圖解|汽車發動機的基本構造

發動機概述

眾所周知,發動機是汽車的動力源泉,而發動機的動力則來源于氣缸內部,發動機氣缸就是一個把燃料的內能轉化為動能的場所。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖1
發動機
可以簡單理解為,燃料在氣缸內燃燒,產生巨大壓力推動活塞上下運動,通過連桿把力傳給曲軸,最終轉化為旋轉運動,再通過變速器和傳動軸,把動力傳遞到驅動車輪上,從而推動汽車前進。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖2
發動機剖視圖
圖解|汽車發動機的基本構造的圖3
發動機分解圖

發動機類型

汽油發動機
汽油發動機是以汽油作為燃料的發動機。由于汽油黏性小,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。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖4
汽油發動機剖視圖
柴油發動機
柴油發動機是通過燃燒柴油來獲取能量釋放的發動機,與汽油發動機不同,采油機是直接將柴油噴入已充滿壓縮空汽的氣缸,壓縮自燃點火,而依靠火花塞的電流點火。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖5
柴油發動機構造
轉子發動機
轉子發動機又稱為米勒循環發動機,其活塞是一個扁平三角形,氣缸是一個扁盒子,活塞偏心地安裝在空腔內。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖6
轉子發動機構造
汽油燃燒產生的膨脹力作用在轉子的側面上,從而將三角形轉子的三個面之一推向偏心軸的中心,在向心力和切向力的作用下,活塞在氣缸內做行星旋轉運動。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖7

《頭文字D》中的轉子發動機

發動機總體構造

汽油機由兩大機構和五大系統組成,即由曲柄連桿機構、配氣機構以及燃料供給系統、潤滑系統、冷卻系統、點火系統和啟動系統組成;柴油機由兩大機構和四大系統組成,即由曲柄連桿機構、配氣機構以及燃料供給系統、潤滑系統、冷卻系統和啟動系統組成,柴油機是壓燃的,不需要點火系統。
曲柄連桿機構

圖解|汽車發動機的基本構造的圖8
曲柄連桿機構
曲柄連桿機構是發動機實現工作循環、完成能量轉換的主要運動零件,它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。
配氣機構
配氣機構的功用是根據發動機的工作順序和工作過程,定時開啟和關閉進氣門和排氣門,使可燃混合氣或空氣進入氣缸,并使廢氣從氣缸內排出,實現換氣過程。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖9
配氣機構
冷卻系統
圖解|汽車發動機的基本構造的圖10
冷卻系統分解圖
冷卻系統的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去,保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖11

冷卻系統工作原理(動圖)
燃料供給系統
汽油機燃料供給系統的功用是根據發動機的要求,配制出一定數量和濃度的混合氣,進入氣缸,并將燃燒后的廢氣從氣缸內排出到大氣中去;柴油機燃料供給系統的功用是把柴油和空氣分別進入氣缸,在燃燒室內形成混合氣并燃燒,最后將燃燒后的廢氣排出。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖12
燃料供給系統

圖解|汽車發動機的基本構造的圖13

燃油系統工作原理(動圖)

潤滑系統
潤滑系統的功用是向做相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油,減小摩擦阻力,減輕機件的磨損,并對零件表面進行清洗和冷卻。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖14
潤滑系統
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統,點火系統通常由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖15
點火系統
啟動系統和充電系統
啟動系統由蓄電池、點火開關、啟動繼電器、起動機等組成。啟動系統的功用是通過起動機將蓄電池的電能轉換成機械能,啟動發動機運轉(圖2-3-7)。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖16
啟動系統和充電系統
充電系統由發電機、調節器、蓄電池以及充電指示燈等組成,是汽車用電設備的電源。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖17

點火&啟動系統工作原理(動圖)

