按進氣系統分類:內燃機按進氣系統是否采用增壓方式可分為自然吸氣(非增壓)發動機和強制進氣(增壓)發動機。如果進氣是在大氣附近進行的,則為非增壓內燃機或自然吸氣內燃機;如果通過增壓器提高進氣壓力,增加進氣密度,就是增壓內燃機。渦輪增壓可以提高內燃機的功率。
按氣缸排列分類:內燃機按氣缸排列不同可分為單排、雙排和三排。單排發動機的氣缸排成壹排,壹般是垂直排列,但為了降低高度,有時氣缸會傾斜排列,甚至水平排列。雙排發動機將氣缸排列成兩排,兩排之間的夾角為
按缸數分類:內燃機按缸數可分為單缸發動機和多缸發動機。只有壹個氣缸的發動機叫做單缸發動機;超過兩個氣缸的發動機稱為多缸發動機。比如兩缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸都是多缸發動機。現代車輛發動機多采用四缸、六缸、八缸發動機。
按冷卻方式分類:內燃機按冷卻方式不同可分為水冷發動機和風冷發動機。水冷式發動機通過使用在氣缸體和氣缸蓋的冷卻水套中循環的冷卻液作為冷卻介質來冷卻。風冷發動機通過使用在氣缸體和氣缸蓋外表面上的散熱器之間流動的空氣作為冷卻介質來冷卻。水冷發動機因其冷卻均勻、工作可靠、冷卻效果好而被廣泛應用於現代汽車發動機中。
按沖程分類:內燃機按完成壹個工作循環所需的沖程數可分為四沖程內燃機和二沖程內燃機。曲軸旋轉兩次(720°),活塞在氣缸內上下往復運動四個沖程完成壹個工作循環的內燃機稱為四沖程內燃機;曲軸旋轉壹周(360°),活塞在氣缸內上下往復運動兩個沖程完成壹個工作循環的內燃機稱為二沖程內燃機。四沖程內燃機廣泛應用於汽車發動機。
按使用的燃料分類:根據使用的燃料不同,內燃機可分為汽油機和柴油機。以汽油為燃料的內燃機稱為汽油機;以柴油機為燃料的內燃機稱為柴油機。與柴油機相比,汽油機有自己的特點。汽油機具有高速、低質量、低噪音、易啟動、制造成本低的優點;柴油發動機壓縮比高,熱效率高,比汽油發動機有更好的經濟性能和排放性能。
回答:首先我們來看最常見的發動機參數——發動機排量。發動機排量是發動機各缸工作容積的總和,壹般用升(L)表示。氣缸工作容積是指活塞從上止點到下止點所掃過的氣體體積,也稱為單缸排量,取決於氣缸直徑和活塞行程。發動機排量是壹個非常重要的發動機參數,它比氣缸直徑和氣缸數更能代表發動機的大小,發動機的很多指標都與排量密切相關。壹般來說,排量越大,發動機輸出功率越大。
知道了排量,我們再來看看發動機的其他常用參數。很多初級車友反映,經常在汽車資料的發動機壹欄看到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣,想搞清楚是什麽意思。這些都表明了發動機的氣缸排列和數量。汽車發動機常用的氣缸數有3、4、6、8、10、12等。
壹般來說,排量小於1升的發動機壹般都是三缸,比如0.8升的奧拓、福樂車。1升到2.5升的排量壹般是4缸發動機,常見的經濟型車和中檔車的發動機基本都是4缸。3升左右的發動機壹般是6缸,比如君威和新雅閣3.0升排量的車。
4升左右排量的發動機壹般都是8缸,比如4.7升排量的北京吉普JEEP4700。5.5升以上排量的發動機壹般使用12缸發動機。比如6升排量的寶馬760Li,用的是V12發動機。在氣缸直徑相同的情況下,氣缸越多,排量越大,功率越高。在發動機排量相同的情況下,氣缸越多,氣缸直徑越小,可以提高發動機轉速,從而獲得更大的提升功率。
以上是關於發動機缸數的知識。讓我們繼續了解“氣缸排列”這個重要參數。壹般5缸以下的發動機氣缸都是直列式排列的,最常見的中低檔車都是L4發動機,也就是直列4缸。此外,還有少數6缸發動機呈直線排列。
