關(guān)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)

【專(zhuān)家解說(shuō)】：發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，為汽車(chē)的行走提供動(dòng)力，汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。簡(jiǎn)單講發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油(柴油)的熱能，通過(guò)在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時(shí)，推動(dòng)活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這是發(fā)動(dòng)機(jī)最基本原理。發(fā)動(dòng)機(jī)所有結(jié)構(gòu)都是為能量轉(zhuǎn)換服務(wù)的，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)伴隨著汽車(chē)走過(guò)了100多年的歷史，無(wú)論是在設(shè)計(jì)上、制造上、工藝上還是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未變，這是一個(gè)富于創(chuàng)造的時(shí)代，那些發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者們，不斷地將最新科技與發(fā)動(dòng)機(jī)融為一體，把發(fā)動(dòng)機(jī)變成一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能達(dá)到近乎完善的程度，各世界著名汽車(chē)廠(chǎng)商也將發(fā)動(dòng)機(jī)的性能作為競(jìng)爭(zhēng)亮點(diǎn)，【發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史】 發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的動(dòng)力源。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大多是熱能動(dòng)力裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)熱力機(jī)。熱力機(jī)是借助工質(zhì)的狀態(tài)變化將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 往復(fù)活塞式四沖程汽油機(jī)是德國(guó)人奧托(Nicolaus A.Otto)在大氣壓力式發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，于1876 年發(fā)明并投入使用的。由于采用了進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)沖程，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率從大氣壓力式發(fā)動(dòng)機(jī)的11%提高到14%，而發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量卻降低了70%。 1892 年德國(guó)工程師狄塞爾(Rudolf Diesel)發(fā)明了壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(即柴油機(jī))，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)歷史上的第二次重大突破。由于采用高壓縮比和膨脹比，熱效率比當(dāng)時(shí)其他發(fā)動(dòng)機(jī)又提高了1 倍。1956年，德國(guó)人汪克爾(F.ankel)發(fā)明了轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有較大幅度的提高。1964年，德國(guó)NSU公司首次將轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在轎車(chē)上。 1926 年，瑞士人布希(A.Buchi)提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量來(lái)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，給發(fā)動(dòng)機(jī)增壓。50 年代后，廢氣渦輪增壓技術(shù)開(kāi)始在車(chē)用內(nèi)燃機(jī)上逐漸得到應(yīng)用，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能有很大提高，成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史上的第三次重大突破。 1967 年德國(guó)博世(Bosch)公司首次推出由電子計(jì)算機(jī)控制的汽油噴射系統(tǒng)(ElectronicFuel Injection，EFI)，開(kāi)創(chuàng)了電控技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的歷史。經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，以電子計(jì)算機(jī)為核心的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(Engine Management System，EMS)已逐漸成為汽車(chē)、特別是轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置。由于電控技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)的污染物排放、噪聲和燃油消耗大幅度地降低，改善了動(dòng)力性能，成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史上第四次重大突破。 