汽車發(fā)動機(jī)是為汽車提供動力的裝置,是汽車的心臟,決定著汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和環(huán)保性。根據(jù)動力來源不同,汽車發(fā)動機(jī)可分為柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、電動汽車電動機(jī)以及混合動力等。 [1]
常見的汽油機(jī)和柴油機(jī)都屬于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī),是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為活塞運動的機(jī)械能并對外輸出動力。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高,質(zhì)量小,噪音小,起動容易,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。
做功沖程(power stroke)
當(dāng)活塞接近上止點時,由火花塞點燃可燃混合氣,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)馔苿踊钊麖纳现裹c向下止點運動,并通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)對外輸出機(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 點時,其壓力降至300~500kPa,溫度降至1 200~1 500K。在做功沖程,進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉,曲軸轉(zhuǎn)動180°。
發(fā)動機(jī)是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)兩大機(jī)構(gòu),以及冷卻、潤滑、點火、燃料供給、啟動系統(tǒng)等五大系統(tǒng)組成。主要部件有氣缸體、氣缸蓋、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪等。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作腔稱作汽缸,汽缸內(nèi)表面為圓柱形。在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動的活塞通過活塞銷與連桿的一端鉸接,連桿的另一端則與曲軸相連,曲軸由氣缸體上的軸承支承,可在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動,構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)?;钊谄變?nèi)作往復(fù)運動時,連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)。反之,曲軸轉(zhuǎn)動時,連桿軸頸在曲軸箱內(nèi)作圓周運動,并通過連桿帶動活塞在氣缸內(nèi)上下移動。曲軸每轉(zhuǎn)一周,活塞上、下各運行一次,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)氣門和排氣門。通過進(jìn)、排氣門的開閉實現(xiàn)向汽缸內(nèi)充氣和向汽缸外排氣。進(jìn)、排氣門的開閉由凸輪軸驅(qū)動。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪驅(qū)動。
氣門組一般由氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門油封、氣門彈簧和氣門鎖片等組成。
氣門分為進(jìn)氣門和排氣門兩種,其作用是分別用來關(guān)閉進(jìn)、排氣道。氣門由頭部和桿部組成,頭部制成錐形,與氣門座的錐面配合。頭部錐角,一般為45°。同一臺發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門頭部直徑大于排氣門頭部直徑,以提高發(fā)動機(jī)的充氣量。氣門桿部為圓柱形,與氣門導(dǎo)管內(nèi)孔配合,桿的端部制有環(huán)槽,用來安裝氣門彈簧座鎖片。
氣門座用來保證氣門密封,并將氣門頭部的熱量傳給氣缸蓋。氣門座一般用特種合金制成環(huán)狀,緊密地鑲在氣缸蓋上。
氣門導(dǎo)管用來引導(dǎo)氣門作往復(fù)直線運動,保證氣門與氣門座閉合位置正確。為防止氣缸蓋上潤滑油從氣門與氣門導(dǎo)管之間的間隙進(jìn)入燃燒室,氣門導(dǎo)管上端裝有氣門油封。
氣門彈簧是圓柱形螺旋彈簧,它可使氣門迅速關(guān)閉,并使氣門頭部與氣門座相互壓緊,保證密封。