直列發動機的氣缸體呈直線排列。缸體、缸蓋、曲軸結構簡單,制造成本低,低速扭矩特性好,油耗低,體積小,用途廣,缺點是功率小。壹般1升以下的汽油機多采用直列3缸,1到2.5升的汽油機多采用直列4缸,部分四驅車型采用直列6缸。因為寬度小,增壓器等設施可以布置在旁邊。比如北京吉普的JEEP4000就用直列6缸。
據專業人士介紹,直列6缸發動機動平衡好,震動比較小,所以也被壹些中高級車采用。6缸至12缸的發動機壹般呈V字形排列,其中V10發動機主要安裝在賽車上。V型發動機的長度和高度都很小,所以布置起來非常方便。壹般認為V型發動機是壹種比較先進的發動機,所以成為汽車階級的標誌之壹。
V8發動機結構非常復雜,制造成本高,所以很少使用。V12發動機太大太重,只有少數高級車用,比如上面提到的寶馬760Li。最近大眾也有新研發的W型發動機,包括W8和W12,也就是四排氣缸交錯排列,外形緊湊。大眾最頂級的車輝騰,發動機W12,排量6.0升。
答:發動機機體是構成發動機的骨架,是發動機各種機構和系統的安裝基礎。發動機的主要零部件全部安裝在內外,承受各種載荷。因此,車身必須具有足夠的強度和剛度。發動機缸體主要由缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊組成。
壹.氣缸體
水冷式發動機的氣缸體和上曲軸箱往往鑄造成壹體,稱為氣缸體-曲軸箱,也可稱為缸體。氣缸體通常由灰鑄鐵制成。缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸,下部是支撐曲軸的曲軸箱,其內腔是曲軸活動的空間。許多加強肋、冷卻水套和潤滑油通道被鑄造在氣缸體內。
氣缸體應具有足夠的強度和剛度。根據氣缸體和油底殼安裝平面位置的不同,氣缸體通常分為以下三種形式。
(1)壹般氣缸體的特點是油底殼的安裝平面與曲軸的旋轉中心在同壹高度。這種缸體的優點是高度小,重量輕,結構緊湊,加工方便,曲軸拆裝方便;但是它的缺點是剛性和強度差。
(2)龍門式氣缸體的特征在於,油底殼的安裝平面低於曲軸的旋轉中心。其優點是強度和剛度好,能承受較大的機械載荷。但其缺點是工藝性差,結構笨重,加工困難。
(3)隧道式氣缸體這種氣缸體的曲軸主軸承孔是整體式的,帶有滾動軸承。主軸承孔較大,曲軸從氣缸體後面加載。其優點是結構緊湊,剛度和強度好,缺點是加工精度高,工藝性差,曲軸拆裝不便。
為了使氣缸內表面在高溫下正常工作,需要對氣缸和氣缸蓋進行適當的冷卻。冷卻方式有兩種,壹種是水冷,壹種是風冷。水冷發動機的氣缸和氣缸蓋周圍加工有冷卻水套,氣缸體和氣缸蓋相互連通。冷卻水在水套中不斷循環,帶走壹部分熱量,冷卻氣缸和氣缸蓋。
現代汽車基本都用水冷多缸發動機。對於多缸發動機來說,氣缸的排列方式決定了發動機的外形尺寸和結構特點,也影響著發動機機體的剛度和強度,與汽車的整體布局有關。根據氣缸排列的不同,氣缸體也可分為單排、V型和對置三種。
(1)內嵌類型
發動機的氣缸通常垂直地排成壹排。單排氣缸體結構簡單,易於加工,但發動機的長度和高度較大。壹般六缸以下的發動機多為單排發動機。比如捷達、富康、紅旗轎車用的發動機都是采用這種直列式缸體。有些汽車將發動機傾斜壹個角度,以降低發動機的高度。
(2) V型
氣缸排成兩排,左右兩排氣缸中心線的夾角γ < 180,稱為V型發動機。與直列發動機相比,V型發動機縮短了機體的長度和高度,增加了機體的剛度,減輕了發動機的重量,但增加了發動機的寬度,形狀復雜,加工困難。壹般用於8缸以上的發動機,這種類型的缸體也用於6缸發動機。
