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[編輯本段]簡介: w1 @+ I- p; r& [+ P& J
發(fā)動(dòng)機(jī)（英文：Engine），又稱為引擎，是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能的機(jī)器，通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)器能的稱謂電動(dòng)機(jī)）有時(shí)它既適用于動(dòng)力發(fā)生裝置,也可指包括動(dòng)力裝置的整個(gè)機(jī)器.比如汽油發(fā)動(dòng)機(jī),航空發(fā)動(dòng)機(jī).
2 _9 d& Z8 H* z* b! h[編輯本段]歷史
5 _ b2 g7 S) H1 [/ G y 發(fā)動(dòng)機(jī)最早誕生在英國，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的概念也源于英語，它的本義是指那種“產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)械裝置”。隨著科技的進(jìn)步，人們不斷地研制出不同用途多種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是，不管哪種發(fā)動(dòng)機(jī)，它的基本前提都是要以某種燃料燃燒來產(chǎn)生動(dòng)力。所以，以電為能量來源的電動(dòng)機(jī)，不屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的范疇。
2 P) c. f9 d3 d, V 回顧發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，它經(jīng)歷了外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩個(gè)發(fā)展階段。! C! n/ n& e, A
所謂外燃機(jī)，就是說它的燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的外部燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)就是一種典型的外燃機(jī)，當(dāng)大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時(shí)，高壓便產(chǎn)生了，然后這種高壓又推動(dòng)機(jī)械做功，從而完成了熱能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)變。9 ~- j- b# P& i& {: f3 B
明白了什么是外燃機(jī)，也就知道了什么是內(nèi)燃機(jī)。這一類型的發(fā)動(dòng)機(jī)與外燃機(jī)的最大不同在于它的燃料在其內(nèi)部燃燒。內(nèi)燃機(jī)的種類十分繁多，我們常見的汽油機(jī)、柴油機(jī)是典型的內(nèi)燃機(jī)。我們不常見的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)上裝配的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)也屬于內(nèi)燃機(jī)。不過，由于動(dòng)力輸出方式不同，前兩者和后兩者又存在著巨大的差異。一般地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。當(dāng)然有些汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀(jì)錄的目的，也在汽車上裝用過噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，但這總是很特殊的例子，并不存在批量生產(chǎn)的適用性。, L. C; d9 a9 K" B* ~9 ]
此外還有燃?xì)廨啓C(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)是燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)?，利用燃?xì)獾母邏和苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)，從而輸出動(dòng)力。燃?xì)廨啓C(jī)使用范圍很廣，但由于很難精細(xì)地調(diào)節(jié)輸出的功率，所以汽車和摩托車很少使用燃?xì)廨啓C(jī)，只有部分賽車裝用過燃?xì)廨啓C(jī)。1 e B o5 y% B
人類的智慧是無窮無盡的，各種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)不斷地被研制出來，但是，出于安全操控的需要，到目前為止，我們可愛的摩托車還只有一種選擇——往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
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! I' |: q% D) W8 a3 f* T$ P 首先來看看最常見的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)———發(fā)動(dòng)機(jī)排量。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是發(fā)動(dòng)機(jī)各汽缸工作容積的總和，一般用升(L)表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的氣體容積，又稱為單缸排量，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動(dòng)機(jī)排量是非常重要的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動(dòng)機(jī)的大小，發(fā)動(dòng)機(jī)的許多指標(biāo)都同排氣量密切相關(guān)。一般來說，排量越大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率越大。; m' j( ?! R2 ?* q1 z$ |5 ]
了解了排量，我們再來看發(fā)動(dòng)機(jī)的其他常見參數(shù)。很多初級車友都反映經(jīng)常在汽車資料的發(fā)動(dòng)機(jī)一欄中見到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字樣，想弄明白究竟是什么意思。這些都表示發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。) V: }% x4 S, h5 K
一般說來，排量1升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)常用3缸，例如0.8升的奧拓和福萊爾轎車。排量1升至2.5升一般為4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，常見的經(jīng)濟(jì)型轎車以及中檔轎車發(fā)動(dòng)機(jī)基本都是4缸。3升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為6缸，比如排量3.0升的君威和新雅閣轎車。2 j0 c- X% v. `& X, a
排量4升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為8缸，比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700。排量5.5升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)一般用12缸發(fā)動(dòng)機(jī)，例如排量6升的寶馬760Li就采用V12發(fā)動(dòng)機(jī)。在同等缸徑下，通常缸數(shù)越多排量越大，功率也就越高；而在發(fā)動(dòng)機(jī)排量相同的情況下，缸數(shù)越多，缸徑越小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就可以提高，從而獲得較大的提升功率。7 H( s3 Z- R# c
以上是有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)的知識，下面我們接著了解“汽缸排列形式”這個(gè)重要參數(shù)。一般5缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸多采用直列方式排列，常見的多數(shù)中低檔轎車都是L4發(fā)動(dòng)機(jī)，即直列4缸。另外，也有少數(shù)6缸發(fā)動(dòng)機(jī)采用直列方式排列。. y; g; }" F, i k4 n
直列發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體成一字排開，缸體、缸蓋和曲軸結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛，缺點(diǎn)則是功率較低。一般1升以下的汽油機(jī)多采用直列3缸，1至2.5升的汽油機(jī)多采用直列4缸，有的四輪驅(qū)動(dòng)汽車采用直列6缸，因?yàn)槠鋵挾刃?，可以在旁邊布置增壓器等設(shè)施，例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)。' y, K! a$ r3 B/ |4 ?
