汽車發(fā)動機的研究進展

汽車發(fā)動機的研究進展

發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能的機器。其功用是將液體或氣體的化學(xué)能通過燃燒后轉(zhuǎn)化為熱能，再把熱能通過膨脹轉(zhuǎn)化為機械能并對外輸出動力。汽車的動力來自發(fā)動機。發(fā)動機是汽車的心臟，影響汽車的動力性，經(jīng)濟性。發(fā)動機—汽車的心臟目錄1.發(fā)動機的歷史發(fā)展2.發(fā)動機的結(jié)構(gòu)組成3.發(fā)動機的分類4.發(fā)動機的工作原理5.發(fā)動機的未來發(fā)展發(fā)動機的歷史發(fā)展1770年，居紐制作了第一輛三輪蒸汽機車1876年，德國人奧托發(fā)明了往復(fù)活塞式四沖程汽油機1892年，德國工程師狄塞爾發(fā)明了壓燃式發(fā)動機（即柴油機）1926年，瑞士人布希提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發(fā)動機排出的廢氣能量來驅(qū)動壓氣機，給發(fā)動機增壓1967年，德國博世公司推出由電子計算機控制的汽油噴射系統(tǒng)（ElectronicFuelInjection，EFI）1971年，第一臺熱氣發(fā)動機——斯特林機的公共汽車已開始運行1977年，在美國芝加哥召開了第一次國際電動汽車會議1978年，日本研究成功復(fù)合動力汽車，即內(nèi)燃機——電力汽車1979年—現(xiàn)在，各種新能源車，各種汽車新技術(shù)涌現(xiàn)發(fā)動機的結(jié)構(gòu)組成

曲柄連桿機構(gòu)

兩大機構(gòu)發(fā)配氣機構(gòu)動冷卻系統(tǒng)機潤滑系統(tǒng)

五大系統(tǒng)

點火系統(tǒng)

燃料供給系統(tǒng)

啟動系統(tǒng)電控發(fā)動機組成是由兩大機構(gòu)，五大系統(tǒng)組成。按照所用燃料分類：內(nèi)燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。按照行程分類：內(nèi)燃機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)燃機和二沖程內(nèi)燃機。按照氣缸排列方式分類：內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分直列式L型，V型，W型和水平對置H型。如果兩列之間的夾角<180°（一般為60°）稱為V型發(fā)動機，若兩列之間的夾角=180°稱為水平對置發(fā)動機。如果把氣缸排成四列，就是W型發(fā)動機。（“L4””H6””V8””W12”)按照氣缸數(shù)目分類：內(nèi)燃機按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。發(fā)動機的分類L型

水平對置H型V型發(fā)動機的工作原理上止點下止點燃燒室容積工作容積總?cè)莘e（排氣量）

壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值。發(fā)動機的工作原理

四沖程汽油機工作原理四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。進氣沖程氣門開啟，活塞下行，氣缸內(nèi)壓力下降，由汽油和空氣組成的新鮮混合氣，從進氣門進入氣缸。壓縮過程進氣門關(guān)閉（排氣門未開），活塞上行，新鮮混合氣在密閉的氣缸里被壓縮到燃燒室。燃燒膨脹行程壓縮行程即將終止，活塞快到上止點前，火花塞點火，新鮮混合氣燃燒，氣體壓力溫度升高，當(dāng)活塞越過上止點后，燃燒的高壓氣體推動活塞向下，轉(zhuǎn)動曲軸對外作功。排氣行程排氣門開啟，活塞從下止點向上止點運行，將燃燒做功后的廢氣從排氣門排出，完成一個工作循環(huán)，然后再從進氣行程開始進行下一個工作循環(huán)。發(fā)動機的工作原理（1）壓縮沖程活塞自下止點向上移動，三個氣孔同時被關(guān)閉后，進入氣缸的混合氣被壓縮；在進氣孔露出時，可燃混合氣流入曲軸箱。（2）燃燒膨脹沖程活塞壓縮到上止點附近時，火花塞點燃可燃混合氣，燃氣膨脹推動活塞下移作功。這時進氣孔關(guān)閉，密閉在曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣被壓縮；當(dāng)活塞接近下止點時排氣孔開啟，廢氣沖出；隨后換氣孔開啟，受預(yù)壓的可燃混合氣沖入氣缸，驅(qū)除廢氣，進行換氣過程。二沖程汽油機的工作原理二沖程發(fā)動機的優(yōu)缺點優(yōu)點：輕便，簡易，制造成本低廉。二沖程發(fā)動機另外還有將雙倍的動力裝進同一空間內(nèi)的潛力，因為每一回轉(zhuǎn)它有雙倍的動力沖程。缺點：二沖程發(fā)動機無法像四沖程發(fā)動機那樣可持續(xù)使用那么長時間，潤滑油非常昂貴，燃油消耗率高，產(chǎn)生很多污染。發(fā)動機的未來發(fā)展