(3)反對
圓柱體排成兩排,左右圓柱體在同壹水平面上,即左右圓柱體中心線之間的夾角為γ = 180,稱為對立。其特點是高度小,整體布局方便,有利於空氣冷卻。這種氣缸很少使用。
直接在氣缸體上鉆孔的氣缸稱為整體氣缸。整體式氣缸具有良好的強度和剛度,能夠承受較大的載荷。這種氣缸需要很高的材料和成本。如果氣缸作為單獨的圓柱形零件(即氣缸套)制造,然後安裝在氣缸體中。這樣,氣缸套由耐磨的優質材料制成,缸體可以由價格較低的通用材料制成,降低了制造成本。同時,氣缸套可以從缸體中取出,便於維修和更換,可以大大延長缸體的使用壽命。缸套有兩種:幹式缸套和濕式缸套。
幹式氣缸套的特點是氣缸套裝入缸體後,其外壁不直接與冷卻水接觸,而是直接與缸體壁接觸,壁厚比較薄,壹般為1 ~ 3 mm,具有整體缸體的優點,強度和剛度較好,但加工復雜,內外表面需要精加工,拆裝不便,散熱性差。
濕式氣缸套的特點是氣缸套放入缸體後,其外壁與冷卻水直接接觸,氣缸套只與缸體上下接觸,壁厚壹般為5 ~ 9mm。散熱好,冷卻均勻,易於加工。通常只需對內表面進行精加工,而與水接觸的外表面不需要加工,拆裝方便。但其強度和剛度不如幹式氣缸套,容易造成漏水。應該采取壹些措施來防止滲漏。
答案:二沖程發動機二沖程發動機的每壹個工作循環都是在曲軸的壹次旋轉,即360度和活塞的兩個沖程內完成的。
二沖程柴油機的工作過程與二沖程汽油機相似,只是柴油機的氣缸內進入的是純空氣。由於經濟性差,汙染嚴重,近年來汽車上已經淘汰了二沖程柴油機。這裏只介紹二沖程汽油機的工作原理。
二沖程發動機的工作原理是二沖程化油器汽油機曲軸箱通風示意圖。發動機缸體上有三個孔,分別是進氣孔、排氣孔和換氣孔,在壹定的時間內由活塞關閉。進氣口與化油器相連通,可燃混合氣通過進氣口流入曲軸箱,然後通過換氣孔進入氣缸;並且廢氣從排氣孔排出。它的工作循環包括兩個沖程:
1.第壹沖程,活塞從下止點向上運動,三個氣孔關閉後,已進入氣缸的混合氣在活塞上方被壓縮;但活塞下方的曲軸箱由於容積增大,有壹定的真空度。當進氣口暴露時,可燃混合氣通過進氣口從化油器流入曲軸箱。
2.當活塞在第二沖程被壓縮到上止點附近時,火花塞點燃可燃混合氣,高溫高壓氣體膨脹推動活塞向下做功。當活塞向下運動做功時,進氣口關閉,密封在曲軸箱內的可燃混合氣被壓縮;當活塞接近下止點時,排氣孔打開,廢氣沖出;隨後,氣體交換孔打開,預壓縮的可燃混合氣沖入氣缸,趕走廢氣,進行氣體交換過程。這個過程壹直持續到活塞在下壹個沖程向上移動,三個氣孔完全關閉。
總之,活塞上行,交換空氣,壓縮\曲軸箱進氣;當活塞下降時,它執行動力飛行以壓縮曲軸箱混合物並交換空氣。
從以上四沖程和二沖程發動機的工作循環可以看出,二沖程發動機具有以下特點:
(1)曲軸每轉壹圈(360度)都有壹個做功沖程。所以理論上,同樣排量的二沖程發動機的功率應該等於四沖程發動機的兩倍。
(2)與四沖程發動機相比,由於其工作頻率更快,所以運轉更加均勻平穩。
(3)結構簡單,使用維護方便。
而二沖程發動機由於新鮮氣體的損失,廢氣沒有完全排出,氣孔占據了活塞行程的壹部分,所以能量損失大,經濟性差。所以其實二沖程發動機的功率並不等於四沖程發動機的兩倍,而是1.5-1.6倍左右。由於這壹缺點,二沖程汽油發動機很少用於普通汽車,僅用於摩托車、少數微型車等工程機械。
回答:汽油發動機將汽油的能量轉化為動能來驅動汽車。最簡單的方法是通過在發動機內部燃燒汽油來獲得動能。因此,汽車發動機是壹種內燃機——燃燒發生在發動機內部。
有兩點需要註意:
