汽车发动机的工作过程

要交一篇关于汽车,燃料 燃烧的 论文!就是汽车燃料在发动机里燃烧要经过的个个部件的名称,以及燃料经过各个部件都起什么作用!有懂得这方面知识的行家予以指导!必重分与以回报!在下先谢谢各位大侠了

机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。  
一. 气缸体(图2-1)

  水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体——曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。

  气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。(图2-2)

  (1) 一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差

  (2) 龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。

  (3) 隧道式气缸体 这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。

  为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷(图2-3)。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。
现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型和对置式三种(图2-4)。

  (1) 直列式
发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度,把发动机倾斜一个角度。

  (2) V型

  气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角γ<180°,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动机,6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。

  (3) 对置式

  气缸排成两列,左右两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线的夹角 γ=180°,称为对置式。它的特点是高度小,总体布置方便,有利于风冷。这种气缸应用较少。
  气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式气缸强度和刚度都好,能承受较大的载荷,这种气缸对材料要求高,成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套),然后再装到气缸体内。这样,气缸套采用耐磨的优质材料制成,气缸体可用价格较低的一般材料制造,从而降低了制造成本。同时,气缸套可以从气缸体中取出,因而便于修理和更换,并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种(图2-5)。

  干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁不直接与冷却水接触,而和气缸体的壁面直接接触,壁厚较薄,一般为1~3mm。它具有整体式气缸体的优点,强度和刚度都较好,但加工比较复杂,内、外表面都需要进行精加工,拆装不方便,散热不良。

  湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触,壁厚一般为5~9mm。它散热良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要精加工内表面,而与水接触的外表面不需要加工,拆装方便,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好,而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。
二. 曲轴箱
  气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱,曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体,下曲轴箱用来贮存润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳图(图2-6)。油底壳受力很小,一般采用薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫,防止润滑油泄漏。   
三. 气缸盖(图2-7)
  气缸盖安装在气缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。
  缸盖上还装有进、排气门座,气门导管孔,用于安装进、排气门,还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔,用以安装凸轮轴。
图2-7

  气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。

  气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室,而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。
  汽油机燃烧室常见的三种形式(图2-8)。
   (1) 半球形燃烧室
  半球形燃烧室结构紧凑,火花塞布置在燃烧室中央,火焰行程短,故燃烧速率高,散热少,热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列,进气口直径较大,故充气效率较高,虽然使配气机构变得较复杂,但有利于排气净化,在轿车发动机上被广泛地应用。

  (2) 楔形燃烧室

  楔形燃烧室结构简单、紧凑,散热面积小,热损失也小,能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动,有利于提高混合气的混合质量,进气阻力小,提高了充气效率。气门排成一列,使配气机构简单,但火花塞置于楔形燃烧室高处,火焰传播距离长些,切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。

  (3) 盆形燃烧室

  盆形燃烧室,气缸盖工艺性好,制造成本低,但因气门直径易受限制,进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。  
四. 气缸垫(图2-9)
  气缸垫装在气缸盖和气缸体之间,其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气,漏水和漏油。

  气缸垫的材料要有一定的弹性,能补偿结合面的不平度,以确保密封,同时要有好的耐热性和耐压性,在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮——棉结构的气缸垫,由于铜皮——棉气缸垫翻边处有三层铜皮,压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架,两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。

  安装气缸垫时,首先要检查气缸垫的质量和完好程度,所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时,必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2~3次进行,最后一次拧紧到规定的力矩。 总的来说,目前发动机由两大机构、五大系统组成
一、曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
二、配气机构
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构
三、燃料供给系
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求,配制出一定数量和浓度的混合气,供入气缸,并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;
四、润滑系
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
五、冷却系
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
六、点火系
在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
火花塞有一个中心电极和一个侧电极,两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时,火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花,能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压;能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。
七、起动系
理解这个并不难,要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转,发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置,称为发动机的起动系统。资料来源:www.lw3721.com
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第1个回答  2013-07-11
一、基本理论

汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此,汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

