汽车发动机总体构造(发动机的原理是什么)
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一、摩托车发动机和汽车发动机差别大吗
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摩托车的发动机和汽车的发动机的差别,既可以说是差别很大,也可以说本质上是一样的,既有相同点,也有不同点,我们下面来展开讨论一下二者的区别和联系在哪里:
1.相同点二者之间最大的相同点就是都属于活塞式做工的内燃机,由活塞运动推动曲轴,随即产生动力,动力输出的原理是一样的;
还有相同点就是发动机的冷却形式,现在只要是排量稍微大一点的主流摩托车都会搭载水冷系统,由冷却液循环来将发动机的热量带出来,再经由水箱散热,这一点上水冷的摩托车和汽车是一样的,水冷的好处是可以稳定的维持发动机的温度,保持在一个最适宜的做工温度上;
2.不同点同样的,摩托车和汽车是两种不同的车型,不同的车型下,所搭载的发动机会存在一定的共性,但是也会有很多不同点:
首先是整体上的气缸数量有区别,汽车主要以4缸以上为主,现在也有很多为了节能环保为主的3缸机,而摩托车大部分的还是以双缸和单杠为主,虽然四缸摩托车也有,甚至6缸的也有,但是按照大家常用的来说,汽车发动机的汽缸数要多过摩托车,不同气缸数量下,感受是不一样的,摩托车的单缸机和双缸机会相对震动比较大,而上到4缸机的时候,震动就会控制得比较好,因此在使用体验上,摩托车发动机会比汽车的要更加震;
↓↓↓黄龙600的四缸发动机
其次,摩托车和汽车发动机的工况不一样,摩托车由于车辆的排量小,动力相对小,因此摩托车的工况一般会以一种比较高的转速来行驶,以我自己为例,我一般骑中小排量的摩托车,譬如250cc级别或者400cc级别的时候,一般会把转速开到7000转到8000转再换挡,以此来榨取动力;但是汽车一般不会以这种方式驾驶,一般到3000转都比较高了,所以摩托车发动机的工况会比汽车发动机的工况要恶劣;
还有,发动机的安装方式也不太一样,摩托车的发动机一般是外置的,吊在车架下面,属于裸露的发动机,而汽车的发动机则是包裹在发动机舱里面,包裹在发动机舱里面的汽车发动机的工作环境更好,不会被甩满泥巴或者倒车的时候蹭到,散热性能的话其实都差不多,毕竟现在都会有水冷系统,就算包裹在发动机舱也不会有太大的问题。
总的来说,摩托车发动机和汽车发动机之间,由于车辆的定位和用途不一样,因此发动机的特性也会不一样,这些区别体现在气缸数量、安装方式、还有布局上都存在一定的区别,但是二者之间在原理上又是一样的,因此我们可以用一种辩证的眼光来看待即可。
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发动机是一种能量转换机器,它能将燃料的化学能转化为机械能。汽车的发动机其实可以分为很多种:按活塞运动方式的不同,活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数分为四冲程往复活塞式内燃机和二冲程往复活塞式内燃机。根据所用燃料种类,活塞式内燃机主要分为汽油发动机和柴油发动机两种。今天我们就以最常见的四冲程往复活塞式汽油发动机为例,来说说发动机的工作原理。
汽车发动机由两大机构和五大系统组成,即由曲柄连杆机构,配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系。发动机在工作过程中,以上的机构与系统协调配合作业,让发动机顺利的运行。
那么发动机是如何自动的运转起来的呢?下面我们就来详细的说说发动机的工作原理。
四冲程往复活塞式汽油发动机的工作循环包括四个活塞行程:进气、压缩、做功和排气
第一个冲程-进气冲程:
在进气冲程,曲轴带动活塞由上止点向下止点运动,进气门打开,汽油和空气的混合气被吸入气缸,当活塞到达下止点,进气冲程结束。
进气终了时,气缸内气体压力约为0.08~0.09MPa,温度达到320~400K。
第二个冲程-压缩冲程:
在进气气冲程结束后,活塞已经到达下止点,此时气缸内已充注汽油和空气的混合气。曲轴继续带动活塞由下止点向上止点运动,进气门和排气门均关闭,混合气被压缩,压力和温度升高,至活塞到达上止点,压缩冲程结束。
压缩终了时,混合气压力可达0.8~1.5MPa,温度可达600~750K。
第三个冲程-作功冲程:
压缩冲程即将结束,活塞到达上止点前的某一刻,点火系统提供的高压电作用于火花塞,火花塞跳火,点燃气缸的混合气,因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点,同时混合气迅速燃烧膨胀作功,推动活塞下行,带动曲轴输出动力,到达下止点,作功冲程结束。
燃烧最高压力可达3~6.5MPa,最高温度可达2200~2800K。作功终了时,气体压力降低到0.35~0.5MPa,气体温度降低到1200~1700K。
第四个冲程-排气冲程:
作功冲程结束后,活塞到达下止点,曲轴带动活塞由下止点向上止点运动,此时排气门要打开,燃烧后的废气经排气门排出。排气结束,活塞处于上止点,开始下一个进气冲程。
排气行程结束后,残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.105~0.12MPa,温度约为900~1100K。
将发动机完成进气、压缩、作功、排气称为一个工作循环,完成这一个工作循环需要四个冲程,曲轴转两圈。这个过程说起来很漫长,但发动机运转起来的时候,每个行程的时间都是非常短的,以发动机转数1800转/分钟为例,每一个行程的时间大约只有0.017秒,运转的速度是极快的。而发动机做功所需要的空气和燃料都要做这样短的时间内进入发动机燃烧室并混合燃烧,对发动机的进排气系统提出了极高的要求,现代发动机的每一次进步几乎都是进排气系统的改进,配气机构成为了发动机上最复杂、最精密的机构。
发动机最初运转的动力来源于起动机。起动机带动发动机运转,完成这四个工作循环,然后发动机正常点火燃烧,这四个行程反复循环动作,发动机就变成自动运转,源源不断的输出动力,带动汽车飞奔。
三、汽车共有多少款发动机型号
