汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造原理

PAGEPAGE2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理MotorcarenginestructureandPrinciple摘要汽車整體技術(shù)日新月異，而作為汽車的心臟——發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步顯得更受關(guān)注。如今介紹一輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),在用料上往輕量化的方向發(fā)展，全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)目前的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛；汽車的污染也是不可避免，于是新能源技術(shù)—綠色汽車成為成為發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)的最好體現(xiàn)，回顧一下發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史或許更能理解這一百多年來汽車技術(shù)所發(fā)生的巨大變革。通過閱讀關(guān)于汽車類書籍關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)知識(shí)，查找網(wǎng)上相關(guān)知識(shí)讓我在這個(gè)月內(nèi)完成了汽車制造與裝調(diào)的畢業(yè)論文。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是每個(gè)汽車的心臟，只有心臟健康，汽車才可以自由地行駛在各種工況下，這篇文章就是讓我們更好的了解發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、原理以及未來的發(fā)張趨勢(shì)，例如：汽油機(jī)的做功行程，(1)吸氣行程活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340～400K。(2)壓縮沖程時(shí)，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)閉?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°?；钊弦茣r(shí)，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)800～2000kPa，溫度達(dá)600～750K。(3)做功行程當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。在做功沖程，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。4)排氣沖程時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。最后還添加了最幾年的熱點(diǎn)問題汽車新能源問題。我相信中國(guó)在未來的幾年內(nèi)汽車發(fā)展會(huì)走上頂峰。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng) 原理 分類汽車SummaryTheautomobileoveralltechnologychangeswitheachnewday,butappearsastheautomobileheart--enginetechnologyprogressreceivespaysattention。Nowintroducedwhenanautomobileengine,developsontheneededmaterialstowardthelightweightdirection,theentirealuminumengineatpresentapplicationalreadyextremelywaswidespread;Theautomobilepollutionalsoisinevitable,thereforeperhapsthenewenergytechnology-greenautomobileintotheenginethetrendofdevelopmentwellmanifest,reviewstheenginethehistorytobeabletounderstandthis100formanyyearsautomobiletechnologyhasoccurredhugetransformation。Througheadingabouttheautomobileclassbooksabouttheengineelatedknowledge,searchedonthenettobeconnectedtheknowledgetoletmecompletethegraduationthesisinthismonthwhichtheautomobilemanufactureandtheattiremoved.Themotorcarengineiseachautomobileheart,onlythenthehearthealth,theautomobileonlythenmaygofreelyundereachkindofoperatingmode,thisarticlewillbeletswebetterunderstandingenginethestructure,theprincipleaswellasthefuturesendsopensthetendency，F(xiàn)orexample:Gasolineengineactingtravelingschedule，1)Thesuctionstrokepistonmovesunderthecrankimpetusbythetopdeadcentertothebottomdeadcenter.Thistimeairintakevalveopening,exhaustgateclosure,crankrotation180°.Entersinthecylindertheinflammablemixturetemperature,asaresultofhightemperaturecomponentsandsoontheairfeeder,cylinderwall,pistoncrown,tirevalveandcombustionchamberwallheatingsaswellaselevates340~400Kwiththeresidualgasmix.2)Whencompressionstroke,enters,theexhaustgatealsocloses.Thepistonstopsupwardlyfromthebottomdeadcenterthemovement,thecrankrotation180°.Onthepistonafterashortwhile,thepistondisplacementgraduallyreduces,afterinthecylindermixesmistreatsthecompressionthepressureandthetemperatureelevatesunceasingly,whenarrivesthecompressionendpoint,itspressurepcmayreach800~2000kPa,thetemperaturereaches600~750K.3)Whenactingtravelingschedulepistonclosetopdeadcenter,lightstheinflammablemixturebytheigniterplug,mixtureairburningreleasesthemassiveheatenergies,causesinthecylinderthegaspressureandthetemperaturerapidenhancement.Thehightemperaturehighpressurefuelgasimpetuspistonstopsdownwardfromthetopdeadcenterthemovement,andthroughcranklinkmotiongearforeignoutputmechanicalenergy.Intheactingstroke,theairintakevalve,theexhaustgateclose,crankrotation180°.4)Whenexhauststhestroke,exhaustgateopening,theairintakevalvestillshutdown,thepistonstoppedupwardlyfromthebottomdeadcenterthemovement,thecrankrotation180°.Finallyalsoincreasedseveralyearhottopicautomobilenewenergyquestion.IbelievedChinatheautomobiledevelopmentwillbeabletostepontothecrestinfutureseveralyears.Keyword:enginesystemelementscategoriseautomobile目錄第一章.發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介……………71.1汽車的總體構(gòu)造及發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造…………………71.2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的概述及其工作原理…………………111.2.2.四沖程汽油機(jī)工作原理…………121.2.2.四沖程柴油機(jī)工作原理…………141.2.2.二沖程柴油機(jī)工作原理…………151.2.2.二沖程柴油機(jī)工作原理…………161.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的分類………171.4發(fā)動(dòng)機(jī)的常用術(shù)語………18第二章.發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史…………192.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史……………19第三章.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)到當(dāng)今…………………233.1電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)用………………23第四章.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的未來……………………244.1綠色汽車—發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的新趨勢(shì)…………………24結(jié)束語………………26參考文獻(xiàn)……………27致謝…………………28第一章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介1.1汽車的總體構(gòu)造及發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造汽車通常由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備4部分組成。典型的汽車總體構(gòu)造如圖0-1所示。圖0-1汽車的總體結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是使輸進(jìn)氣缸的燃料燃燒而發(fā)出動(dòng)力。現(xiàn)代汽車廣泛應(yīng)用往復(fù)2活塞式內(nèi)燃機(jī)，它一般由機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用）、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。底盤接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，式汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并保證汽車按照駕駛員的操作正常行駛。底盤由：傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)組成。車身是駕駛員的工作場(chǎng)所，也是轉(zhuǎn)載乘客和貨物的地方。它包括車前板制件（俗稱車頭）、車身本體、還包括貨車的駕駛室和貨箱以及某些汽車上的專用作業(yè)設(shè)備。電氣設(shè)備包括電源組、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)、汽車照明和信號(hào)裝置、儀表、導(dǎo)航系統(tǒng)、電視、音響、電話等電子設(shè)備、微處理機(jī)、中央計(jì)算機(jī)及各種人工智能的操作裝置等。我們所要講的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)極為復(fù)雜的機(jī)器。為了實(shí)現(xiàn)其由熱能到機(jī)械能動(dòng)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)也為了達(dá)到優(yōu)異的性能指標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)包含許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)如圖0-2。