有两点需注意:
1. 内燃机也有其他种类,比如柴油机,燃气轮机,各有各的优点和缺点。
2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料(煤、木头、油)在发动机外部燃烧产生蒸气,然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少,也比相同动力的外燃机小很多。所以,现代汽车不用蒸汽机。
相比之下,内燃机比外燃机的效率高,比燃气轮机的价格便宜,比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。

二、燃烧是关键

汽车的发动机一般都采用4冲程。(马自达的转子发动机在此不讨论,汽车画报曾做过介绍)

4冲程分别是:进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程,发动机完成一个周期(2圈)。

理解4冲程

活塞,它由一个活塞杆和曲轴相联,过程如下:

1.活塞在顶部开始,进气阀打开,活塞往下运动,吸入油气混合气
2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气,使得爆炸更有威力。
3.当活塞到达顶部时,火花塞放出火花来点燃油气混合气,爆炸使得活塞再次向下运动。
4.活塞到达底部,排气阀打开,活塞往上运动,尾气从汽缸由排气管排出。
注意:内燃机最终产生的运动是转动的,活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动,这样才能驱动汽车轮胎。

三、汽缸数

发动机的核心部件是汽缸,活塞在汽缸内进行往复运动,上面所描述的是单汽缸的运动过程,而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的(4缸、6缸、8缸比较常见)。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类:直列、V或水平对置(当然现在还有大众集团的W型,实际上是两个V组成)。
不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点,配备在相应的汽车上。

四、排量

混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行,活塞往复运动,你可以看到燃烧室容积的变化,最大值和最小值的差值就是排量,用升(L)或毫升(CC)来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L,如果V型排列的6汽缸,那就是V6 3.0升。一般来说,排量表示发动机动力的大小。
影响因素
1.1 结构制造
汽车各零部件的设计制造和装配情况直接影响发动机的性能。这些因素主要来自于汽车生产厂家,与用户无多大关系。各汽车生产厂家的特约维修站应当把发动机在使用中出现的一些典型问题反馈到制造厂,以利于改进。
1.2 使用
正确使用是延长发动机使用寿命的必备条件。
1.2.1 载荷的选择
发动机载荷直接影响其零部件的强度及寿命,增加载荷时,各总成的工作负荷也随之增加,磨损量增大;如果是初驶车辆,磨损会更大。新车或大修后的车辆,为了限制其初驶期的最高速度,减少负荷,延长发动机使用寿命,一般都在化油器上安装限速片。如果过早地拆除限速片,将导致发动机过早出现异响、漏油、漏气及动力下降,使发动机的使用周期缩短。
1.2.2 燃油和润滑油的选择
燃油的选用必须符合本车规定的牌号,禁止使用低牌号的燃油,否则发动机工作时会产生爆震,使机件受到强烈的冲击和使零部件的附加载荷增加,从而加速机件的磨损。因爆震产生的高温、高压及冲击波还会破坏气缸壁上的润滑油膜,恶化机件的润滑。试验表明,某发动机在有爆震和无爆震下各工作200 h,经测定有爆震时气缸上部平均磨损量是无爆震的2倍多。另外,含杂质超标的燃油,同样会加速机件的磨损和腐蚀。
润滑油的选择,亦应符合发动机的工作需要,若发动机润滑油粘度较低,则润滑油压力就低,不能形成油膜,造成边界摩擦或干摩擦;若润滑油粘度过大,则流动性差,不利于冷车起动,同时润滑油通过机油滤清器到达润滑部位的时间长,使起动磨损增大。
润滑油的加注应适量,油面过高时,不但会增加运动阻力,降低功率,而且会使润滑油窜入气缸内燃烧,造成积碳过多;而润滑油过少时,油压低,难以形成油膜,又会造成干摩擦或边界摩擦,使磨损增加,轴承产生异响,甚至发生拉缸及烧瓦等严重事故。
1.2.3 冷起动和冷却水温度
当冷车起动时,特别是冬季起动车辆,应尽量采用预热措施或冷摇慢转低速升温的办法,禁止猛轰油门。因为发动机冷起动时,润滑油粘度较高,其到达润滑部位的时间较长。有资料证明,在气温为-15 ℃时,起动2 min后,润滑油才能流到连杆轴承及缸盖上的运动副等部位,在这一段时间内如猛踩油门,发动机转速就会迅速上升,润滑油未到达的部位形成干摩擦,加剧磨损。
当发动机温度过高时,润滑油变稀,不能很好的形成润滑油膜,同样会增大机件的磨损,还极易产生爆震。但也不可因水温高而盲目拆除节温器使发动机长期在低温下工作,这也会造成发动机过量磨损。
1.3 道 路
路面质量对车速的发挥、燃料的消耗及磨损有极大的影响,若路面是砂石或泥泞路时,行驶阻力是不断变化的;在阻力大时,发动机就工作在大负荷工况下,此时缸内的压力增大,磨损加剧。
1.4 气 候
在冬季,由于润滑油的粘度低,进入润滑部位慢,从而使发动机干摩擦的时间长;在酷热的夏天,汽车各零件处于热状态,在环境温度为40 ℃时,就会严重影响电气元件的性能,使点火系不能正常工作;另外,由于高温,润滑油变稀,油膜难以形成,使发动机干摩擦的倾向性增大。
1.5 驾 驶
驾驶技术的熟练与否也影响发动机的性能和使用寿命。
1.5.1 挡位的选择
在行驶中应掌握“高速挡不硬撑”,否则发动机长时间高速运转,使发动机没有余力,稳定性差,产生扭振和冲击,造成机件损伤;“低速挡不硬冲”,否则发动机温度增高,造成早燃及爆燃等现象,导致发动机早期磨损。
1.5.2 车速的选择
车速对各运动副的磨损量影响较大,磨损量取决于相对运动速度、正压力和摩擦系数。在高速时,活塞平均线速度较大,故相对缸体的磨损就大,尤其是燃烧不好时,碳粒形成的磨粒使磨损增大。车速低时,由于润滑油压力低,油膜刚度小,润滑条件差,也会使磨损量加大。
1.6 维护保养质量
加强对发动机的维护保养是延长发动机寿命的重要举措。除日常检查保养的项目外,要重点把好发动机的“入口”关,保持“三滤”(机油滤清器、汽车滤清器、空气滤清器)的清洁。如果“三滤”出现故障,空气中的灰尘及润滑油和燃油中的杂质大量进入气缸,从而加剧了磨料磨损。实践表明,如果空气滤清器失效,若在我国的西北或华北地区行车一天进入气缸的灰尘可高达30 g,气缸的磨损量将比正常的大100倍。