另據(jù)專業(yè)人士介紹，直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)平衡較好，振動(dòng)相對較小，所以也為一些中、高級轎車所采用。6到12缸的發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用V形排列，其中V10發(fā)動(dòng)機(jī)主要裝在賽車上。V形發(fā)動(dòng)機(jī)長度和高度尺寸小，布置起來非常方便。一般認(rèn)為V形發(fā)動(dòng)機(jī)是比較高級的發(fā)動(dòng)機(jī)，因而成為轎車級別的標(biāo)志之一。6 B- H0 @/ h1 p
V8發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造成本很高，所以使用的較少，V12發(fā)動(dòng)機(jī)過大過重，只有極個(gè)別的高級轎車采用，比如上面提到的寶馬760Li。而大眾公司近來還新開發(fā)出了W型發(fā)動(dòng)機(jī)，有W8和W12兩種，即汽缸分四列錯(cuò)開角度布置，形體緊湊，大眾的頂級轎車輝騰就有一款采用了排量6.0升的W12發(fā)動(dòng)機(jī)。' I6 W" H4 J, S- m( [, h
[編輯本段]結(jié)構(gòu)4 S& j+ r3 d. e; G0 r6 ~$ |
機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。) s( g3 l8 P# z) r! s
一. 氣缸體3 G7 H, u/ T/ b
水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體——曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤滑油道等。
3 Y1 }4 I6 W$ {4 [' {1 z 氣缸體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。
0 o5 d& [) j% ], @) {! u$ n/ S (1) 一般式氣缸體其特點(diǎn)是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差( ]& d v; _; g/ i0 c7 A7 p# x
(2) 龍門式氣缸體其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的機(jī)械負(fù)荷；但其缺點(diǎn)是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。
3 K- W' O/ i- v+ m (3) 隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動(dòng)軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好，但其缺點(diǎn)是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。
3 C: C* S% O5 I8 J' n/ m7 Z* t 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。
+ h+ X* \# M$ [+ p 現(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，對于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響，并關(guān)系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式，V型和對置式三種。& ~9 A3 A: f- v) G4 }
(1) 直列式5 W. n$ N# k' S+ z |
發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，但發(fā)動(dòng)機(jī)長度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多采用單列式。例如捷達(dá)轎車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用這種直列式氣缸體。有的汽車為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，把發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜一個(gè)角度。
, ?4 i% r8 b$ ~ (2) V型
9 y5 w; d9 E, L; |- F$ u 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°，稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比，縮短了機(jī)體長度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。
$ Q1 M+ L0 Q3 p; h (3) 對置式8 T7 H. E/ i& l& [( `
氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角 γ＝180°，稱為對置式。它的特點(diǎn)是高度小，總體布置方便，有利于風(fēng)冷。這種氣缸應(yīng)用較少。" h+ @9 \+ Z1 i% v7 C: v t
氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對材料要求高，成本高。如果將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套)，然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣，氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成，氣缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時(shí)，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。# s" P T9 R& A6 w
干式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與冷卻水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為1～3mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度和剛度都較好，但加工比較復(fù)雜，內(nèi)、外表面都需要進(jìn)行精加工，拆裝不方便，散熱不良。- ]) A, x3 }3 B
濕式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為5～9mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常只需要精加工內(nèi)表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。% b. \# i! O# B
二.曲軸箱
: {/ |, z) g# Z Q. T/ D 氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼圖（圖2-6）。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?br />
% I: K' C8 E0 a 三. 氣缸蓋! d0 N, |/ S: T+ g9 f$ x/ i
氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。9 i4 }* |' E. d: |
缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門，還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。
t! A4 M( G$ J 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。
2 H, v) D. i2 {$ J8 j ? 氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大，由于汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的燃燒室主要在氣缸蓋上，而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機(jī)的燃燒室，而柴油機(jī)的燃燒室放在柴油供給系里介紹。$ s' t4 R- b) t5 b
汽油機(jī)燃燒室常見的三種形式。: t$ v# w* j: a7 j4 g. _
(1) 半球形燃燒室/ E* v& t' u2 |2 j4 }+ V" j
半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散熱少，熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門雙行排列，進(jìn)氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。" H8 O+ L; ~& w
(2) 楔形燃燒室
4 |, }; M; i1 b7 F 楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運(yùn)動(dòng)，有利于提高混合氣的混合質(zhì)量，進(jìn)氣阻力小，提高了充氣效率。氣門排成一列，使配氣機(jī)構(gòu)簡單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長些，切諾基轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種形式的燃燒室。# t7 q) Q6 U8 Z. r
(3) 盆形燃燒室
9 V5 }7 B% h2 V 盆形燃燒室，氣缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門直徑易受限制，進(jìn)、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達(dá)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用盆形燃燒室。
: B6 _) G4 X3 n5 V- A9 { 四. 氣缸墊9 ^/ V- e8 E' ^- A$ o# V
氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。
' v i# S( q5 U, ]7 T. ` 氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時(shí)要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應(yīng)用較多的是銅皮——棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊，由于銅皮——棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時(shí)較之石棉不易變形。有的發(fā)動(dòng)機(jī)還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。
6 S1 t3 w4 W2 a' z+ e 安裝氣缸墊時(shí)，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊。其次要嚴(yán)格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時(shí)，必須由中央對稱地向四周擴(kuò)展的順序分2～3次進(jìn)行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。/ Q& x% h, |7 s% m8 J9 c- s* @9 P
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發(fā)表于 2009-4-2 20:40:15
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