1971年，第一臺(tái)熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)--斯特林機(jī)(Strling)的公共汽車(chē)已開(kāi)始運(yùn)行。1972年，日本本田技研工業(yè)在市場(chǎng)售出裝有復(fù)合渦流控制燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)[CVCC(Compound Vertex Controlled Combustion)engine)]的西維克(Civic)牌轎車(chē)，打響了稀薄氣體燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的第一炮。這種發(fā)動(dòng)機(jī)是在普通發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的頂部加上一個(gè)槌狀體的副燃燒室，先將這處副燃燒室中較濃的混合氣體點(diǎn)燃，然后其火焰延燃到主燃燒室的稀薄混合氣中，使之全部燃燒做功，廢氣中的CO和HC很少，減少了有害氣體的排放。 1967年，美國(guó)進(jìn)行了一次氫氣汽車(chē)行駛的公開(kāi)表演，那輛氫氣汽車(chē)在80公里時(shí)速下，每次充氫10分鐘可運(yùn)行121公里。該車(chē)有19個(gè)座位，由美國(guó)比林斯公司制造。 1977年，在美國(guó)芝加哥召開(kāi)了第一次國(guó)際電動(dòng)汽車(chē)會(huì)議。會(huì)議期間，展出了各種電動(dòng)汽車(chē)一百多輛。 1978年，日本研究成功復(fù)合動(dòng)力汽車(chē)，即內(nèi)燃機(jī)--電力汽車(chē)。 1979年8月，巴西制造出以究竟為燃料的汽車(chē)--菲亞特147型和帕薩特型轎車(chē)，及“小甲蟲(chóng)”汽車(chē)。巴西是現(xiàn)在世界上使用酒精汽車(chē)最多的國(guó)家。 1980年，人本研制成功液態(tài)氫氣車(chē)。在后部裝有保持液態(tài)氫低溫和一定壓力的特制貯存罐。該車(chē)用85公升的液氫，行駛了400公里，時(shí)速達(dá)135公里。但目前在使用上還有困難，費(fèi)用也比油高。 1980年，美國(guó)試制成功了一種鋅氯電池電動(dòng)汽車(chē)。 1980年，西班牙試研制成功一種太陽(yáng)能汽車(chē)。 1980年，西德漢堡市西北伊策霍的一位工程師，發(fā)明了一種利用電石氣(乙炔氣)作動(dòng)力的汽車(chē)。先將電石變成氣體，然后用這種氣體燃燒推動(dòng)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，其速度和安全性均不亞于汽油車(chē)，20公斤電石塊可以使汽車(chē)至少行駛300公里。 1980年，美國(guó)開(kāi)始研究“燒鋁”的汽車(chē)，這是由加州大學(xué)國(guó)立羅倫茲研究室的約翰.庫(kù)伯和埃爾文.貝倫提出的。他們?cè)O(shè)計(jì)出一種新型的電池作為汽車(chē)動(dòng)力;在氫氧化鈉的參與下，使鋁與水和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電流。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，電動(dòng)汽車(chē)重量為1300公斤，載上司機(jī)和4名乘客，每更換一次鋁板，可行駛約5000公里，以每小時(shí)90公里的速度行駛時(shí)，每行駛20公里消耗1公斤鋁。而在相同的條件下，1公斤汽油卻只能走14.18公里。 1981年，美國(guó)研制出的一種新的節(jié)約能源的風(fēng)能汽車(chē)，這輛汽車(chē)現(xiàn)在還不能全部使用風(fēng)能，而是與燃料交替使用。它是在一輛普通的轎車(chē)車(chē)頂上，裝有一臺(tái)帶有風(fēng)動(dòng)螺旋槳的空氣透平機(jī)，用以隨時(shí)為車(chē)內(nèi)裝有12V60A電池組充電。汽車(chē)行駛時(shí)，現(xiàn)以燃料發(fā)動(dòng)，當(dāng)車(chē)速達(dá)到每小時(shí)55公里時(shí)，透平機(jī)才開(kāi)始工作。 1982年，日本東京大學(xué)一色尚次教授，經(jīng)過(guò)多年的研究，終于成功地研制出世界上第一輛鹽水發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)。該車(chē)可乘兩人，其發(fā)動(dòng)機(jī)以蒸汽為動(dòng)力，而蒸汽是通過(guò)向硫酸或蘇打等鹽類(lèi)溶液里加水，發(fā)生化學(xué)加熱反應(yīng)，利用釋放出來(lái)的化學(xué)熱能燒沸鍋爐里的水而產(chǎn)生的。 1983年，世界上第一輛裝備柴油陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)成功。所裝發(fā)動(dòng)機(jī)是日本京都陶瓷公司研制的，其主要零部件由陶瓷制成，省去了冷卻系統(tǒng)，重量輕，節(jié)能效果顯著，在同樣條件下可比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)多走30%的路程。 1984年，前蘇聯(lián)研制出一種雙重燃料汽車(chē)。當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)時(shí)，首先使用汽油，然后專(zhuān)用天然氣。試驗(yàn)證明，這種車(chē)排污少，燃料價(jià)格便宜，每輛車(chē)每年可節(jié)省燃料費(fèi)500盧布。 1984年，美國(guó)美孚石油公司的阿莫柯比化學(xué)公司，研制出了一種叫杜隆塑料的合成材料，該公司采用這一塑料成功地制造出了世界上第一臺(tái)全塑料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，其重量只有84公斤。目前，美國(guó)的洛拉T-616GT型汽車(chē)用的就是這種全塑發(fā)動(dòng)機(jī)。 