2 对 策
2.1 正确驾驶车辆
适时换挡;切忌超载;尽可能减少发动机的冷起动次数;保持一定的冷却水温度;合理选择车速。
2.2 合理选用燃油和润滑油
2.3 加强对发动机维护和定期保养

所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。

五、发动机的其他部分

凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭
火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气,使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。
阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和
燃烧时,这两个阀都是关闭的,来保证燃烧室的密封。
活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封:
1.防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
2.防止润滑油进入汽缸内燃烧。
大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧:活塞环不再密封引起的(尾气管冒青烟)
活塞杆 连接活塞环和曲轴,使得活塞和曲轴维持各自的运动。
润滑油槽 包围着曲轴,里面有相当数量的油.
第2个回答  2022-02-16
汽车的发动机工作原理:
汽车发动机是依靠油气混合物爆燃产生的力量推动活塞,然后驱动曲轴旋转进行工作的。一共可以分为四个行程。吸气,压缩,做功,排气。在吸气行程,活塞下移,进气门打开,排气门关闭,油气混合物(柴油机就是空气)在负压作用下进入气缸。在压缩行程,进气门,排气门均关闭,活塞上移,油气混合物被压缩升温。做功行程,进气门,排气门均关闭,火花塞点火(柴油机是喷油嘴喷油),混合气被点燃(柴油机是雾状柴油被高温空气引燃),产生爆燃,推动活塞下行,继而通过连杆把推力传递给曲轴。排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞上行,排除缸内废气。然后就是一直重复这个过程。其中,凸轮轴转一圈,曲轴转两圈,做一次功。
第3个回答  2021-03-21

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