這些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的構(gòu)造和組成，又隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的用途、生產(chǎn)廠家的不同而千差萬別。但就其整體結(jié)構(gòu)而言，卻都是由機(jī)體組、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)和有害排放物控制裝置等組成。如果是汽油機(jī)還包括點(diǎn)火系統(tǒng)。若為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，則還應(yīng)有增壓系統(tǒng)。圖0-2發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。組成：由汽缸體、汽缸蓋、活塞、連桿曲軸和飛輪等機(jī)件組成。功能：曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動(dòng)。2、配氣機(jī)構(gòu)組成：由氣門、氣門彈簧、凸輪軸、挺桿、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組件等組成。功能：配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過程，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過程進(jìn)、排氣門的開閉由凸輪軸控制。凸輪軸由曲軸通過齒形帶或齒輪或鏈條驅(qū)動(dòng)。進(jìn)、排氣門和凸輪軸以及其他一些零件共同組成配氣機(jī)構(gòu)3、燃料供給系統(tǒng)組成：化油器式由汽油箱、汽油泵、汽油濾清器等組成。電控燃油噴射式由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。功能：汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。4、點(diǎn)火系統(tǒng)組成：傳統(tǒng)式由蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線圈、斷電器、火花塞等組成。普通式和傳統(tǒng)式點(diǎn)火系統(tǒng)類似，只是用電子元件取代了斷電器。電子點(diǎn)火式全部是全電子點(diǎn)火系統(tǒng)，完全取消了機(jī)械裝置，由電子系統(tǒng)控制點(diǎn)火時(shí)刻，包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線圈、火花塞和電子控制系統(tǒng)等。功能：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。5、冷卻系統(tǒng)組成：水冷式由水套、水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器等組成。風(fēng)冷式由風(fēng)扇和散熱片等組成。功能：冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。6、潤(rùn)滑系統(tǒng)組成：由機(jī)油泵、集濾器、限壓閥、油道、機(jī)油濾清器等組成。功能：潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。7、起動(dòng)系統(tǒng)組成：由起動(dòng)機(jī)及其附屬裝置組成。功能：要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。1.2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的概述及其工作原理我們以單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為例，講解一下汽油機(jī)的工作原理。氣缸內(nèi)裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接。活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過連桿推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了吸入新鮮氣體和排出廢氣，設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門?；钊旊x曲軸中心最遠(yuǎn)處，即活塞最高位置，稱為上止點(diǎn)?；钊敳侩x曲軸中心最近處，即活塞最低位置，稱為下止點(diǎn)。上、下止點(diǎn)間的距離稱為活塞行程，曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離稱為曲軸半徑?；钊孔咭粋€(gè)行程相應(yīng)于曲軸轉(zhuǎn)角180°。對(duì)于氣缸中心線通過曲軸中心線的發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞行程等于曲柄半徑的兩倍?；钊麖纳现裹c(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的工作容積或發(fā)動(dòng)機(jī)排量，用符號(hào)VL表示。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力源，是汽車的心臟。簡(jiǎn)單講發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將汽油(柴油)的熱能，通過在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹時(shí)，推動(dòng)活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這是發(fā)動(dòng)機(jī)最基本的原理。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性質(zhì)，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)上有差異。1.2.1.四沖程汽油機(jī)工作原理汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。(1)吸氣行程活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在活塞移動(dòng)過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進(jìn)氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，進(jìn)氣終點(diǎn)汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0p，即pa=(0.80～0.90)0p。