學習如逆水行舟,不進則退。每天get一點新知識,并把它整理記錄下來,堅持就是勝利!本篇就和大家一起學習一下汽車發動機的組成以及工作原理吧。
首先 介紹一下發動機的組成部分
發動機是一種由許多機構和系統組成的複雜機器。無論是汽油機,還是柴油機;無論是四行程發動機,還是二行程發動機;無論是單缸發動機,還是多缸發動機。要完成能量轉換,實現工作循環,保證長時間連續正常工作,都必須具備以下一些機構和系統。
發動機組成示意圖
1.曲柄連杆機構
曲柄連杆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、活塞連杆組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中,活塞承受燃氣壓力在氣缸内作直線運動,通過連杆轉換成曲軸的旋轉運動,并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中,飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。
2.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,并使廢氣從氣缸内排出,實現換氣過程。配氣機構大多采用頂置氣門式配氣機構,一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。
3.燃料供給系統
汽油機燃料供給系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,供入氣缸,并将燃燒後的廢氣從氣缸内排出到大氣中去;
柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分别供入氣缸,在燃燒室内形成混合氣并燃燒,最後将燃燒後的廢氣排出。
4.潤滑系統
潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油,以實現液體摩擦,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。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。
5.冷卻系統
冷卻系的功用是将受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去,保證發動機在最适宜的溫度狀态下工作。水冷發動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節溫器等組成。
6.點火系統
在汽油機中,氣缸内的可燃混合氣是k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内。能夠按時在火花塞電極間産生電火花的全部設備稱為點火系,點火系通常由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。
7.起動系統
要使發動機由靜止狀态過渡到工作狀态,必須先用外力轉動發動機的曲軸,使活塞作往複運動,氣缸内的可燃混合氣燃燒膨脹作功,推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發動機才能自行運轉,工作循環才能自動進行。因此,曲軸在外力作用下開始轉動到發動機開始自動地怠速運轉的全過程,稱為發動機的起動。完成起動過程所需的裝置,稱為發動機的起動系。
汽油機由以上兩大機構和五大系統組成,即由曲柄連杆機構,配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成;柴油機由以上兩大機構和四大系統組成,即由曲柄連杆機構、配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成,柴油機是壓燃的,不需要點火系。
其次 講一下發動機的運行原理
曲軸旋轉兩圈,活塞上下各兩次,完成一個工作循環的發動機稱四沖程發動機。四沖程發動機的氣缸體上,設有進、排氣門,由曲軸旋轉來驅動凸輪準時地打開和關閉,使可燃混合氣及時進入氣缸,并使燃燒後的廢氣及時排出氣缸。
發動機工作示意圖
1.進氣過程
曲軸旋轉,活塞從上止點向下止點移動,此時進氣門已打開。由于活塞的下行,活塞上方容積增大,産生真空吸力,燃油和空氣經化油器霧化混合成可燃混合氣,經進氣門被吸入氣缸。活塞到下止點後,進氣門關閉,進氣行程結束。
2.壓縮行程
進氣行程終了時,進排氣門均關閉。活塞從下止點向上止點移動,使進入氣缸的可燃混合氣被壓縮,活塞将到上止點時,混合氣的壓力可達1470kPa以上,溫度可達250℃-300℃,為混合氣體的燃燒作功創造了良好的條件。這一行程在活塞到上止點時結束。
3.作功行程
當壓縮行程活塞接近上止點時,火花塞電極間産生電火花,将被壓縮的可燃混合氣點燃,燃燒的氣體迅速膨脹,使氣缸内的瞬時壓力達2940kPa-4410kPa,溫度達1800℃-2000℃,在高壓氣體的作用下,活塞被迫從上止點向下止點運動,通過連杆,将高壓氣體的推力傳給曲軸使之旋轉作功,實現熱能轉變為機械能。
4.排氣行程
在作功行程末,活塞被推到接近下止點時,排氣門打開,活塞由下止點向上止點運動,氣缸内燃燒後的廢氣在活塞的推動下,經排氣門排出氣缸,活塞到上止點後,排氣門關閉,這一行程結束。排氣行程結束時,一個工作循環完成。隻要曲軸連續轉動,進氣、壓縮、作功、排氣就能周而複始地循環進行。
拓展:汽車發動機是依靠油氣混合物爆燃産生的力量推動活塞,然後驅動曲軸旋轉進行工作的。一共可以分為四個行程。吸氣,壓縮,做功,排氣。在吸氣行程,活塞下移,進氣門打開,排氣門關閉,油氣混合物(柴油機就是空氣)在負壓作用下進入氣缸。在壓縮行程,進氣門,排氣門均關閉,活塞上移,油氣混合物被壓縮升溫。做功行程,進氣門,排氣門均關閉,火花塞點火(柴油機是噴油嘴噴油),混合氣被點燃(柴油機是霧狀柴油被高溫空氣引燃),産生爆燃,推動活塞下行,繼而通過連杆把推力傳遞給曲軸。排氣行程,進氣門關閉,排氣門打開,活塞上行,排除缸内廢氣。然後就是一直重複這個過程。其中,凸輪軸轉一圈,曲軸轉兩圈,做一次功。
最後 展望一下發動機未來發展方向
目前,北美地區在現階段汽車動力系統發展方向上出現了激烈的競争。這場競争大緻通過四個不同的動力系統技術,即:1.先進的柴油動力技術;2.油電混合動力技術;3.燃料乙醇與汽油混合動力技術;4.改進汽油發動機性能。
可以看出排在第一的是柴油動力,因為它的燃燒效率更高;産生的溫室氣體較少;使用壽命較長等優勢。排在第二的油電混動,想必在國内已經有不少粉友體驗過了,對于日常代步、上班,混動的車型已經很經濟實用滿足我們的日常生活。值得一說的是,我們國家提倡的是電動動力技術。比如說國内的比亞迪、蔚來、特斯拉等一系列大公司都在發力電動技術,想必在不久的未來,也将會用實踐證明電動技術的革命性地位。
如有不妥之處,請各位粉友多多斧正!
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