1984年，澳大利亞工程師沙里許經(jīng)10年研究，花費(fèi)了1300萬(wàn)美元后，研制成功了一種在功率、燃燒效率和降低污染多方面優(yōu)于四沖程內(nèi)燃機(jī)的OCP發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用壓縮空氣形成超細(xì)油滴和空氣的混合物進(jìn)入燃燒室，燃燒更為充分，從而改善了總的效果。實(shí)驗(yàn)表明，OCP發(fā)動(dòng)機(jī)的功率較等重量的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)大二倍，并且除節(jié)油25%外，廢棄污染也大大降低。 1985年，澳大利亞一位叫彼蘭丁的發(fā)明家，經(jīng)過(guò)多年努力，研制出一種安全可靠、啟動(dòng)靈活、高速而又不冒煙的蒸汽機(jī)汽車(chē)。車(chē)上的鍋爐采用封閉回路式，蒸汽不向外排除，而是聚集在散熱器里，然后重新回到下一個(gè)工作循環(huán)去。這種車(chē)時(shí)速可達(dá)130公里，是防止環(huán)境污染的一種理想車(chē)型。 1986年，日本的三洋電氣公司研制成功首輛由太陽(yáng)能電池帶動(dòng)的汽車(chē)，這是全世界第一輛太陽(yáng)能運(yùn)輸車(chē)。該車(chē)有3個(gè)小輪子，全長(zhǎng)2.1米，寬0.9米，凈載重量為110公斤，時(shí)速可達(dá)24公里。 1994年，澳大利亞研制出用柴油機(jī)改裝的燃燒椰子油的汽車(chē)。試驗(yàn)表明，12個(gè)椰子榨出的椰子油可達(dá)1升。 1994年，英國(guó)的戴維.伯恩發(fā)明了另一種風(fēng)力汽車(chē)，并已投入批量生產(chǎn)。這種被稱(chēng)為風(fēng)力汽車(chē)的新設(shè)計(jì)構(gòu)思很巧妙。其驅(qū)動(dòng)裝置是兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，分別安裝在兩個(gè)前輪上。底盤(pán)上裝有一個(gè)“風(fēng)圓錐”，看上去活像個(gè)巨大的蛋卷冰淇淋。在普通汽車(chē)安裝散熱護(hù)柵處則裝著一根進(jìn)風(fēng)管，直徑為1.37米，長(zhǎng)度與車(chē)身相等，并與“風(fēng)圓錐”連接。當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)，空氣通過(guò)進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入“風(fēng)圓錐”連接。當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)，空氣通過(guò)進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入“風(fēng)圓錐”，驅(qū)動(dòng)安裝在哪里的扇形渦輪機(jī)，接著再通過(guò)內(nèi)置式發(fā)動(dòng)機(jī)講風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，貯存在蓄電池中，用來(lái)驅(qū)動(dòng)位于前輪的兩個(gè)馬達(dá)，使汽車(chē)得以行駛。 [編輯本段]【發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)】 按活塞運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi):活塞式內(nèi)燃機(jī)可分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。前者活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，后者活塞在汽缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 按照進(jìn)氣系統(tǒng)分類(lèi):內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動(dòng)機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)。若進(jìn)氣是在接近大氣狀態(tài)下進(jìn)行的，則為非增壓內(nèi)燃機(jī)或自然吸氣式內(nèi)燃機(jī);若利用增壓器將進(jìn)氣壓力增高，進(jìn)氣密度增大，則為增壓內(nèi)燃機(jī)。增壓可以提高內(nèi)燃機(jī)功率。 按照氣缸排列方式分類(lèi):內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式、雙列式和三列式。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的。雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，若兩列之間的夾角=180°稱(chēng)為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。三列式把氣缸排成三列，成為W型發(fā)動(dòng)機(jī)。 按照氣缸數(shù)目分類(lèi):內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為單缸發(fā)動(dòng)機(jī);有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 按照冷卻方式分類(lèi):內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的;而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)。 按照行程分類(lèi):內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)和二行程內(nèi)燃機(jī)。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為四行程內(nèi)燃機(jī);而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。 