1.還有其他類型的內燃機,如柴油機和燃氣輪機,它們各有優缺點。
2.還有外燃發動機。早期火車和輪船上使用的蒸汽機是典型的外燃機。燃料(煤、木材、石油)在發動機外燃燒產生蒸汽,然後蒸汽進入發動機發電。內燃機的效率遠高於外燃機,遠小於同功率的外燃機。所以,現代汽車不需要蒸汽機。
相比之下,內燃機比外燃機效率高,比燃氣輪機便宜,比電動汽車更容易添加燃料。這些優點使得大多數現代汽車使用往復式內燃機。
答:發動機的核心部件是氣缸,活塞在氣缸內來回運動。上面描述的是單個氣缸的運動過程,但在實際應用中,發動機有多個氣缸(4缸、6缸、8缸比較常見)。我們通常按照氣缸的排列方式對發動機進行分類:直列、V型或者水平對置(當然也有大眾集團的W型,實際上是由兩個V組成)。
不同的排列方式使得發動機在平順性、制造成本、外觀上各有優劣,配備在相應的汽車上。
混合氣在燃燒室被壓縮燃燒,活塞來回運動。妳可以看到燃燒室容積的變化。最大值和最小值之間的差值就是排量,以升(L)或毫升(CC)為單位。壹輛車的排量壹般在1.5L到4.0L之間..每個缸的排量是0.5L,四缸的排量是2.0L如果有六個缸呈V字形排列,就是V6 3.0。壹般來說,排量代表發動機的功率。
因此,通過增加氣缸數量或增加每個氣缸的燃燒室容積,可以獲得更大的功率。
發動機通過可燃氣體和空氣的混合燃燒來運轉。如果發動機得不到足夠的新鮮空氣,可燃氣體燃燒不完全,導致燃油經濟性差,發動機功率降低。現代發動機的轉速很高,通常可以達到每分鐘4500轉以上。完成壹個工作循環只需要0 . 005秒左右。傳統的兩個氣門在如此短的時間內已經無法勝任換氣任務,從而限制了發動機性能的提升。唯壹的解決辦法就是擴大進風口和出風口空間,用更大的空間贏得時間。
多氣門技術是最好的解決方案,它的出現從本質上提高了發動機的整體質量。所謂多氣門技術,是指發動機的每個氣缸都有兩個以上的氣門,具體來說有2進1出、2進2出、3進2出等兩種布置方式。但如果氣門數量太多,進氣量也會減少,而且結構會更復雜,加工工藝要求極高,制造成本也會增加,這樣不好。所以目前發動機普遍采用3-5氣門的結構,尤其是4氣門的結構。而且現代中高檔轎車幾乎所有的發動機都采用多氣門結構,這已經成為現代轎車的壹個技術指標。比如捷達車采用5氣門技術,可以讓發動機在同等排量下輸出更大的功率。
回答:
汽車發動機的布置和結構布置
(1)前置發動機
1.前輪驅動
前置發動機前輪驅動的汽車驅動系統就是我們通常所說的FF。除了壹些高性能跑車,目前我們在街上看到的車壹般都是使用前置發動機。為什麽?很明顯,把發動機放在車頭,可以增加車內空間,乘坐更舒適。所以,只要不是為了追求高性能,房車或SUV等超級跑車都采用前置發動機的布局。
而采用前置驅動有什麽好處?前驅動結構中,發動機的動力直接傳遞給前輪,不需要傳動軸將動力從前向後傳遞,這樣車廂內部的地板中央就沒有突起,增加了腿部空間。而且前置發動機可以橫跨車頭放置,變速箱和差速器可以集成為壹個整體。與後輪驅動的汽車相比,制造工藝相對簡單,零部件使用較少,也可以降低汽車的制造成本。
前輪驅動汽車的動態安全性高於後輪驅動汽車,前輪驅動汽車在直線道路上的穩定性更好。最常見的例子就是在高速過彎的情況下,壹般駕駛員都能適應和處理前輪驅動車輛轉向不足的現象,因為前輪驅動車輛在高速過彎時會推頭。此時,只要駕駛員松開油門減速,汽車的轉彎角度就會縮小,汽車就會回到轉彎路線。然而,在後輪驅動車輛轉向過度的情況下,