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340～400K。(2)壓縮行程壓縮沖程時(shí)，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)閉。活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°?；钊弦茣r(shí)，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)800～2000kPa，溫度達(dá)600～750K。為使吸入氣缸內(nèi)可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過程。在這個(gè)過程中，進(jìn)、排氣門全部關(guān)閉，曲軸推動(dòng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)行程稱為壓縮行程。壓縮終了時(shí)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)，活塞上方形成很小空間，稱為燃燒室。壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比，以ε表示：壓縮比愈大，在壓縮終了時(shí)混合氣的壓力和溫度便愈高，，燃燒速度也愈快，因而發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率愈大，經(jīng)濟(jì)性愈好。但壓縮比過大時(shí)，不僅不能進(jìn)一步改善燃燒情況，反而會(huì)出現(xiàn)爆燃和表面點(diǎn)火等不正常燃燒現(xiàn)象。爆燃是由于氣體壓力和溫度過高，在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃造成的一種不正常燃燒。爆燃時(shí)火焰以極高的速率向外傳播，甚至在氣體來不及膨脹的情況下，溫度和壓力急劇升高。同時(shí)，還會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面點(diǎn)火是由于燃燒室內(nèi)熾熱表面與熾熱處（如排氣門頭，火花塞電極，積炭處）點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒（也稱為熾熱點(diǎn)火或早燃）。表面點(diǎn)火發(fā)生時(shí)，也伴有強(qiáng)烈的敲擊聲（較沉悶），產(chǎn)生的高壓會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)件負(fù)荷增加，壽命降低。(3)做功行程當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力Pz達(dá)3000～6000kPa，溫度TZ達(dá)2200～2800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1200～1500K。在做功沖程，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在這個(gè)行程中，進(jìn)、排氣門仍舊關(guān)閉。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，裝在氣缸蓋上的火花塞即發(fā)出電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚獗蝗紵螅懦龃罅康臒崮?，因此，燃?xì)獾膲毫蜏囟妊杆僭黾樱苓_(dá)到的最高壓力約為3-5Mpa，相應(yīng)的溫度則為2200-2800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械能，除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而外，其余即用于對(duì)外作功。(4)排氣行程可燃混合氣燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排除，以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。排氣沖程時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。排氣門開啟時(shí)，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點(diǎn)r點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr=(1.05～1.20)p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=900～1100K?；钊\(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。1.2.2.四沖程柴油機(jī)工作原理四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機(jī)以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)壓燃著火，也叫壓燃式點(diǎn)火，其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)有所不同.(1)進(jìn)氣行程進(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。(2)壓縮行程由于壓縮的工質(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750～1000K，大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。(3)做功行程當(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)5000～9000kPa，最高溫度達(dá)1800～2000K。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)。(4)排氣行程柴油機(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Try=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)。1.2.3.二沖程汽油機(jī)的工作原理：二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)也包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)過程，但它是在活塞往復(fù)兩個(gè)行程內(nèi)完成的。(1)第一行程?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)活塞上行至關(guān)閉換氣孔和排氣孔時(shí)，已進(jìn)入氣缸的可燃混合氣被壓縮，活塞繼續(xù)上移至上止點(diǎn)時(shí)，壓縮結(jié)束。