按照所用燃料分類(lèi):內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為汽油機(jī);使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn);汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低;柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。 [編輯本段]【發(fā)動(dòng)機(jī)的原理】 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)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質(zhì)，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)上有差異。 一. 四沖程汽油機(jī)工作原理 汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進(jìn)氣行程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。 (1) 進(jìn)氣行程(intake stroke) 活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，排氣門(mén)關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在活塞移動(dòng)過(guò)程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過(guò)進(jìn)氣門(mén)被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，進(jìn)氣終點(diǎn) (圖中a 點(diǎn))汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0 p ，即pa= (0.80~0.90) 0 p 。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門(mén)和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340~400K。 (2) 壓縮行程(compression stroke) 壓縮行程時(shí)，進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)關(guān)閉?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。活塞上移時(shí)，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)800~2 000kPa，溫度達(dá)600~750K。在示功圖上，壓縮行程為曲線(xiàn)a~c。 (3) 做功行程(power stroke) 當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達(dá)3 000~6 000kPa，溫度TZ達(dá)2 200~2 800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達(dá) b 點(diǎn)時(shí)，其壓力降至300~500kPa，溫度降至1 200~1 500K。在做功行程，進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在示功圖上，做功行程為曲線(xiàn)c-Z-b。 (4) 排氣行程(exhaust stroke) 排氣行程時(shí)，排氣門(mén)開(kāi)啟，進(jìn)氣門(mén)仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。排氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過(guò)活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點(diǎn)r 點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr=(1.05~1.20)p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=900~1100K?；钊\(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無(wú)法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。 二. 四沖程柴油機(jī)工作原理 四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由于柴油機(jī)以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)自燃著火，其工作過(guò)程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)有所不同. (1) 進(jìn)氣行程 進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa= (0.85~0.95)p0，比汽油機(jī)高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta=300~340K，比汽油機(jī)低。 (2) 壓縮行程 由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高(一般為ε=16~22)。壓縮終點(diǎn)的壓力為3 000~5 000kPa，壓縮終點(diǎn)的溫度為750~1 000K，大大超過(guò)柴油的自燃溫度(約520K)。 (3) 做功行程 當(dāng)壓縮行程接近終了時(shí)，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過(guò)噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達(dá)5 000~9 000kPa，最高溫度達(dá)1 800~2 000K。由于柴油機(jī)是靠壓縮自行著火燃燒，故稱(chēng)柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。 (4) 排氣行程 柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同，只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr=700~900K。對(duì)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，振動(dòng)大。這是因?yàn)樗膫€(gè)行程中只有一個(gè)行程是做功的，其他三個(gè)行程是消耗動(dòng)力為做功做準(zhǔn)備的行程。為了解決這個(gè)問(wèn)題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這樣又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足?，F(xiàn)代汽車(chē)用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 [編輯本段]【發(fā)動(dòng)機(jī)的指標(biāo)】 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)用來(lái)表征發(fā)動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)，并作為評(píng)價(jià)各類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)劣的依據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)主要有:動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和耐久性指標(biāo)。 1. 動(dòng)力性指標(biāo) 動(dòng)力性指標(biāo)是表征發(fā)動(dòng)機(jī)做功能力大小的指標(biāo)，一般用發(fā)動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。 (1) 有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為有效轉(zhuǎn)矩， (2) 有效功率 發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間對(duì)外輸出的有效功稱(chēng)為有效功率, (3) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 2. 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)一般用有效燃油消耗率表示。發(fā)動(dòng)機(jī)每輸出1kW·h的有效功所消耗的燃油量(以g為單位)稱(chēng)為有效燃油消耗率. 3. 環(huán)境指標(biāo) 環(huán)境指標(biāo)主要指發(fā)動(dòng)機(jī)排氣品質(zhì)和噪聲水平。由于它關(guān)系到人類(lèi)的健康及其賴(lài)以生存的環(huán)境，因此各國(guó)政府都制定出嚴(yán)格的控制法規(guī)，以期削減發(fā)動(dòng)機(jī)排氣和噪聲對(duì)環(huán)境的污染。當(dāng)前，排放指標(biāo)和噪聲水平已成為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能指標(biāo)。 排放指標(biāo)主要是指從發(fā)動(dòng)機(jī)油箱、曲軸箱排出的氣體和從汽缸排出的廢氣中所含的有害排放物的量。對(duì)汽油機(jī)來(lái)說(shuō)主要是廢氣中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)含量;對(duì)柴油機(jī)來(lái)說(shuō)主要是廢氣中的氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)含量。 噪聲是指對(duì)人的健康造成不良影響及對(duì)學(xué)習(xí)、工作和休息等正常活動(dòng)發(fā)生干擾的聲音。由于汽車(chē)是城市中的主要噪聲源之一，而發(fā)動(dòng)機(jī)又是汽車(chē)的主要噪聲源，因此控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲就顯得十分重要。如我國(guó)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18697-2002)中規(guī)定，轎車(chē)的噪聲不得大于79dB(A)。 4. 可靠性指標(biāo)和耐久性指標(biāo) 可靠性指標(biāo)是表征發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，正常持續(xù)工作能力的指標(biāo)?？煽啃杂卸喾N評(píng)價(jià)方法，如首次故障行駛里程、平均故障間隔里程等。耐久性指標(biāo)是指發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時(shí)間。 5. 發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況能在很廣泛的范圍內(nèi)變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況(即功率和轉(zhuǎn)速)發(fā)生變化時(shí)，其性能(包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性和噪聲等)也隨之改變。發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整狀況及運(yùn)行工況而變化的關(guān)系稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)特性。 [編輯本段]【發(fā)動(dòng)機(jī)的組成】 汽油機(jī)由兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系組成;柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。 1、曲柄連桿機(jī)構(gòu) 組成:由汽缸體、汽缸蓋、活塞、連桿曲軸和飛輪等機(jī)件組成。 