由于石油短缺和環(huán)保的雙重壓力，整車及發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)紛紛投入巨資進行各種高燃效、低能耗、低排放發(fā)動機的研發(fā)，因此，節(jié)能環(huán)保型的發(fā)動機將成為未來大發(fā)展趨勢。

優(yōu)化發(fā)動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用多種技術(shù)組合。如電控噴射技術(shù)、廢氣循環(huán)技術(shù)、多氣門技術(shù)、廢氣旁通技術(shù)和高效增壓中冷技術(shù)等等提高燃油的熱效率，改善汽車的動力性并降低有害氣體、有害微粒的排放。

新能源汽車發(fā)動機。新能源汽車包括混合動力汽車、燃料電池汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等，其廢氣排放量比較低，符合節(jié)能環(huán)保的要求。生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發(fā)揮重要的作用。先進柴油機，渦輪增壓發(fā)動機，燃氣汽車、生物燃料汽車等

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曲柄連桿機構(gòu)的作用是提供燃燒場所，把燃料燃燒后產(chǎn)生的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，不斷輸出動力。（1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩（2）將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動（3）把燃燒作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向工作機械輸出機械能.

配氣機構(gòu)的作用是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和點火順序的要求，定時開啟和關(guān)閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮充量得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出；在壓縮與作功行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機而言是汽油和空氣的混合氣，對于柴油機而言是純空氣。兩大機構(gòu)冷卻系統(tǒng)的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。發(fā)動機的冷卻系有風(fēng)冷和水冷之分。以空氣為冷卻介質(zhì)的冷卻系稱為風(fēng)冷系；以冷卻液為冷卻介質(zhì)的冷卻系稱為水冷系。風(fēng)冷系：利用氣流使散熱片的熱量散到大氣中水冷系：通過冷卻水的不斷循環(huán)，從發(fā)動機水套中吸收多余的熱量，并散發(fā)到大氣中五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)的功用就是在發(fā)動機工作時連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠、溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C油輸送到全部傳動件的摩擦表面，并在摩擦表面之間形成油膜，實現(xiàn)液體摩擦。從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機件磨損，以達到提高發(fā)動機工作可靠性和耐久性的目的。五大系統(tǒng)點火系統(tǒng)在引擎運轉(zhuǎn)時所扮演的角色是在任何引擎轉(zhuǎn)速及不同的引擎負(fù)荷下，均能在適當(dāng)?shù)臅r機提供足夠的電壓，使火花塞能產(chǎn)生足以點燃汽缸內(nèi)混合氣的火花，讓引擎得到最佳的燃燒效率。汽油引擎屬于火花點火引擎，而柴油引擎則屬于壓縮點火引擎。五大系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)汽油機燃料供給系的任務(wù)是將汽油經(jīng)過霧化和蒸發(fā)(汽化)并和空氣按一定比例均勻混合成可燃混合氣，再根據(jù)發(fā)動機各種不同工況的要求，向發(fā)動機氣缸內(nèi)供給不同質(zhì)(即不同濃度)和不同量的可燃混合氣，以便在臨近壓縮終了時點火燃燒而放出熱量燃氣膨脹作功，最后將氣缸內(nèi)廢氣排至大氣中。目前汽油機的燃料供給系有：化油器式燃料供給系；汽油噴射式燃料供給系；液化石油氣燃料供給系以及其它混合燃料供給系統(tǒng)等。化油器式燃料供給系是汽油機傳統(tǒng)的供給系仍在廣泛應(yīng)用，而汽油噴射式燃料供給系在汽油機上的使用已經(jīng)普及。五大系統(tǒng)發(fā)動機的啟動系統(tǒng)要使發(fā)動機