與此同時(shí)，活塞上行時(shí)，其下方曲軸箱內(nèi)形成一定真空度。當(dāng)活塞上行至進(jìn)氣孔開啟時(shí)，新鮮的可燃混合氣被吸入曲軸箱，至此，第一行程結(jié)束。(2)第二行程。活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣。燃燒形成的高溫、高壓氣體推動(dòng)活塞下行作功。當(dāng)活塞下行到關(guān)閉進(jìn)氣孔后，曲軸箱內(nèi)的混合氣被預(yù)壓縮；活塞繼續(xù)下行至排氣孔開啟時(shí)，燃燒后廢氣靠自身壓力經(jīng)排氣孔排出；緊接著，換氣孔開啟，曲軸箱內(nèi)經(jīng)預(yù)壓的混合氣進(jìn)入氣缸，并排除氣缸內(nèi)殘余廢氣。這一過程稱換氣過程，它將一直延續(xù)到下一行程活塞再上行關(guān)閉換氣孔和排氣孔為止?；钊滦械较轮裹c(diǎn)時(shí)，第二行程結(jié)束。由上兩個(gè)行程可知：第一行程時(shí)，活塞上方進(jìn)行換氣、壓縮，活塞下方進(jìn)行進(jìn)氣；第二行程時(shí)，活塞上方進(jìn)行作功、換氣，活塞下方預(yù)壓混合氣。換氣過程跨越二個(gè)行程。1.2.4.二行程柴油機(jī)的工作原理二行程柴油機(jī)和二行程汽油機(jī)工作類似，所不同的是，柴油機(jī)進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣，而是純空氣。例如帶有掃氣泵的二行程柴油機(jī)工作過程如下：第一行程：活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，行程開始前不久，進(jìn)氣孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣孔被關(guān)閉，排氣門也關(guān)閉，空氣受到壓縮，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內(nèi)壓力增大。第二行程：活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外作功，當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí)，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內(nèi)壓力降低，進(jìn)氣孔開啟，進(jìn)行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞活塞的主要作用是承受氣缸中氣體壓力并通過活塞銷和連桿傳給曲軸。此外，活塞還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室，由于活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，承受很高的熱負(fù)荷；活塞還承受周期性變化的的氣體壓力和慣性力的作用，因此要求活塞應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量盡可能小，導(dǎo)熱性能要好，要有良好的耐熱性、耐磨性，溫度變化時(shí)，尺寸及形狀的變化要小。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)目前廣泛采用的活塞材料是鋁合金，有的柴油機(jī)上也采用合金鑄鐵或耐熱鋼制造活塞?；钊幕窘Y(jié)構(gòu)可分為頂部、頭部和裙部三個(gè)部分。（1）.活塞頂部。活塞頂部是燃燒室的組成部分，用來承受氣體壓力。根據(jù)不同的目的和要求，活塞頂部制成各種不同的形狀：常見的有平頂活塞、、凸頂活塞、凹頂活塞及成型頂活塞。(2)活塞頭部。活塞頭部是活塞環(huán)槽以上的部分。其主要作用是承受氣體壓力，并傳給連桿；與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的密封；將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁?；钊^部切有若干道用以安裝活塞環(huán)的環(huán)槽。汽油機(jī)活塞一般有3～4道環(huán)槽，上面2～3道用以安裝氣環(huán)，下面一道用以安裝油環(huán)。在油環(huán)槽底面上鉆有若干徑向小孔，以使被油環(huán)從氣缸壁上刮下來的多余機(jī)油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。(3)活塞裙部。活塞環(huán)槽以下的部分稱為活塞裙部。其作用是引導(dǎo)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并承受側(cè)壓力。直列式氣缸體氣缸體與上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體－曲軸箱，簡(jiǎn)稱氣缸體。氣缸體上部有一個(gè)或數(shù)個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)作導(dǎo)向的圓柱形空腔，稱為氣缸；下部為支撐曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體，并由它來保持發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)動(dòng)件相互之間的準(zhǔn)確位置關(guān)系。為了使氣缸散熱，在氣缸外部制有水套（水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)）或散熱片（風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)）。在上曲軸箱有前后壁和中間隔板，其上制有主軸承座孔，有的發(fā)動(dòng)機(jī)還制有凸輪軸軸承座孔。為了這些軸承的潤(rùn)滑，在側(cè)壁上鉆有主油道，前后壁和中間隔板上鉆有分油道。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列常見的有單列式和雙列式兩種形式：?jiǎn)瘟惺剑ㄖ绷惺剑┌l(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置。但為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜甚至水平的。雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)左、右兩列氣缸中心線的夾角γ＜180°者稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī)。1.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的分類按活塞運(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)。