汽油發(fā)動機(jī)

汽油發(fā)動機(jī)(Gasoline Engine )，是以汽油作為燃料的發(fā)動機(jī)。由于汽油粘性小，蒸發(fā)快，可以用汽油噴射系統(tǒng)將汽油噴入氣缸，經(jīng)過壓縮達(dá)到一定的溫度和壓力后，用火花塞點(diǎn)燃，使氣體膨脹做功。汽油機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，造價低廉，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機(jī)在汽車上，特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。

按燃料供給方式的不同，汽油發(fā)動機(jī)又可分為化油器式及噴射式(或稱電噴式)兩大類?；推鞒Ｒ娪诶宪囆偷陌l(fā)動機(jī)上，現(xiàn)在大部分發(fā)動機(jī)使用噴射式燃料供給方式。在噴射式汽油機(jī)中，汽油可在進(jìn)氣口噴射，也可在進(jìn)氣沖程期間直接向氣缸內(nèi)噴射;噴油過程可由計算機(jī)程序控制，燃料可更均勻地分配給各個氣缸;同時，由于不需要喉管而減少廠進(jìn)氣的阻力等，可提高氣缸內(nèi)的平均有效壓力和熱效率;此外，還可以減弱或避免爆震燃燒。

相對于柴油機(jī)，汽油機(jī)熱效率低于柴油機(jī)，且油耗較高，點(diǎn)火系統(tǒng)比柴油機(jī)復(fù)雜，可靠性和維修的方便性也不如柴油機(jī)。

汽車發(fā)動機(jī)（指往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)）根據(jù)不同的特征分為以下幾類：

●　按活塞運(yùn)動方式分類：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)直線運(yùn)動，后者活塞在汽缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。（后者應(yīng)用于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)）

●　按照進(jìn)氣系統(tǒng)分類：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)動機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動機(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：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)動機(jī)的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的。雙列式發(fā)動機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機(jī)，若兩列之間的夾角=180°稱為對置式發(fā)動機(jī)。三列式把氣缸排成三列，成為W型發(fā)動機(jī)。

●　按照氣缸數(shù)目分類：內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機(jī)和多缸發(fā)動機(jī)。僅有一個氣缸的發(fā)動機(jī)稱為單缸發(fā)動機(jī)；有兩個以上氣缸的發(fā)動機(jī)稱為多缸發(fā)動機(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)動機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)多采用三缸，四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。

●　按照冷卻方式分類：內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動機(jī)。水冷發(fā)動機(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)動機(jī)是利用流動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)代車用發(fā)動機(jī)。

●　按照行程分類：內(nèi)燃機(jī)按照完成一個工作循環(huán)所需的沖程數(shù)可分為四沖程內(nèi)燃機(jī)和二沖程內(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)動四個沖程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四沖程內(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)動兩個沖程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二沖程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)廣泛使用四沖程內(nèi)燃機(jī)。

●　按氣門機(jī)構(gòu)種分類：側(cè)置氣門（SV）發(fā)動機(jī)、側(cè)置凸輪軸（OHV）發(fā)動機(jī)、頂置凸輪軸（OHC）發(fā)動機(jī)、可變氣（VTEC）發(fā)動機(jī) 和Desmo氣門機(jī)構(gòu)發(fā)動機(jī)。

●　按燃油供應(yīng)方式分類：化油器發(fā)動機(jī)、電噴發(fā)動機(jī)、直噴發(fā)動機(jī)。

●　按照所用燃料分類：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)稱為汽油機(jī)；使用柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(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)? ?目前，應(yīng)用最廣，數(shù)量最多的發(fā)動機(jī)為水冷、四沖程往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)，其中汽油機(jī)用于轎車和輕型客車、貨車上，而大客車和中、重型貨車發(fā)動機(jī)多為柴油機(jī)。少數(shù)轎車和輕型客、貨車發(fā)動機(jī)也有用柴油機(jī)的。

柴油發(fā)動機(jī)

柴油發(fā)動機(jī)是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動機(jī)。它是由德國發(fā)明家魯?shù)婪颉さ胰麪?RudolfDiesel)于1892年發(fā)明的，為了紀(jì)念這位發(fā)明家，柴油就是用他的姓Diesel來表示，而柴油發(fā)動機(jī)也稱為狄塞爾發(fā)動機(jī)。

