基本工作原理是将燃油在密封汽缸内燃烧,使气体膨胀时的热能推动活塞作功,转变为机械能为汽车的行驶提供动力。
㈠发动机的分类。
按燃料分:汽油、柴油、天然气等发动机。
按冷却方式分:水冷式、风冷式发动机。
按进气方式分:自然吸气式----空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。增压式----在发动机上装有增压器,气体预先经过压缩后再进入气缸。
按点火方式分:压燃式发动机----利用气缸内空气被压缩后产生的高温使燃油自燃,如柴油机。点燃式发动机----利用火花塞发出的电火花点燃混合气,如汽油机、煤气机。
按实现循环的行程数分:四冲程发动机----活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作循环。二冲程发动机----活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作循环。
按凸轮轴位置数量划分:SOHC与DOHC发动机。
SOHC----单顶置凸轮轴发动机,适用于2气门发动机; DOHC----双顶置凸轮轴发动机,适用于多气门发动机。
㈡发动机参数:包括发动机气缸数和排列形式、气门、压缩比、排气量、最高输出功率、最大扭矩等。
1、发动机缸数 汽车都用多缸发动机。排量1L以下用3缸;1.3L-2.3L多采用4缸;2.5L以上采用6缸;4L为8缸,5.5L以上用12缸。在同等缸径下,缸数越多排量越大,功率越高;在同等排量下,缸数越多缸径越小,转速可以提高,从而提升功率。
2、气缸的排列 有直列立式、直列卧式、V型。应用较少的还有对置式、H型、X型、星型等。
直列排法(L) 发动机的气缸成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单、维修方便、制造成本低、低速扭矩特性好。缺点是功率较低。一般5缸以下采用直列排法,少数6缸发动机也有直列排法,直列6缸的动平衡较好,振动相对较小。L4:表示直列4缸发动机。
V字形排列(V) 6到12缸采用V形排列。优点是占用空间小,可降低震动和噪音。V8结构复杂,成本高,使用较少。V12高级轿车采用。V8:表示V型排列8缸发动机。
3、气门数 国产发动机多采用每缸2气门,一个进气门一个排气门。国外轿车发动机采用每缸4气门,2个进气门2个排气门。有的采用5气门结构,3个进气门2个排气门,提高了进、排气效率,使燃烧更加彻底。5气门结构复杂加工困难。国产新捷达王发动机采用了五气门。
可变进气门控制技术VETC:通过改变进气门开度来改变进气量,提高发动机扭矩,丰田擅长此技术。
4、气缸的压缩比 气缸的最大容积与最小容积(或气缸总容积与燃烧室容积)之比,用ε表示。汽油机在运转时,吸进的是汽油与空气混合气,压缩比越大,压缩终了的混合气的压力和温度就越高,混合气中的汽油分子气化得更完全,燃烧更迅速更充分,输出的功率大。低压缩比(10以下)的发动机燃烧时间相对延长,增加了能量消耗降低了动力输出。压缩比越大发动机工作时抖振增大,压缩比过大会出现“爆燃”和“表面点火”现象。爆燃会引起发动机过热,功率下降,油耗增加,甚至损毁发动机。表面点火会增加发动机的负荷,使其寿命降低。
压缩比与燃油 压缩比越大,要求使用的汽油标号越高。压缩比低于7.5用90号汽油;压缩比7.5~8.0用90或93号汽油;压缩比8.0~10用93或95号汽油;压缩比在10以上用97号汽油。如果使用低于建议标号的汽油,可能会产生“敲缸”、发动机振动加剧、不匀速等问题,损害发动机性能,缩短使用寿命。也不是汽油标号越高越好,因为气缸的压缩比、点火提前角等参数在出厂时设置好了,并对抗爆性较差的汽油设置了微调节程序,而对高标号汽油则没有设置程序。盲目使用高标号汽油不仅是浪费,还可能会因其高抗爆性的优势无法发挥而产生加速无力的现象。最好按说明书或油箱盖上标明的选择油号,同时考虑燃油质量的因素。
5、排气量 气缸内活塞从最低点到最高点的容积称单缸排量,单位用升(L)表示。发动机所有气缸排量总和为该发动机排气量。排气量越大,输出功率就越高,加速性越好。
轿车按排气量分级:微型车排量≤l升;普通轿车>l升≤1.6升;中级轿车>l.6升≤2.5升;高级轿车>2.5升≤4升;特级轿车>4升。
6、最大功率 功率的单位是马力(PS)或千瓦(kw)。输出功率用每分钟转速(r/min)表示,如100PS/5000r/min表示发动机每分钟5000转时输出功率为100马力。马力决定车辆可克服阻力的速度。功率表现在高转速,它决定了车子能跑多快。发动机的转速增加,功率也相应提高,但达到一定的转速后,功率反而呈下降趋势。
7、最大扭矩 扭力是指曲轴回转所做的功,它决定车行驶时可克服阻力的限度,包括加速性。扭矩的表示方法是N.m/r/min。引擎驱动车辆时,最大扭矩一般在发动机的中、低转速的范围。随着转速的提高,扭矩反而会下降。
发动机参数不仅要看功率同时要看扭力参数,以发动机处于最大功率、最大扭矩时的转速值稍低为好。若一台车的最大马力、扭力发生在引擎低转速,该车适合于低速行驶;若发生于高转速该车适合于高速加速性。两部车的扭矩不同,同样300马力,跑车的速度可到250公里/小时,货车可能只有150公里/小时,但它能拖动30-40吨重的货箱。
㈢四冲程汽油发动机工作原理 由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。
㈣涡轮增压器(T)Turbo即涡轮增压,简称T,一般在车尾标有1.8T、2.8T等字样。
发动机靠燃料在汽缸内燃烧产生功率,输入汽缸的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制。如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率,只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,提高燃烧作功能力。
涡轮增压有单涡轮和双涡轮增压,是指废气涡轮增压,实际上是一种空气压缩机,它利用发动机排出废气的惯性冲力来推动涡轮室的涡轮,涡轮带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道进来的空气进入汽缸,提高发动机的功率,降低发动机的燃油消耗。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸。空气的压力和密度增大可燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率。
涡轮增压器可提高发动机输出功率10%以上。缺点是“滞后响应”,由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓(1.7秒以上),使发动机延迟增加或减少输出功率。对要突然加速或超车而言,瞬间会有点提不上劲的感觉。
㈤柴油发动机 与汽油发动机一样,每个工作循环经历进气、压缩、作功、排气四个行程。燃料在临近压缩终了时才喷入气缸,在气缸内与空气混合。柴油粘度比汽油大,不易蒸发,自燃温度较汽油低,柴油发动机无需点火。柴油发动机主要分SDI与TDI两种:
1、自然吸气直喷式柴油发动机(SDI)。用压缩使气缸内空气温度超过柴油的自燃点,再喷入柴油与空气混合气而燃烧。自然吸气的升功率不是很高,转速比汽油发动机低。
2、涡轮增压直喷式柴油发动机(TDI) 在柴油机上加装了涡轮增压器,使进气压力增加,压缩比达到10以上,燃烧更加充分,可在低转速下输出较大的扭矩。
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