發動機工作原理

四沖程汽油發動機工作原理
發動機之所以能源源不斷地提供動力,得益于氣缸內的進氣、壓縮、做功、排氣這四個行程有條不紊地循環運作。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖18
四沖程汽油發動機工作原理
進氣行程:活塞從氣缸內上止點移動至下止點時,進氣門打開,排氣門關閉,新鮮的空氣和汽油混合氣被吸入氣缸內。
壓縮行程:進、排氣門關閉,活塞從下止點移動至上止點,將混合氣體壓縮至氣缸頂部,以提高混合氣的溫度,為做功行程做準備。
做功行程:火花塞將壓縮的氣體點燃,混合氣體在氣缸內發生“爆炸”產生巨大壓力,將活塞從上止點推至下止點,通過連桿推動曲軸旋轉。
排氣行程:活塞從下止點移至上止點,此時進氣門關閉,排氣門打開,將燃燒后的廢氣通過排氣歧管排出氣缸外。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖19

四沖程汽油發動機工作原理(動圖)
四沖程柴油發動機工作原理
四沖程柴油機和汽油機一樣,每個工作循環也是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由于柴油機以柴油作燃料,與汽油相比,柴油自燃溫度低、黏度大、不易蒸發,因而柴油機采用壓縮終點自燃著火。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖20
四沖程柴油發動機工作原理
二沖程汽油發動機工作原理
發動機氣缸體上有三個孔,即進氣孔、排氣孔和換氣孔,這三個孔分別在一定時刻由活塞關閉。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖21
二沖程汽油發動機工作原理
第一沖程:活塞自下止點向上移動,三個氣孔同時被關閉后,進入氣缸的混合氣被壓縮;在進氣孔露出時,可燃混合氣流入曲軸箱。
第二沖程:活塞壓縮到上止點附近時,火花塞點燃可燃混合氣,燃氣膨脹推動活塞下移做功。這時進氣孔關閉,密閉在曲軸箱內的可燃混合氣被壓縮;當活塞接近下止點時排氣孔開啟,廢氣沖出;隨后換氣孔開啟,受預壓的可燃混合氣沖入氣缸,驅除廢氣,進行換氣行程。

圖解|汽車發動機的基本構造的圖22

二沖程發動機工作原理(動圖)
  • 轉子發動機工作原理

圖解|汽車發動機的基本構造的圖23

轉子發動機工作原理(動圖)
殼體的內部空間(或旋輪線室)總是被分成三個工作室。在轉子的運動過程中,三個工作室的容積不停地變動,在擺線形缸體內相繼完成進氣、壓縮、燃燒和排氣四個行程。每個行程都是在擺線形缸體中的不同位置進行。
圖解|汽車發動機的基本構造的圖24
轉子發動機工作原理

發動機術語

上止點與下止點
圖解|汽車發動機的基本構造的圖25
上止點與下止點
上止點是活塞行程的最高點,或者說是氣缸容積為最小時活塞的位置。而下止點正好相反,是活塞行程的最低點,或者說是氣缸容積為最大時活塞的位置
燃燒室容積

圖解|汽車發動機的基本構造的圖26
燃燒室容積
燃燒室容積是指活塞位于上止點時,其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。一般用Vc表示?;钊敳可戏秸麄€空間(活塞頂、氣缸蓋底面和氣缸套表面之間所包圍的空間,凹頂活塞包括凹坑的容積)的容積。
  • 壓縮比
圖解|汽車發動機的基本構造的圖27
壓縮比
當活塞升至上止點時,與活塞降至下止點時相比,氣缸內混合氣體的體積比例被我們稱為“壓縮比”,以沃爾沃S60L T3為例,壓縮比為10.4,也就是活塞在上下止點間,氣缸內混合氣體的體積比為1:10.4。
空燃比
圖解|汽車發動機的基本構造的圖28
空燃比
以汽油機為例,空氣和汽油的理想比例(空燃比)是14.7:1。以此為界,汽油越多,越容易產生余燼造成浪費。相反,汽油越少,越難引燃,吸入的空氣量大,但無法充分生成下壓活塞的力。要檢測發動機吸入的混合七天是否達到理想的空燃比,就需要用到發動機的氧傳感器。
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