功能: 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 2、配氣機(jī)構(gòu) 組成:由氣門(mén)、氣門(mén)彈簧、凸輪軸、挺桿、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組件等組成。 功能:配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程 3、燃料供給系統(tǒng) 組成:化油器式由汽油箱、汽油泵、汽油濾清器等組成。電控燃油噴射式由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。 功能:汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去;柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。 4、點(diǎn)火系統(tǒng) 組成:傳統(tǒng)式由蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線(xiàn)圈、斷電器、火花塞等組成。普通式和傳統(tǒng)式點(diǎn)火系統(tǒng)類(lèi)似，只是用電子元件取代了斷電器。電子點(diǎn)火式全部是全電子點(diǎn)火系統(tǒng)，完全取消了機(jī)械裝置，由電子系統(tǒng)控制點(diǎn)火時(shí)刻，包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線(xiàn)圈、火花塞和電子控制系統(tǒng)等。 功能:在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱(chēng)為點(diǎn)火系。 5、冷卻系統(tǒng) 組成:水冷式由水套、水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器等組成。風(fēng)冷式由風(fēng)扇和散熱片等組成。 功能:冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。 6、潤(rùn)滑系統(tǒng) 組成:由機(jī)油泵、集濾器、限壓閥、油道、機(jī)油濾清器等組成。 功能:潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。 7、起動(dòng)系統(tǒng) 組成:由起動(dòng)機(jī)及其附屬裝置組成。 功能:要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。 下面以單缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例,介紹發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，它由汽缸10、活塞8、連桿7、曲軸3、汽缸蓋11、機(jī)體、凸輪軸16、進(jìn)氣門(mén)25、排氣門(mén)15、氣門(mén)彈簧、曲軸齒形帶輪等組成。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔稱(chēng)作汽缸，汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞通過(guò)活塞銷(xiāo)與連桿的一端鉸接，連桿的另一端則與曲軸相連，構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)?；钊谄變?nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，或者相反。同時(shí)，汽缸的容積在不斷的由小變大，再由大變小，如此循環(huán)不已。汽缸的頂端用汽缸蓋封閉。汽缸蓋上裝有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)。通過(guò)進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)閉由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。凸輪軸由曲軸通過(guò)齒形帶或齒輪驅(qū)動(dòng)。構(gòu)成汽缸的零件稱(chēng)作汽缸體，曲軸在曲軸箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。 1-油底殼 2-機(jī)油 3-曲軸 4-曲軸同步帶輪 5-同步帶 6-曲軸箱 7-連桿 8-活塞 9-水套 10-汽缸 11-汽缸蓋 12-排氣管 13-凸輪軸同步帶輪 14-搖臂 15-排氣門(mén) 16-凸輪軸 17-高壓線(xiàn) 18-分電器 19-空氣濾清器 20-化油器 21-進(jìn)氣管 22-點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 23-點(diǎn)火線(xiàn)圈 24-火花塞 25-進(jìn)氣門(mén) 26-蓄電池 27-飛輪 28-啟動(dòng)機(jī) [編輯本段]【發(fā)動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)】 1.使用適當(dāng)質(zhì)量等級(jí)的潤(rùn)滑油 對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)進(jìn)排氣系統(tǒng)的附加裝置和使用條件選用SD--SF級(jí)汽油機(jī)油;柴油發(fā)動(dòng)機(jī)則要根據(jù)機(jī)械負(fù)荷選用CB--CD級(jí)柴油機(jī)油，選用標(biāo)準(zhǔn)以不低于生產(chǎn)廠(chǎng)家規(guī)定要求為準(zhǔn)。 2.定期更換機(jī)油及濾芯 任何質(zhì)量等級(jí)的潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中油質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化。到一定里程之后，性能惡化，會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)種種問(wèn)題。