂置式凸輪軸來控制排列在氣缸燃燒室中心線兩側(cè)的氣門。氣門布置在氣缸燃燒室中心兩側(cè)傾斜的位置上，是為了盡量擴(kuò)大氣門頭的直徑，加大氣流通過面積，改善換氣性能，形成一個火花塞位于中央的緊湊型燃燒室，有利于混合氣的迅速燃燒。　　有人提出疑問，既然氣門多好，為什么見不到一缸6氣門以上的發(fā)動機(jī)？熱力學(xué)有一個叫“簾區(qū)”的概念，指氣門的園周乘以氣門的升程，即氣門開啟的空間?！昂焻^(qū)”越大說明氣門開啟的空間越大，進(jìn)氣量也就越大。以奧迪100型轎車的發(fā)動機(jī)為例，它的四氣門“簾區(qū)”值比兩氣門的“簾區(qū)”值，在進(jìn)氣狀態(tài)時要大一半，在排氣狀態(tài)時要大百分之七十。當(dāng)然，每一個事物都有它的一定適用范圍，并不是說氣門越多“簾區(qū)”值就越大，據(jù)專家計算當(dāng)每個氣缸的氣門增加到六個時，“簾區(qū)”值反而會下降了，而且氣門越多機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，成本就越大。因此，目前轎車的多氣門燃油發(fā)動機(jī)的每個氣缸的氣門數(shù)目都是三至五個，其中又以四個氣門最為普遍。　　以汽油發(fā)動機(jī)為例，多氣門發(fā)動機(jī)與傳統(tǒng)的兩氣門發(fā)動機(jī)比較，前者能吸進(jìn)更多的空氣來混合燃油燃燒作功，節(jié)省燃油，更快地排出廢氣，排放污染少，能提高發(fā)動機(jī)的功率和降低噪音的優(yōu)點，符合優(yōu)化環(huán)境和節(jié)省能源的發(fā)展方向，所以多氣門技術(shù)能迅速推廣開來。　　當(dāng)年多氣門燃油發(fā)動機(jī)開始興起的時候，有些人認(rèn)為它有一個技術(shù)上的缺陷低速運轉(zhuǎn)不暢順，德國著名的波爾舍汽車公司就持有這樣的看法。隨著技術(shù)上的不斷改進(jìn)，多氣門燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的這種技術(shù)缺陷也逐步克服了。近幾年波爾舍汽車公司的944S2型轎車裝用了四缸四氣門發(fā)動機(jī)，現(xiàn)在，全世界幾乎所有的中高級轎車都裝備多氣門燃油發(fā)動機(jī)。渦輪增壓器　　參加競賽的跑車或方程式賽車一般在發(fā)動機(jī)上裝有渦輪增壓器，以使汽車迸發(fā)出更大的功率。發(fā)動機(jī)是靠燃料在氣缸內(nèi)燃燒作功來產(chǎn)生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制，所產(chǎn)生的功率也會受到限制，如果發(fā)動機(jī)的運行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來增加燃料量，提高燃燒作功能力。在目前的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。　　構(gòu)造　　渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機(jī)器，渦輪室進(jìn)氣口與排氣歧管相連，排氣口接在排氣管上；增壓器進(jìn)氣口與空氣濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。　　原理　　渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機(jī)的輸出功率了。　　技術(shù) 　　渦輪增壓器安裝在發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運轉(zhuǎn)的工作狀況下，其工作環(huán)境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對制造的材料和加工技術(shù)都要求很高。其中制造難度最高的是支承渦輪軸運轉(zhuǎn)的“浮式軸承”，它工作轉(zhuǎn)速可達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分以上，加上環(huán)境溫度可達(dá)六、七百度以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機(jī)體內(nèi)壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。　　缺點　　另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動機(jī)增力的作用，但也有它的缺點，其中最明顯的是，“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應(yīng)遲緩，即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時間也要1.7秒，使發(fā)動機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。　　改進(jìn) 　　但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情，它是利用發(fā)動機(jī)的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會白白地浪費掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經(jīng)常對它進(jìn)行技術(shù)改造，例如提高加工精度，盡量減少渦輪與渦輪室內(nèi)壁的間隙，以便提高廢氣能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐熱高，剛度強，重量輕的優(yōu)點，可以將渦輪增壓器做得更加緊湊，體積更少，而且能減少渦輪的“滯后響應(yīng)”時間。　　在最近30年時間里，渦輪增壓器已經(jīng)普及到許多類型的汽車上，它彌補了一些自然吸氣式發(fā)動機(jī)的先天不足，會發(fā)動機(jī)在不改變氣缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10%以上，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術(shù)來改進(jìn)發(fā)動機(jī)的輸出功率，藉以實現(xiàn)轎車的高性能化。: 回答者：網(wǎng)友

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