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)、可變氣門（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)和電噴發(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)好。1.4發(fā)動(dòng)機(jī)的常用術(shù)語1、上止點(diǎn)活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為上止點(diǎn)。2、下止點(diǎn)活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點(diǎn)。3、活塞行程活塞從一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)的距離，即上、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對(duì)應(yīng)一個(gè)活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180°4、曲柄半徑曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊谐虨榍霃降膬杀?，即S=2R。5、氣缸工作容積活塞從一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所掃過的容積，稱為氣缸工作容積。一般用Vh表示：式中：D－氣缸直徑，單位mm；S－活塞行程，單位mm；6、氣缸總?cè)莘e活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用Va表示，顯而易見，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即Va＝Vc＋Vh。7、發(fā)動(dòng)機(jī)排量多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。一般用VL表示：VL=Vhi式中：Vh－氣缸工作容積；i－氣缸數(shù)目。8、壓縮比是發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用ε表示。式中：Va－氣缸總?cè)莘e；Vh－氣缸工作容積；Vc－燃燒室容積；通常汽油機(jī)的壓縮比為6～10，柴油機(jī)的壓縮比較高，一般為16～22。9、工作循環(huán)每一個(gè)工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣過程，即完成進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)過程叫一個(gè)。第二章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史2.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史18世紀(jì)中葉，瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī)，此后人們開始設(shè)想把蒸汽機(jī)裝到車子上載人。法國(guó)的居紐是第一個(gè)將蒸汽機(jī)裝到車子上的人。1770年，居紐制作了一輛三輪蒸汽機(jī)車。這輛車全長(zhǎng)7.23米，時(shí)速為3.5公里,是世界上第一輛蒸汽機(jī)車。1771年古諾改進(jìn)了蒸汽汽車，時(shí)速可達(dá)9.5千米，牽引4-5噸的貨物。

1858年，定居在法國(guó)巴黎的里諾發(fā)明了煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并于1860年申請(qǐng)了專利。發(fā)動(dòng)機(jī)用煤氣和空氣的混合氣體取代往復(fù)式蒸汽機(jī)的蒸汽，使用電池和感應(yīng)線圈產(chǎn)生電火花，用電火花將混合氣點(diǎn)燃爆發(fā)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)有氣缸、活塞、連桿、飛輪等。煤氣機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的初級(jí)產(chǎn)品，因?yàn)槊簹獍l(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比為零。1867年，德國(guó)人奧托受里諾研制煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)的啟發(fā)，對(duì)煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了大量的研究，制作了一臺(tái)臥式氣壓煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，后經(jīng)過改進(jìn)，于1878年在法國(guó)舉辦的國(guó)際展覽會(huì)上展出了他制作的樣品。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率高，引起了參觀者極大的興趣。在長(zhǎng)期的研究過程中，奧托提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程理論，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。德國(guó)人奧姆勒和卡爾·本茨根據(jù)奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，各自研制出具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，為汽車的發(fā)展鋪平了道路。1886年被視為汽車的誕生日，那輛奔馳一直為人所津津樂道。但是其動(dòng)力單元卻實(shí)在“寒酸”：第一輛“三輪奔馳”搭載的臥式單缸二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高時(shí)速16KM每小時(shí)。這就是第一輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，那時(shí)勇敢卡爾奔馳的夫人駕駛這輛奔馳1號(hào)上坡還需要兒子推車，當(dāng)然沿途不停的熄火，轉(zhuǎn)向也不靈，回娘家100公里的路程硬是走了一整天1892年德國(guó)工程師狄塞爾發(fā)明了壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(即柴油機(jī))，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)歷史上的第二次重大突破。