汽车发动机按结构分类:一台汽车发动机往往具有3个以上的汽缸,对于汽车发动机主要的分类方式是根据汽缸的布局及排列方式来划分。一般有直列、V型、W型以及水平对置等几种。直列发动机,它的所有汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面,它的优点是缸体和曲轴结构十分简单,而且使用一个汽缸盖,制造成本较低,尺寸紧凑。直列发动机稳定性高,低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少,但缺点是功率较低,并且不适合6缸以上的发动机采用。V型发动机,将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起,使两组汽缸形成有一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。V型发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车迎风面越小越好,也就要求发动机盖越低越好。另外,如果将发动机长度缩短,便能为驾乘舱留出更大的空间。由于汽缸之间已相互错开布置,这便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。此外,V型发动机汽缸对向布置,还可抵消一部分振动,使发动机运转更平顺。V型发动机的缺点则是必须使用两个汽缸盖,结构较为复杂、成本较高。另外其宽度加大后,发动机两侧空间较小,不易再安排其它装置。W型发动机,W型发动机是德国大众专属发动机技术。将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开,就成了W型发动机。或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形。严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。W型与V型发动机相比可将发动机做得更短一些,曲轴也可短些,这样就能节省发动机所占的空间,同时重量也可轻些,但它的宽度更大,使得发动机室更满。W型发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分,在运作时必必然会引起很大的振动。针对这一问题,大众在W型发动机上设计了两个反向转动的平衡轴,让两个部分的振动在内部相互抵消。水平对置发动机,如果将直列发动机看成夹角为0度的V型发动机,当两排汽缸的夹角扩大为180度,汽缸水平对置排列,就是水平对置发动机了。水平对置发动机的最大优点是重心低。由于它的汽缸为“平放”,因此降低了汽车的重心,同时又能让车头设计得又扁又低。这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。此外,水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构,这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好,运行时的功率损耗也是最小。转子发动机,传统发动机都是通过汽缸内活塞的往复运动最终驱动车子前传统发动机都是通过汽缸内活塞的往复运动最终驱动车子前进,发动机及气缸本身都是相对不动的,而转子发动机则是一种三角活塞旋转式发动机,它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放。转子发动机的优点十分明显,它尺寸较小,重量较轻,功率很大,并且振动和噪声极低。但是由于转子技术的复杂,使其制造成本极其高昂,耐用性也低于传统发动机。二.按发动机布局划分按照发动机在车身上的布局,还可以分成前置发动机、中置发动机以及后置发动机三种。目前在国内车市所能看到的绝大部分车型都是采用的前置发动机,即发动机位车前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构,特别是对于目前占绝对主流的前轮驱动车型而言,发动机将动力直接输送到前轮上,省略了长长的传动轴,不但减少了功率传递损耗,也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。因外,将发动机置驾驶员的前方,在正面撞车时,发动机可以保护驾驶员免受冲击,从而提高了车的安全性。与前置发动机相对应的是后置发动机,后置发动机往往对应于一些后轮驱动的大马力车型,典型车型为保时捷的911系列跑车。此外,还有一种布局便是中置发动机,即发动机位于汽车的前后轮轴之间,对于一些极端追求性能的车型而言,将发动机中置是一种最理想的方式,因为发动机的位置正好位于车子重心附近,而不是重量过于集中在车头或车尾,达到最佳的配重比,这将大大提高车子的操控性和行驶稳定性。包括法拉利、兰博基尼在内的不少经典跑车都采用的是中置发动机布局。三.按燃料分类柴油机与汽油机汽车发动机按所使用的燃料进行分类,可以分为汽油机和柴油机。汽油与柴油相比较,汽油的沸点低、容易汽化,汽油发动机通过气缸压缩,将吸入的汽油气化,并与缸内空气相混合,形成可燃混合气体,最后由火花塞放电点燃气体推动汽缸活塞作功;柴油的特点是自燃温度低,所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置,它采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃测试,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。两种发动机相比较而言,一般来说,因为汽油发动机需要对汽油的喷入量、喷入时间以及点火时间控制得十分准确,因此结构往往比柴油机更复杂精密一些,而柴油机由于汽缸的压力大于汽油机,因而对材料的结构强度和刚度则要求更高一些。从性能上说,汽油发动机的长处是最大功率及转速高,运转安静平顺,排放低,而柴油发动机的优点则是燃烧效率高、油耗低,并且低转速扭矩及最大扭矩远远超过汽油机。体现在驾驶感受上,人们会发现柴油驱动的轿车起步十分迅速,在山路及坡道上后劲十足,然后在中后段的加速性以及最高车速方面又会逊于同档次的汽油机版本。国内传统柴油机一直给人以体积笨重、振动噪声大以及排放污染严重的印象,因此国产轿车基本都采用汽油发动机,然而近年来,国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国,大大改善了国人对柴油机的偏见,譬如一汽大众刚刚推出TDI柴油发动机宝来,其环保性、动力性以及平顺性都不逊于汽油机,同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗,市场前景十分看好。
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