FF的另壹個優點是發動機的曲軸與傳動軸在壹條直線上,縮短了發動機動力輸出到車輪的距離,提高了效率,有助於減少不必要的損失。而前置發動機前輪驅動的汽車,如果將驅動和轉向功能集中在汽車前輪上,那麽在動力輸出較大的汽車中,就容易出現扭轉轉向。什麽是扭轉轉向?是轉向軸附近產生的扭力,轉向軸的位置偏離車輪中心。當汽車向左或向右轉彎時,“摩擦區”會向兩側的前部和後部偏移,從而形成“扭轉狀態”,影響汽車的操控性。另外,汽車起步時重心通常會後移,會使尾部變重,驅動輪(也就是前輪)的抓地能力下降,原地空轉的情況會浪費動力,所以汽車無法像後驅車那樣快速起步。另壹個問題是車身重量,因為前輪驅動汽車將發動機、變速箱、差速器、傳動軸集中在車頭,會使車身重量不均勻,很難在汽車的動力學上達到很好的平衡。
2.後輪驅動
前置發動機後輪驅動的汽車驅動系統就是我們通常所說的FR。很明顯,這種駕駛模式的汽車需要很長的傳動軸將汽車前部的發動機輸出的動力傳遞給驅動輪,也就是後輪,這樣對於壹般的汽車來說,比如面包車,車身就比較高,因為傳動軸要放在汽車的底盤下面;對於汽車來說,為了保持低底盤的特點,傳動軸不得不伸入車廂內,犧牲內部空間來換取舒適性。還有壹個問題是,長傳動軸,本身會消耗壹些動力,這是FR車的缺點。
FR的優勢也很明顯,就是在車身重量分配上更容易平衡前後軸。雖然發動機在前軸上方,但是變速箱已經位於前軸後方,後輪軸有差速器(也就是尾齒)等關鍵部件,所以比Mr、RR、FF更容易平衡整車。阿爾法·羅密歐的75試圖將變速箱和差速器安裝在後輪軸上,以平衡前後軸的重量。
我們在上壹節說過,汽車啟動時,重心會自然後移,這樣驅動輪就在後面,會比前輪驅動的汽車好壹些。雖然發動機在車頭較重,但加速時重心會後移,所以重心會回到驅動輪的後輪軸,所以起步和加速會清爽很多。同時FR車的循跡性會比FF車強,因為FR車的動力輸出在後輪,轉向控制在前輪。兩者各司其職,不會出現FF車的扭轉轉向問題。在轉彎的同時加速,FF會容易出現轉向不足。
(2)中置/後置發動機
有兩個地方可以把汽車發動機放在乘客後面,後輪軸前面或後輪軸後面。兩者區別並不明顯,可以通過名字來區分,也就是我們通常所說的MR中置發動機和RR後置發動機。世界上所有的超級跑車制造商都采用後置發動機的技術。這樣做的目的之壹就是可以盡可能的按照設計師的設計思路來設計汽車,做出造型獨特的汽車。另外,汽車的重量可以直接壓在驅動軸上。
壹般FF車起步加速時,重心後移會導致前輪附著性降低,結果前輪原地打轉,起步慢會浪費動力,而MR和RR起步時,重心後移,會增加後輪軸向下的壓力,即後輪與地面的摩擦力增大,會有效克服後輪空轉。後輪空轉的話,空轉只會進壹步移動重心,會很快讓後輪停止空轉。
實際駕駛中,輪胎怠速影響動力傳遞有兩種情況:起步和過彎。FF車的司機對這兩種情況最頭疼。壹種是看發動機連續輸出動力,但車在原地打轉。而且在轉彎的時候,內胎瘋狂的旋轉,試圖加速的時候卻沒有反應。對於MR和RR的車來說,只要駕駛員壹腳油門,車就會按照妳的想法向前飛,而且能承受比FF車大得多的發動機功率。當妳開著壹輛馬力超過250的FF車時,妳會感覺車子開始失控,所以對於那些瘋狂追求馬力和速度的超級跑車來說,MR和RR是最好的選擇。
以市場上唯壹的RR車保時捷911為例。官方公布的前後重量比是39: 61,幾乎等於壹輛反向的FF車,而MR車的重量比比較均勻,保時捷的Boxster是46: 54,法拉利的360 Modena是43: 57。雖然有些車廠很欣賞FR車可以做到50: 50的車重比,更好操控,但是從加速的角度來說,頭輕尾重的MR和RR是最有利的。為了使前後重量比盡可能小,跑車會采用頭窄尾寬的車身設計,采用更厚的後輪。