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一发动机
将内能转化成动能的机构称之为发动机,汽车发动机的形式主要是以气缸和活塞作为转换机构的内燃机。根据燃料以及点火形式的不同可分为汽油机或柴油机,或有以氢气、天然气、石油气为燃料的发动机,其燃烧形式与汽油机差异较小。根据工作循环与活塞冲程特性划分,又可分为两冲程与四冲程发动机,本网站涉及的汽车发动机主要是四冲程汽油机或四冲程柴油机。
   四冲程汽车发动机主要有气缸、活塞、活塞连杆、曲轴、配气机构(气门、凸轮轴等)、火花塞(汽油机)、缸内喷油嘴(柴油机,以及带有缸内直喷技术的汽油机)、机油泵及机油循环、水泵及水循环,另有一系列传感器以及ECU等众多部件组成。
汽油发动机
   汽油发动机是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小,蒸发快,可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用火花塞点燃,使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高,结构简单,质量轻,造价低廉,运转平稳。
『汽油发动机的工作原理』
   与柴油发动机相比,汽油机具有噪声低,运转平顺、冬季易于启动、发动机有效转速范围大(1000-7000rpm)、响应速度快等特点。
   汽油机的缺点是热效率低于柴油机,油耗较高,点火系统比柴油机复杂,可靠性和维修的方便性也不如柴油机。
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发动机结构简图
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发动机相关物理量及概念
排量活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量;如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排量。一般用升(L)来表示。发动机排量是最重要的结构参数之一,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。通常排量大,单位时间发动机所释放的能量(即将燃料的化学能转化为机械能)大,也就是“动力性”好
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发动机功率和扭矩
功率是指物体在单位时间内所做的功。功率越大扭力越大,汽车的拉力也越高,常用最大功率来描述汽车的动力性能。最大功率一般用马力(PS)或千瓦(kw)来表示,。
功率就是表示物体做功快慢的物理量,物理学里功率P=功W/时间t,单位是瓦w。
扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系,转速越快扭矩越小,反之越大,它反映了汽车在一定范围内的负载能力。
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发动机分类和原理
分类汽油发动机和柴油发动机
四冲程汽油机
往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性质,因而在发动机的工作原理和结构上有差异。
汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程被吸入汽缸,混合气
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经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。
(1)吸气冲程(intakestroke)
活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启,排气门关闭,曲轴转动180°。在活塞移动过程中,汽缸容积逐渐增大,汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa,汽缸内形成一定的真空度,空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸,并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力,进气终点(图中a点)汽缸内气体压力小于大气压力0p,即pa=(~)0p。进入汽缸内的可燃混合气的温度,由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340~400K。
(2)压缩冲程(compressionstroke)
压缩冲程时,进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。活塞上移时,工作容积逐渐缩小,缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高,到达压缩终点时,其压力pc可达800~2000kPa,温度达600~750K。在示功图上,压缩行程为曲线a~c。
(3)做功冲程(powerstroke)
当活塞接近上止点时,由火花塞点燃可燃混合气,混合气燃烧释放出大量的热能,使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3000~6000kPa,温度TZ达2200~2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移,汽缸容积增加,气体压力和温度逐渐下降,到达b点时,其压力降至300~500kPa,温度降至1200~1500K。在做功冲程,进气门、排气门均关闭,曲轴转动180°。在示功图上,做功行程为曲线c-Z-b。
(4)排气冲程(exhauststroke)
排气冲程时,排气门开启,进气门仍然关闭,活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。排气门开启时,燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出,另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用,排气终点r点的压力稍高于大气压力,即pr=(~)p0。排气终点温度Tr=900~1100K。活塞运动到上止点时,燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出,这部分废气叫残余废气。
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发动机布局
发动机可以说是汽车上最重要的部分,而它的布置形式对于汽车的性能具有重大影响。对于轿车来说,发动机的布置位置可以简单的分为前置、中置和后置三种。目前市面上大多数车型都是采用的前置发动机,中置和后置发动机只在少数的性能跑车上使用。
 当然根据发动机放置形式,也可分为横置、纵置发动机
 
前置发动机
   前置发动机,即发动机位前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构,特别是对于目前占绝对主流的前轮驱动车型而言,发动机将动力直接输送到前轮上,省略了长长的传动轴,不但减少了功率传递损耗,也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。
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