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[編輯本段]簡介
8 w, e7 f# C1 _4 L: k7 w2 ? 發(fā)動機(英文:Engine),又稱為引擎,是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能的機器,通常是把化學能轉(zhuǎn)化為機械能。(把電能轉(zhuǎn)化為機器能的稱謂電動機)有時它既適用于動力發(fā)生裝置,也可指包括動力裝置的整個機器.比如汽油發(fā)動機,航空發(fā)動機.1 E, b- C3 i R" H$ Q3 C. {* q
[編輯本段]歷史
& X; j0 f6 [" d! M! w 發(fā)動機最早誕生在英國,所以,發(fā)動機的概念也源于英語,它的本義是指那種“產(chǎn)生動力的機械裝置”。隨著科技的進步,人們不斷地研制出不同用途多種類型的發(fā)動機,但是,不管哪種發(fā)動機,它的基本前提都是要以某種燃料燃燒來產(chǎn)生動力。所以,以電為能量來源的電動機,不屬于發(fā)動機的范疇。& L; h( |+ I. R, e4 ~9 y
回顧發(fā)動機產(chǎn)生和發(fā)展的歷史,它經(jīng)歷了外燃機和內(nèi)燃機兩個發(fā)展階段。
- s" v! h4 ?% N, P$ s5 R- e 所謂外燃機,就是說它的燃料在發(fā)動機的外部燃燒,發(fā)動機將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動能,瓦特發(fā)明的蒸汽機就是一種典型的外燃機,當大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時,高壓便產(chǎn)生了,然后這種高壓又推動機械做功,從而完成了熱能向動能的轉(zhuǎn)變。# |4 u1 ], Z B& p% p7 U
明白了什么是外燃機,也就知道了什么是內(nèi)燃機。這一類型的發(fā)動機與外燃機的最大不同在于它的燃料在其內(nèi)部燃燒。內(nèi)燃機的種類十分繁多,我們常見的汽油機、柴油機是典型的內(nèi)燃機。我們不常見的火箭發(fā)動機和飛機上裝配的噴氣式發(fā)動機也屬于內(nèi)燃機。不過,由于動力輸出方式不同,前兩者和后兩者又存在著巨大的差異。一般地,在地面上使用的多是前者,在空中使用的多是后者。當然有些汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀錄的目的,也在汽車上裝用過噴氣式發(fā)動機,但這總是很特殊的例子,并不存在批量生產(chǎn)的適用性。5 ~2 X n7 u7 w0 q h3 H
此外還有燃氣輪機,這種發(fā)動機的工作特點是燃燒產(chǎn)生高壓燃氣,利用燃氣的高壓推動燃氣輪機的葉片旋轉(zhuǎn),從而輸出動力。燃氣輪機使用范圍很廣,但由于很難精細地調(diào)節(jié)輸出的功率,所以汽車和摩托車很少使用燃氣輪機,只有部分賽車裝用過燃氣輪機。
; G& [5 E Q Q. R7 p, W9 d3 d T 人類的智慧是無窮無盡的,各種新型的發(fā)動機不斷地被研制出來,但是,出于安全操控的需要,到目前為止,我們可愛的摩托車還只有一種選擇——往復(fù)式發(fā)動機。3 @* X6 X5 g! e S
[編輯本段]參數(shù)
5 l/ y2 T- i! Y; K9 P, H5 S* \# b 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(guān)。一般來說,排量越大,發(fā)動機輸出功率越大。( Y) B: l3 m+ d: X! R0 o% N2 R
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。
2 j! a F2 h. q 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。6 }7 f$ A: r+ P5 O( r+ O9 f6 ^
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(zhuǎn)速就可以提高,從而獲得較大的提升功率。7 y3 X4 R: s- U2 |% Q4 A, v( g/ n. t
以上是有關(guān)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。
6 V+ l3 ?/ ]7 J, { 直列發(fā)動機的汽缸體成一字排開,缸體、缸蓋和曲軸結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸緊湊,應(yīng)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(qū)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(shè)施,例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸發(fā)動機。, b/ A, p6 c" [5 f2 h" _
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。" g1 K- k D9 a: b" ~. v
V8發(fā)動機結(jié)構(gòu)非常復(fù)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。" S# U+ Y5 j) M
[編輯本段]結(jié)構(gòu): g3 e5 O3 z f$ n' @+ z' v
機體是構(gòu)成發(fā)動機的骨架,是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ),其內(nèi)、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。
- V& H, W, Q, n! S$ {" ]1 @ 一. 氣缸體
; r. F3 _# V4 C t' n 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(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋,冷卻水套和潤滑油道等。
6 C7 q& W/ A' Y% ]+ u; b# M2 @' b 氣缸體應(yīng)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。! k- S% H& F2 {: ^$ c, P
(1) 一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)緊湊,便于加工,曲軸拆裝方便;但其缺點是剛度和強度較差0 H. l8 P' `. A/ T0 X) f8 V- v \
(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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)笨重,加工較困難。" N) u2 U, e3 M& w