為了避免故障的發(fā)生，應(yīng)結(jié)合使用條件定期換油，并使油量適中(一般以機(jī)油標(biāo)尺上限為好)。機(jī)油從濾清器的細(xì)孔通過(guò)時(shí)把油中的固體顆粒和粘稠物積存在濾清器中。如濾清器堵塞，機(jī)油不能通過(guò)濾芯時(shí)，會(huì)脹破濾芯或打開(kāi)安全閥，從旁通閥通過(guò)，仍把臟物帶回潤(rùn)滑部位，促使發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，內(nèi)部的污染加劇。 3.保持曲軸箱通風(fēng)良好 現(xiàn)在大部分汽油機(jī)都裝有PCV閥(曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置)促使發(fā)動(dòng)機(jī)換氣，但竄氣中的污染物“會(huì)沉積在PCV閥的周?chē)?，可能使閥堵塞。如果PCV閥堵塞則污染氣體逆向流人空氣濾清器，污染濾芯，使過(guò)濾能力降低，吸入的混合氣過(guò)臟，更加造成曲軸箱的污染，導(dǎo)致燃料消耗增大，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加大，甚至損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，須定期保養(yǎng)PCV，清除PCV閥周?chē)奈廴疚铩? 4.定期清洗曲軸箱 發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，燃燒室內(nèi)的高壓未燃燒氣體、酸、水份、硫和氮的氧化物經(jīng)過(guò)活塞環(huán)與缸壁之間的間隙進(jìn)入曲軸箱中，與零件磨損產(chǎn)生的金屬粉末混在一起，形成油泥。量少時(shí)在油中懸浮，量大時(shí)從油中析出，堵塞濾清器和油孔，造成發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑困難，引起磨損。此外，機(jī)油在高溫時(shí)氧化會(huì)生成漆膜和積碳粘結(jié)在活塞上，使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增大、功率下降，嚴(yán)重時(shí)使活塞環(huán)卡死而拉缸。因此，定期使用BGl05(潤(rùn)滑系統(tǒng)高效快速清洗劑)清洗曲軸箱，保持發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的清潔。 5.定期清洗燃油系統(tǒng) 燃油在通過(guò)油路供往燃燒室燃燒的過(guò)程中，不可避免地會(huì)形成膠質(zhì)和積碳，在油道、化油器、噴油嘴和燃燒室中沉積下來(lái)，干擾燃油流動(dòng)，破壞正?？杖急龋谷加挽F化不良，造成發(fā)動(dòng)機(jī)喘抖、爆振、怠速不穩(wěn)、加速不良等性能問(wèn)題。使用BG208(燃油系統(tǒng)強(qiáng)力高效清洗劑)清洗燃油系統(tǒng)，并定期使用BG202控制積碳的生成，能夠始終使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳狀態(tài)。 6.定期保養(yǎng)水箱 發(fā)動(dòng)機(jī)水箱生銹、結(jié)垢是最常見(jiàn)的問(wèn)題。銹跡和水垢會(huì)限制冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的流動(dòng)，降低散熱作用，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。冷卻液氧化還會(huì)形成酸性物質(zhì)，腐蝕水箱的金屬部件，造成水箱破損、滲漏。定期使用BG540(水箱強(qiáng)力高效清洗劑)清洗水箱，除去其中的銹跡和水垢，不但能保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，而且延長(zhǎng)水箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的整體壽命。 [編輯本段]我國(guó)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)發(fā)展概況 2005年全年我國(guó)共生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)4,710,661臺(tái)，比上年增長(zhǎng)8.65%;全年共銷(xiāo)售汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)4,725,043臺(tái)，同比增加8.99%;全年產(chǎn)銷(xiāo)率為100.31%，銷(xiāo)量略大于產(chǎn)量，庫(kù)存有所減少。其中汽油機(jī)2005年年產(chǎn)量為3,433,652臺(tái)，同比增加13.59%;年銷(xiāo)量為3,449,673臺(tái)，同比增加13.85%。柴油機(jī)2005年年產(chǎn)量為1,274,056臺(tái)，同比減少2.94%;年銷(xiāo)量為1,272,536臺(tái)，同比減少2.51%。2006年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)總計(jì)生產(chǎn)318.96萬(wàn)臺(tái)，比2005年同期增長(zhǎng)34.76%;總計(jì)銷(xiāo)售318.67萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)34.72%。2007年中國(guó)規(guī)模以上企業(yè)的汽車(chē)起動(dòng)機(jī)產(chǎn)銷(xiāo)量均突破1600萬(wàn)臺(tái)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)銷(xiāo)量突破1000萬(wàn)臺(tái)，行業(yè)銷(xiāo)售收入突破100億元，利潤(rùn)近10億元。預(yù)計(jì)到2010年國(guó)內(nèi)轎車(chē)市場(chǎng)將達(dá)到500萬(wàn)輛，微型客車(chē)將保持在90萬(wàn)輛左右。因此汽油發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)增長(zhǎng)空間巨大。