由于采用高壓縮比和膨脹比，熱效率比當(dāng)時(shí)其他發(fā)動(dòng)機(jī)又提高了1倍。1956年，德國(guó)人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有較大幅度的提高。1964年，德國(guó)NSU公司首次將轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在轎車上。1926年，瑞士人布希提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，給發(fā)動(dòng)機(jī)增壓。50年代后，廢氣渦輪增壓技術(shù)開始在車用內(nèi)燃機(jī)上逐漸得到應(yīng)用，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能有很大提高，成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史上的第三次重大突破。1957年，德國(guó)人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，這是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是利用內(nèi)轉(zhuǎn)子圓外旋輪線和外轉(zhuǎn)子圓內(nèi)旋輪線相結(jié)合的機(jī)構(gòu)，無曲軸連桿和配氣機(jī)構(gòu)，可將三角活塞運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它的零件數(shù)比往復(fù)活塞式汽油少40%，質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)速高、功率大。1958年汪克爾將外轉(zhuǎn)子改為固定轉(zhuǎn)子為行星運(yùn)動(dòng)，制成功率為22.79千瓦、轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分的新型旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。該機(jī)具有重要的開發(fā)價(jià)值，因而引起各國(guó)的重視。日本東洋公司（馬自達(dá)公司）買下了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的樣機(jī)，并把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在汽車上，可以說，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)生在德國(guó)長(zhǎng)在日本。如今轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)依然只是馬自達(dá)一家公司在用，如圖0-3所示。1967年德國(guó)博世公司首次推出由電子計(jì)算機(jī)控制的汽油噴射系統(tǒng)開創(chuàng)了電控技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的歷史。經(jīng)過30年的發(fā)展，以電子計(jì)算機(jī)為核心的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)已逐漸成為汽車、特別是轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置。由于電控技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)的污染物排放、噪聲和燃油消耗大幅度地降低，改善了動(dòng)力性能，成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展史上第四次重大突破。 圖0-3馬自達(dá)專用的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1971年，第一臺(tái)熱氣發(fā)動(dòng)機(jī)——斯特林機(jī)的公共汽車已開始運(yùn)行。1972年，日本本田技研工業(yè)在市場(chǎng)售出裝有復(fù)合渦流控制燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)的西維克牌轎車，打響了稀薄氣體燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的第一炮。這種發(fā)動(dòng)機(jī)是在普通發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的頂部加上一個(gè)槌狀體的副燃燒室，先將這處副燃燒室中較濃的混合氣體點(diǎn)燃，然后其火焰延燃到主燃燒室的稀薄混合氣中，使之全部燃燒做功，廢氣中的CO和HC很少，減少了有害氣體的排放1978年，日本研究成功復(fù)合動(dòng)力汽車，即內(nèi)燃機(jī)——電力汽車。1979年8月，巴西制造出以酒精為燃料的汽車——菲亞特147型和帕薩特型轎車，及“小甲蟲”汽車。巴西是現(xiàn)在世界上使用酒精汽車最多的國(guó)家。1980年，人本研制成功液態(tài)氫氣車。在后部裝有保持液態(tài)氫低溫和一定壓力的特制貯存罐。該車用85公升的液氫，行駛了400公里，時(shí)速達(dá)135公里。但目前在使用上還有困難，費(fèi)用也比油高。1980年，美國(guó)試制成功了一種鋅氯電池電動(dòng)汽車。1980年，西班牙試研制成功一種太陽能汽車。1980年，西德漢堡市西北伊策霍的一位工程師，發(fā)明了一種利用電石氣（乙炔氣）作動(dòng)力的汽車。先將電石變成氣體，然后用這種氣體燃燒推動(dòng)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車，其速度和安全性均不亞于汽油車，20公斤電石塊可以使汽車至少行駛300公里。1980年，美國(guó)開始研究“燒鋁”的汽車，這是由加州大學(xué)國(guó)立羅倫茲研究室的約翰.庫伯和埃爾文.貝倫提出的。他們?cè)O(shè)計(jì)出一種新型的電池作為汽車動(dòng)力；在氫氧化鈉的參與下，使鋁與水和空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電流。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，電動(dòng)汽車重量為1300公斤，載上司機(jī)和4名乘客，每更換一次鋁板，可行駛約5000公里，以每小時(shí)90公里的速度行駛時(shí)，每行駛20公里消耗1公斤鋁。而在相同的條件下，1公斤汽油卻只能走14.18公里。1981年，美國(guó)研制出的一種新的節(jié)約能源的風(fēng)能汽車，這輛汽車現(xiàn)在還不能全部使用風(fēng)能，而是與燃料交替使用。