(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(jié)構(gòu)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。7 d8 F | R; J% I
為了能夠使氣缸內(nèi)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(nèi)不斷循環(huán),帶走部分熱量,對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。
/ y) b1 F! D& i9 _. E 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(jié)構(gòu)特點,對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影響,并關(guān)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。
% x- R9 v- s+ y, j* g1 _1 c Q$ H (1) 直列式
( n; w6 }, R# i: m# K3 B 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(jié)構(gòu)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。
+ Z4 z% x' }. V9 T# H( W2 x (2) V型5 f1 r. X# n' }9 f) r
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(fù)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。; y$ d0 P; C }
(3) 對置式3 d; t$ K! J8 ]1 K+ W2 F
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(yīng)用較少。) F4 h' O7 S$ s4 u5 F
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(nèi)。這樣,氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)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。1 u4 K( A9 ?' T U& \
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(fù)雜,內(nèi)、外表面都需要進行精加工,拆裝不方便,散熱不良。
0 P* I6 I4 [1 k5 [, ^- g R 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(nèi)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(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。1 f5 A9 ?+ G8 L+ m3 S
二.曲軸箱, M) f8 f3 R/ k3 J5 o1 U; b
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(nèi)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?br />
6 R0 N( T; W: G0 k# G. r 三. 氣缸蓋$ O, i3 H8 r. K0 B- }# _# Y4 Y
氣缸蓋安裝在氣缸體的上面,從上部密封氣缸并構(gòu)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(nèi)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。
2 L) b h J. j1 y! f; @4 P# E 缸蓋上還裝有進、排氣門座,氣門導(dǎo)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。5 Q# z8 o: i; n7 Z4 G" E l
氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導(dǎo)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。
6 y5 D7 x+ E J2 @5 U# r# G 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。
u0 U( T' m- X& W 汽油機燃燒室常見的三種形式。( @% M7 _. L/ e* V+ | Z, v ]
(1) 半球形燃燒室$ h2 S+ L' i, B# G2 G: L: j) x
半球形燃燒室結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)變得較復(fù)雜,但有利于排氣凈化,在轎車發(fā)動機上被廣泛地應(yīng)用。
4 U: w3 l: }% u: X7 Z" @ (2) 楔形燃燒室8 z' x7 @% Q; C5 J9 u+ e% _3 x- n* J L
楔形燃燒室結(jié)構(gòu)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(zhì)量,進氣阻力小,提高了充氣效率。氣門排成一列,使配氣機構(gòu)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。5 n& O+ _9 R3 K, I' q7 k! ~
(3) 盆形燃燒室 _) L, a$ h) e) [
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。
( y7 z) k$ r- q: N7 f* _ 四. 氣缸墊
; S) H- n$ J' G) U$ h1 V: n' C 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。 Y, n; N2 j0 M7 E! Z
氣缸墊的材料要有一定的彈性,能補償結(jié)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(yīng)用較多的是銅皮——棉結(jié)構(gòu)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(jié)劑壓成的氣缸墊。
2 e3 c' B Z, s( Q8 X: Q 安裝氣缸墊時,首先要檢查氣缸墊的質(zhì)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。
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