气缸

汽车发动机的奥秘

发布时间:2024/5/30 11:28:30   
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发动机作为汽车核心部件,在整车构造中有着举足轻重的地位,关乎到汽车的动力性、经济性、环保性。发动机是由两大机构及多个系统组成。

发动机外观结构图

一、发动机两大机构

1.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成,其中,机体组包括:气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳等零件;活塞连杆组包括:活塞、活塞环、活塞销、连杆等零件;曲轴飞轮组包括:曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴等零件。

曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构,其功用是将气体的压力变为曲轴的转矩、活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩,以驱动车轮转动。

发动机曲柄连杆机构组成图

2.配气机构

配气机构由为气门组和气门传动组两大部分。其中气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件,它的功用是定时驱动气门使其开闭;气门传动组主要包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导杆,推杆、摇臂臂和摇臂轴等,其作用是使进排气门按配气相位规定的时刻进行开闭,并保证有足够的开度。

配气机构的作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求,定时开启和关闭各气缸的进、排气门,使新鲜可燃混合气得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排出,在压缩与作功行程中,关闭气门保证燃烧室的密封。

发动机配气机构组成图

二、发动机各系统

1.启动系统

发动机启动系统主要由蓄电池、点火开关、起动机、继电器或电磁开关、起动机啮合传动机构几部分组成。

启动系统由蓄电池提供电能,在点火开关和起动继电器的控制下,起动机将电能转化为机械能,带动发动机飞轮齿圈和曲轴转动,从而使发动机进入自行运转状态。

发动机启动系统布局图

2.进气系统

进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、怠速控制阀、进气歧管等部件组成,其作用是为发动机输送清洁、干燥、充足而稳定的空气以满足发动机的需求。

发动机工作时,通过节气门的开度来改变进气量,控制发动机的运转,经空气滤清器后,流经空气流量计,沿节气门通道进入进气支管,再经进气歧管分配到各个气缸中。

发动机进气系统示意图

3.润滑系统

发动机润滑系统的组成部分有:机油泵、压力调节阀、机油集滤器、机油滤清器、机油散热器、油压传感器、喷嘴、油道、曲轴箱通风滤清器等。

发动机工作时,机油泵通过曲轴旋转及传动齿轮的带动将机油从油底壳送至曲轴连杆机构,经过粗滤与机油滤清器的过滤送至凸轮气门机构,通过溢出的润滑油清洗摩擦产生的金属屑、杂物等,最后回流到油底壳。

发动机润滑系统布局图

4.冷却系统

发动机冷却系统主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。

发动机冷启动后,冷却液的温度无法打开系统中的节温器,冷却液仅通过水泵在发动机内进行“冷循环”,以确保发动机尽快达到正常工作温度,随着发动机温度的升高,冷却液温度上升到节温器的开启温度,冷却循环进行“正常循环”。

发动机冷却系统布局图

5.点火系统

发动机点火系统主要由点火开关、蓄电池、发电机、分电器、点火线圈、火花塞及控制电路组成。

发动机工作时,ECU根据接收到的各传感器信号,按存储器中存储的有关程序和数据,确定出最佳点火提前角和通电时间,控制点火线圈初级电路的导通和截止,电流通过分配器到达气缸盖上火花塞的电极,从而产生点燃火花,混合气开始燃烧。

发动机点火系统布局图

6.燃油供给系统:

发动机燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油缓冲器、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器、碳罐、油管等部件组成。

发动机工作时,燃油泵从油箱中吸出燃油到油管,经过燃油滤清器过滤后进入燃油分配管,当油压高过标准值时,高压燃油会顶动膜片上移,球阀打开,多余的燃油经回油管反流油箱,压力调节器保持油路内的压力恒定,燃油箱的汽油蒸汽通过管路进入碳罐,装在碳罐与进气歧管之间的燃油蒸汽电磁阀门打开,碳罐内的汽油蒸气被吸入缸内燃烧。

发动机燃油供给系统布局图

7.发动机电控系统

发动机电控系统由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器组成,主要包括燃油喷射控制系统、点火控制系统、怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统、巡航控制系统、警告提示系统、自诊断与报警系统、失效保护系统等。

其功能是控制喷油发动机的空燃比和点火正时,控制发动机起动、怠速、极限转速、废气再循环、闭缸操作、二次空气喷射、进气增压、爆震、发电机输出电压、电动燃油泵和系统自诊断等辅助功能。

发动机电控系统

三、发动机工作原理

发动机工作原理是内能转化为机械能,它是通过使燃料在气缸内部燃烧,并将其释放出的热能直接转换为动力的热力发动机,汽车的往复式活塞发动机大都是四冲程,它包括进气、压缩、做功和排气四个行程。

发动机做功示意图

1.进气行程

进气门打开,排气门关闭,活塞从上止点移动到下止点。活塞上方的气缸容积增加,形成真空,气缸内的压力降至进气压力以下,在真空吸力的作用下,汽油喷射装置雾化的汽油与空气混合,形成可燃混合物通过进气门吸入气缸。

2.压缩行程

压缩行程时,所有进气门和排气门都关闭,压缩气缸中的可燃混合物,使混合物进一步混合和气化,压缩混合物的温度和压力增加,在活塞接近上止点之前,可燃混合物的密度增加,气缸内的压力和温度增加,为点火和燃烧做准备。

3.作功行程

在作功行程开始时,进气门和排气门都关闭。当活塞压缩冲程接近上止点时,安装在气缸盖上方的火花塞会发出电火花,点燃压缩的可燃混合物。燃烧后,可燃混合物释放出大量热量,气缸内气体的压力和温度迅速上升。高温高压气体推动活塞向下止点快速移动,外部工作通过曲柄连杆机构进行。

4.排气行程

在作功行程结束时,在活塞到达下止点之前,排气门打开。此时气缸内的压力高于大气压,高温废气迅速排出气缸。该阶段属于自由排气阶段。随着排气过程的进行,它进入强制排气阶段,活塞通过下止点移动到上止点,以强制排出气缸中的废气,当活塞到达上止点时,排气过程结束。



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