柴油發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是功率大、經(jīng)濟(jì)性能好。柴油發(fā)動機(jī)的工作過程與汽油發(fā)動機(jī)有許多相同的地方，每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個行程。但由于柴油機(jī)用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，而其自燃溫度卻較汽油低，因此可燃混合氣的形成及點(diǎn)火方式都與汽油機(jī)不同。不同之處主要是，柴油發(fā)動機(jī)氣缸中的混合氣是壓燃的，而不是點(diǎn)燃的。柴油發(fā)動機(jī)工作時進(jìn)入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點(diǎn)時，溫度可達(dá)500-700℃，壓力可達(dá)40—50個大氣壓?；钊咏现裹c(diǎn)時，發(fā)動機(jī)上的高壓泵以高壓向氣缸中噴射柴油，柴油形成細(xì)微的油粒，與高壓高溫的空氣混合，柴油混合氣自行燃燒，猛烈膨脹，產(chǎn)生爆發(fā)力，推動活塞下行做功，此時的溫度可達(dá)1900-2000℃，壓力可達(dá)60-100個大氣壓，產(chǎn)生的功率很大，所以柴油發(fā)動機(jī)廣泛的應(yīng)用于大型柴油汽車上。

而柴油機(jī)在節(jié)能與二氧化碳排放方面的優(yōu)勢，則是包括汽油機(jī)在內(nèi)的所有熱力發(fā)動機(jī)都無法取代的，因此，先進(jìn)的小型高速柴油發(fā)動機(jī)，其排放已經(jīng)達(dá)到歐洲III號的標(biāo)準(zhǔn)，成為“綠色發(fā)動機(jī)”，目前已經(jīng)成為歐美許多新轎車的動力裝置。

發(fā)動機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動機(jī)，還是二行程發(fā)動機(jī)；無論是單缸發(fā)動機(jī)，還是多缸發(fā)動機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。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)、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)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、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。?

發(fā)動機(jī)是將某一種型式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器，其作用是將液體或氣體燃燒的化學(xué)能通過燃燒后轉(zhuǎn)化為熱能，再把熱能通過膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并對外輸出動力。發(fā)動機(jī)是一部由許多結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器，其結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但由于基本工作原理相同，所以其基本結(jié)構(gòu)也就大同小異，發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖如下所示。

●　曲柄連桿機(jī)構(gòu)

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是由氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸和飛輪等組成。這是發(fā)動機(jī)產(chǎn)生動力，并將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而對外輸出動力。

●　配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)是由進(jìn)氣門、排氣門、氣門彈簧、挺桿、凸輪軸和正時齒輪等組成。其作用是將新鮮氣體及時充入氣缸，并將燃燒產(chǎn)生的廢氣及時排出氣缸。

●　燃油供給系統(tǒng)

由于使用的燃料不同，可分為汽油機(jī)燃料供給系和柴油機(jī)燃料供給系。

汽油燃料供給系又分化油器式和燃油直接噴射式兩種，通常所用的化油器式燃料供給系由燃油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、空氣濾清器、進(jìn)排氣歧管和排氣消聲器等組成，其作用是向氣缸內(nèi)供給已配好的可燃混合氣，并控制進(jìn)入氣缸內(nèi)可燃混合氣數(shù)量，以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出的功率和轉(zhuǎn)速，最后，將燃燒后廢氣排出氣缸。

柴油機(jī)燃料供給系由燃油箱、輸油泵、噴油泵、柴油濾清器、進(jìn)排氣管和排氣消聲器等組成，其作用是向氣缸內(nèi)供給純空氣并在規(guī)定時刻向缸內(nèi)噴入定量柴油，以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)速，最后，將燃燒后廢氣排出氣缸。

●　冷卻系統(tǒng)

機(jī)動車一般采用水冷卻式。水冷式由水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器和水套（在機(jī)體內(nèi)）等組成，其作用是利用冷卻水的循環(huán)將高溫零件的熱量通過散熱器散發(fā)到大氣中，從而維持發(fā)動機(jī)電動正常工作溫度。

●　潤滑系統(tǒng)

潤滑系由機(jī)油泵、濾清器、油道、油底殼等組成。其作用是將潤滑油分送至各個相對運(yùn)動零件的摩擦面，以減小摩擦力，減緩機(jī)件磨損，并清洗、冷卻摩擦表面。 ?? ? ?

●　點(diǎn)火系統(tǒng)

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)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。

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●　起動系統(tǒng)

起動系由起動機(jī)和起動繼電器等組成，用以使靜止的發(fā)動機(jī)起動并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

發(fā)動機(jī)分為活塞發(fā)動機(jī)，沖壓發(fā)動機(jī)，火箭發(fā)動機(jī)，渦輪發(fā)動機(jī)。工作過程：進(jìn)氣-壓縮-噴油-燃燒-膨脹做功-排氣。

3缸發(fā)動機(jī)工作原理

●?進(jìn)氣沖程

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。

●?壓縮沖程

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3000～5000kPa，壓縮終點(diǎn)的溫度為750～1 000K，大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。

●?做功沖程

當(dāng)壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(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，故稱柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動機(jī)。

●?排氣沖程

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。對于單缸發(fā)動機(jī)來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機(jī)工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的，其他三個沖程是消耗動力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導(dǎo)致整個發(fā)動機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足?，F(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機(jī)。

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)稱為汽油機(jī);使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(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。