汽油發(fā)動(dòng)機(jī)

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(Gasoline Engine )，是以汽油作為燃料的發(fā)動(dòng)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(jiǎn)單，質(zhì)量輕，造價(jià)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(dòng)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(dòng)機(jī)上，現(xiàn)在大部分發(fā)動(dòng)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(jì)算機(jī)程序控制，燃料可更均勻地分配給各個(gè)氣缸;同時(shí)，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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)，后者活塞在汽缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（后者應(yīng)用于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的。雙列式發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)，若兩列之間的夾角=180°稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。三列式把氣缸排成三列，成為W型發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用三缸，四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)。水冷發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)。

●　按照行程分類：內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)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(dòng)四個(gè)沖程，完成一個(gè)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(dòng)兩個(gè)沖程，完成一個(gè)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(dòng)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(dòng)機(jī)、側(cè)置凸輪軸（OHV）發(fā)動(dòng)機(jī)、頂置凸輪軸（OHC）發(fā)動(dòng)機(jī)、可變氣（VTEC）發(fā)動(dòng)機(jī) 和Desmo氣門機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)。

●　按燃油供應(yīng)方式分類：化油器發(fā)動(dòng)機(jī)、電噴發(fā)動(dòng)機(jī)、直噴發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)多為柴油機(jī)。少數(shù)轎車和輕型客、貨車發(fā)動(dòng)機(jī)也有用柴油機(jī)的。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)。它是由德國(guó)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(dòng)機(jī)也稱為狄塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是功率大、經(jīng)濟(jì)性能好。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有許多相同的地方，每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)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(dòng)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(dòng)機(jī)工作時(shí)進(jìn)入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點(diǎn)時(shí)，溫度可達(dá)500-700℃，壓力可達(dá)40—50個(gè)大氣壓?；钊咏现裹c(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)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(dòng)活塞下行做功，此時(shí)的溫度可達(dá)1900-2000℃，壓力可達(dá)60-100個(gè)大氣壓，產(chǎn)生的功率很大，所以柴油發(fā)動(dòng)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(shì)，則是包括汽油機(jī)在內(nèi)的所有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)都無法取代的，因此，先進(jìn)的小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其排放已經(jīng)達(dá)到歐洲III號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)，成為“綠色發(fā)動(dòng)機(jī)”，目前已經(jīng)成為歐美許多新轎車的動(dòng)力裝置。

發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)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(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和起動(dòng)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(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。?

發(fā)動(dòng)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(duì)外輸出動(dòng)力。發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，并將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)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(shí)齒輪等組成。其作用是將新鮮氣體及時(shí)充入氣缸，并將燃燒產(chǎn)生的廢氣及時(shí)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(dòng)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(shí)刻向缸內(nèi)噴入定量柴油，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)電動(dòng)正常工作溫度。

●　潤(rùn)滑系統(tǒng)

潤(rùn)滑系由機(jī)油泵、濾清器、油道、油底殼等組成。其作用是將潤(rùn)滑油分送至各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)系統(tǒng)

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

發(fā)動(dòng)機(jī)分為活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪發(fā)動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(shí)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(dòng)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(duì)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，振動(dòng)大。這是因?yàn)樗膫€(gè)沖程中只有一個(gè)沖程是做功的，其他三個(gè)沖程是消耗動(dòng)力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個(gè)問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這樣又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足。現(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動(dòng)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(dòng)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。