它是在一輛普通的轎車車頂上，裝有一臺(tái)帶有風(fēng)動(dòng)螺旋槳的空氣透平機(jī)，用以隨時(shí)為車內(nèi)裝有12V60A電池組充電。汽車行駛時(shí)，現(xiàn)以燃料發(fā)動(dòng)，當(dāng)車速達(dá)到每小時(shí)55公里時(shí)，透平機(jī)才開始工作。1982年，日本東京大學(xué)一色尚次教授，經(jīng)過多年的研究，終于成功地研制出世界上第一輛鹽水發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。該車可乘兩人，其發(fā)動(dòng)機(jī)以蒸汽為動(dòng)力，而蒸汽是通過向硫酸或蘇打等鹽類溶液里加水，發(fā)生化學(xué)加熱反應(yīng)，利用釋放出來的化學(xué)熱能燒沸鍋爐里的水而產(chǎn)生的。1983年，世界上第一輛裝備柴油陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車運(yùn)行試驗(yàn)成功。所裝發(fā)動(dòng)機(jī)是日本京都陶瓷公司研制的，其主要零部件由陶瓷制成，省去了冷卻系統(tǒng)，重量輕，節(jié)能效果顯著，在同樣條件下可比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)多走30%的路程。1984年，前蘇聯(lián)研制出一種雙重燃料汽車。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)時(shí)，首先使用汽油，然后專用天然氣。試驗(yàn)證明，這種車排污少，燃料價(jià)格便宜，每輛車每年可節(jié)省燃料費(fèi)500盧布。1984年，美國(guó)美孚石油公司的阿莫柯比化學(xué)公司，研制出了一種叫杜隆塑料的合成材料，該公司采用這一塑料成功地制造出了世界上第一臺(tái)全塑料汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，其重量只有84公斤。目前，美國(guó)的洛拉T-616GT型汽車用的就是這種全塑發(fā)動(dòng)機(jī)。1984年，澳大利亞工程師沙里許經(jīng)10年研究，花費(fèi)了1300萬美元后，研制成功了一種在功率、燃燒效率和降低污染多方面優(yōu)于四沖程內(nèi)燃機(jī)的OCP發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用壓縮空氣形成超細(xì)油滴和空氣的混合物進(jìn)入燃燒室，燃燒更為充分，從而改善了總的效果。實(shí)驗(yàn)表明，OCP發(fā)動(dòng)機(jī)的功率較等重量的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)大二倍，并且除節(jié)油25%外，廢棄污染也大大降低。1986年，日本的三洋電氣公司研制成功首輛由太陽能電池帶動(dòng)的汽車，這是全世界第一輛太陽能運(yùn)輸車。該車有3個(gè)小輪子，全長(zhǎng)2.1米，寬0.9米，凈載重量為110公斤，時(shí)速可達(dá)24公里。1994年，英國(guó)的戴維.伯恩發(fā)明了另一種風(fēng)力汽車，并已投入批量生產(chǎn)。這種被稱為風(fēng)力汽車的新設(shè)計(jì)構(gòu)思很巧妙。其驅(qū)動(dòng)裝置是兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，分別安裝在兩個(gè)前輪上。底盤上裝有一個(gè)“風(fēng)圓錐”，看上去活像個(gè)巨大的蛋卷冰淇淋。在普通汽車安裝散熱護(hù)柵處則裝著一根進(jìn)風(fēng)管，直徑為1.37米，長(zhǎng)度與車身相等，并與“風(fēng)圓錐”連接。當(dāng)汽車行駛時(shí)，空氣通過進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入“風(fēng)圓錐”連接。當(dāng)汽車行駛時(shí)，空氣通過進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入“風(fēng)圓錐”，驅(qū)動(dòng)安裝在哪里的扇形渦輪機(jī)，接著再通過內(nèi)置式發(fā)動(dòng)機(jī)講風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，貯存在蓄電池中，用來驅(qū)動(dòng)位于前輪的兩個(gè)馬達(dá)，使汽車得以行駛。第三章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)今3.1電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)用 1．電子控制噴油裝置（EFI）在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測(cè)得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。2．電子點(diǎn)火裝置（ESA）它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。除此之外，在發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有：廢氣再循環(huán)（EGR）、怠速控制（ISC）、電動(dòng)油泵、發(fā)電機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、節(jié)氣門正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)及系統(tǒng)自我診斷功能等，它們?cè)诓煌能囆蜕隙蓟蚨嗷蛏俚乇粦?yīng)用。3.智能可變氣門正時(shí)技術(shù)(VVT-I)為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳的空然比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速能得到不同的燃油供應(yīng)，豐田的智能可變氣門正時(shí)技術(shù)相當(dāng)又代表性。VVT－i系統(tǒng)由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。ECU儲(chǔ)存了最佳氣門正時(shí)參數(shù)值，曲軸位置傳感器、進(jìn)氣歧管空氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器和凸輪軸位置傳感器等反饋信息匯集到ECU并與預(yù)定參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，計(jì)算出修正參數(shù)并發(fā)出指令到控制凸輪軸正時(shí)液壓控制閥，控制閥根據(jù)ECU指令控制機(jī)油槽閥的位置，也就是改變液壓流量，把提前、滯后、保持不變等信