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汽車發(fā)動機的構造是什么?
具體是什么?
問
提問者:網(wǎng)友
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2017-04-08
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發(fā)動機是汽車的心臟,想了解汽車,有必要先對發(fā)動機進行一個大概的認識。 首先來看看最常見的一個發(fā)動機參數(shù)———發(fā)動機排量。發(fā)動機排量是發(fā)動機各汽缸工作容積的總和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容積則是指
活塞
從上止點到下止點所掃過的氣體容積,又稱為單缸排量,它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動機排量是非常重要的發(fā)動機參數(shù),它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動機的大小,發(fā)動機的許多指標都同排氣量密切相關。一般來說,排量越大,發(fā)動機輸出功率越大。 了解了排量,我們再來看發(fā)動機的其他常見參數(shù)。很多初級車友都反映經(jīng)常在汽車資料的發(fā)動機一欄中見到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣,想弄明白究竟是什么意思。這些都表示發(fā)動機汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動機常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。 一般說來,排量1升以下的發(fā)動機常用3缸,例如0.8升的奧拓和福萊爾轎車。排量1升至2.5升一般為4缸發(fā)動機,常見的經(jīng)濟型轎車以及中檔轎車發(fā)動機基本都是4缸。3升左右的發(fā)動機一般為6缸,比如排量3.0升的君威和新雅閣轎車。 排量4升左右的發(fā)動機一般為8缸,比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700。排量5.5升以上的發(fā)動機一般用12缸發(fā)動機,例如排量6升的寶馬760Li就采用V12發(fā)動機。在同等缸徑下,通常缸數(shù)越多排量越大,功率也就越高;而在發(fā)動機排量相同的情況下,缸數(shù)越多,缸徑越小,發(fā)動機轉速就可以提高,從而獲得較大的提升功率。 以上是有關發(fā)動機缸數(shù)的知識,下面我們接著了解“汽缸排列形式”這個重要參數(shù)。一般5缸以下發(fā)動機的汽缸多采用直列方式排列,常見的多數(shù)中低檔轎車都是L4發(fā)動機,即直列4缸。另外,也有少數(shù)6缸發(fā)動機采用直列方式排列。 直列發(fā)動機的汽缸體成一字排開,缸體、缸蓋和曲軸結構簡單,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸緊湊,應用比較廣泛,缺點則是功率較低。一般1升以下的汽油機多采用直列3缸,1至2.5升的汽油機多采用直列4缸,有的四輪驅動汽車采用直列6缸,因為其寬度小,可以在旁邊布置增壓器等設施,例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸發(fā)動機。 另據(jù)專業(yè)人士介紹,直列6缸發(fā)動機的動平衡較好,振動相對較小,所以也為一些中、高級轎車所采用。6到12缸的發(fā)動機一般采用V形排列,其中V10發(fā)動機主要裝在賽車上。V形發(fā)動機長度和高度尺寸小,布置起來非常方便。一般認為V形發(fā)動機是比較高級的發(fā)動機,因而成為轎車級別的標志之一。 V8發(fā)動機結構非常復雜,制造成本很高,所以使用的較少,V12發(fā)動機過大過重,只有極個別的高級轎車采用,比如上面提到的寶馬760Li。而大眾公司近來還新開發(fā)出了W型發(fā)動機,有W8和W12兩種,即汽缸分四列錯開角度布置,形體緊湊,大眾的頂級轎車輝騰就有一款采用了排量6.0升的W12發(fā)動機。 機體是構成發(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。 一. 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下三種形式。 (1) 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 (2) 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。 (3) 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。 現(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動機,對于多缸發(fā)動機,氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外型尺寸和結構特點,對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影響,并關系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同,氣缸體還可以分成單列式,V型和對置式三種。 (1) 直列式 發(fā)動機的各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的。單列式氣缸體結構簡單,加工容易,但發(fā)動機長度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動機多采用單列式。例如捷達轎車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發(fā)動機均采用這種直列式氣缸體。有的汽車為了降低發(fā)動機的高度,把發(fā)動機傾斜一個角度。 (2) V型 氣缸排成兩列,左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180°,稱為V型發(fā)動機,V型發(fā)動機與直列發(fā)動機相比,縮短了機體長度和高度,增加了氣缸體的剛度,減輕了發(fā)動機的重量,但加大了發(fā)動機的寬度,且形狀較復雜,加工困難,一般用于8缸以上的發(fā)動機,6缸發(fā)動機也有采用這種形式的氣缸體。 (3) 對置式 氣缸排成兩列,左右兩列氣缸在同一水平面上,即左右兩列氣缸中心線的夾角 γ=180°,稱為對置式。它的特點是高度小,總體布置方便,有利于風冷。這種氣缸應用較少。 氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸,整體式氣缸強度和剛度都好,能承受較大的載荷,這種氣缸對材料要求高,成本高。如果將氣缸制造成單獨的圓筒形零件(即氣缸套),然后再裝到氣缸體內。這樣,氣缸套采用耐磨的優(yōu)質材料制成,氣缸體可用價格較低的一般材料制造,從而降低了制造成本。同時,氣缸套可以從氣缸體中取出,因而便于修理和更換,并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。 干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁不直接與冷卻水接觸,而和氣缸體的壁面直接接觸,壁厚較薄,一般為1~3mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點,強度和剛度都較好,但加工比較復雜,內、外表面都需要進行精加工,拆裝不方便,散熱不良。 濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁直接與冷卻水接觸,氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸,壁厚一般為5~9mm。它散熱良好,冷卻均勻,加工容易,通常只需要精加工內表面,而與水接觸的外表面不需要加工,拆裝方便,但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸套好,而且容易產生漏水現(xiàn)象。應該采取一些防漏措施。 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2-6)。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?三. 氣缸蓋 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面,從上部密封氣缸并構成燃燒室。它經(jīng)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。 缸蓋上還裝有進、排氣門座,氣門導管孔,用于安裝進、排氣門,還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導熱性好,有利于提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分,燃燒室的形狀對發(fā)動機的工作影響很大,由于汽油機和柴油機的燃燒方式不同,其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機的燃燒室,而柴油機的燃燒室放在柴油供給系里介紹。 汽油機燃燒室常見的三種形式。 (1) 半球形燃燒室 半球形燃燒室結構緊湊,火花塞布置在燃燒室中央,火焰行程短,故燃燒速率高,散熱少,熱效率高。這種燃燒室結構上也允許氣門雙行排列,進氣口直徑較大,故充氣效率較高,雖然使配氣機構變得較復雜,但有利于排氣凈化,在轎車發(fā)動機上被廣泛地應用。 (2) 楔形燃燒室 楔形燃燒室結構簡單、緊湊,散熱面積小,熱損失也小,能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運動,有利于提高混合氣的混合質量,進氣阻力小,提高了充氣效率。氣門排成一列,使配氣機構簡單,但火花塞置于楔形燃燒室高處,火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長些,切諾基轎車發(fā)動機采用這種形式的燃燒室。 (3) 盆形燃燒室 盆形燃燒室,氣缸蓋工藝性好,制造成本低,但因氣門直徑易受限制,進、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達轎車發(fā)動機、奧迪轎車發(fā)動機采用盆形燃燒室。 四. 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(wǎng)或有孔鋼板為骨架,兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣缸墊。 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2~3次進行,最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。 四沖程發(fā)動機的工作過程: 四沖程發(fā)動機是活塞往復四個行程完成一個工作循環(huán),包括進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。四行程柴油機和汽油機一樣經(jīng)歷進氣、壓縮、作功、排氣的過程。但與汽油機的不同之處在于:汽油機是點燃,柴油機是壓燃。 冷卻系:一般由水箱、水泵、散熱器、風扇、節(jié)溫器、水溫表和放水開關組成。汽車發(fā)動機采用兩種冷卻方式,即空氣冷卻和水冷卻。一般汽車發(fā)動機多采用水冷卻。 潤滑系:發(fā)動機潤滑系由機油泵、集濾器、機油濾清器、油道、限壓閥、機油表、感壓塞及油尺等組成。 燃料系:汽油機燃料系由汽油箱、汽油表、汽油管、汽油濾清器、汽油泵、化油器、空氣濾清器、進排氣歧管等組成。 化油器:是將汽油與空氣以一定的比例混合為一種霧化氣體的裝置,這種霧化氣體叫可燃混合氣,及時適量供入氣缸。
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