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基本介绍


发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机)。发动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。


简介

有人把引擎称为发动机,其实,发动机是一整套动力输出设备,包括变速齿轮、引擎和传动轴等等,可见引擎只是整个发动机的一个部分,但却是整个发动机的核心部分。人们不断地研制出各种不同类型的发动机,主要可分为:内燃机、外燃机、电动机三类。



汽车发动机的形式主要是以气缸和活塞作为转换机构的内燃机。根据燃料以及点火形式的不同可分为汽油机或柴油机,或有以氢气、天然气、石油气为燃料的发动机,其燃烧形式与汽油机差异较小。根据工作循环与活塞冲程特性划分,又可分为两冲程与四冲程发动机,本网站涉及的汽车发动机主要是四冲程汽油机或四冲程柴油机。

机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、汽缸套、气缸盖和气缸垫等零件组成。



工作原理


发动机分为活塞发动机,冲压发动机,火箭发动机,涡轮发动机。

工作过程:进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气。


进气冲程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa= (0.85~0.95)p0,比汽油机高。进气终点温度Ta=300~340K,比汽油机低。


压缩冲程

由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16~22)。压缩终点的压力为3000~5000kPa,压缩终点的温度为750~1 000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K)。


做功冲程

当压缩冲程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升,最高达5 000~9 000kPa,最高温度达1 800~2 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机。


排气冲程

柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发动机来说,其转速不均匀,发动机工作不平稳,振动大。这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的,其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程。为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。



内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机;使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点;汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴油机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好。


发动机类型


汽油发动机

汽油发动机(Gasoline Engine ),是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小,蒸发快,可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用火花塞点燃,使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高,结构简单,质量轻,造价低廉,运转平稳,使用维修方便。汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使用,至今不衰。

按燃料供给方式的不同,汽油发动机又可分为化油器式及喷射式(或称电喷式)两大类。化油器常见于老车型的发动机土,现在大部分发动机使用喷射式燃料供给方式。在喷射式汽油机中,汽油可在进气口喷射,也可在进气冲程期间直接向气缸内喷射;喷油过程可由计算机程序控制,燃料可更均匀地分配给各个气缸;同时,由于不需要喉管而减少厂进气的阻力等,可提高气缸内的平均有效压力和热效率;此外,还可以减弱或避免爆震燃烧。

相对于柴油机,汽油机热效率低于柴油机,且油耗较高,点火系统比柴油机复杂,可靠性和维修的方便性也不如柴油机。


柴油发动机

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它是由德国发明家鲁道夫·狄塞尔(RudolfDiesel)于1892年发明的,为了纪念这位发明家,柴油就是用他的姓Diesel来表示,而柴油发动机也称为狄塞尔发动机。

柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是,柴油发动机气缸中的混合气是压燃的,而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气,气缸中的空气压缩到终点时,温度可达500-700℃,压力可达40—50个大气压。活塞接近上止点时,发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油,柴油形成细微的油粒,与高压高温的空气混合,柴油混合气自行燃烧,猛烈膨胀,产生爆发力,推动活塞下行做功,此时的温度可达1900-2000℃,压力可达60-100个大气压,产生的功率很大,所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

而柴油机在节能与二氧化碳排放方面的优势,则是包括汽油机在内的所有热力发动机都无法取代的,因此,先进的小型高速柴油发动机,其排放已经达到欧洲III号的标准,成为“绿色发动机”,目前已经成为欧美许多新轿车的动力装置。


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