發(fā)動機的兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng),發(fā)動機總成包括什么
汽油機總成由兩大機構(gòu)、五大系統(tǒng)、發(fā)動機缸體部件和一些附件組成,其中兩大機構(gòu)的五大系統(tǒng)分別指曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、起動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)。發(fā)動機缸體是指氣門室蓋、氣缸體和油底殼。配件指空可調(diào)壓縮機、皮帶、機腳等。
1.曲柄連桿機構(gòu)
曲柄連桿機構(gòu)主要由活塞、活塞連桿、曲軸和飛輪組成。這種機構(gòu)的主要作用是改變機械零件的運動形式。
可燃混合物燃燒時會產(chǎn)生氣體并迅速膨脹,從而推動活塞向下運動,曲軸可以將活塞的垂直運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。就像我們踩自行車的時候,我們的腿上下運動來蹬踏板,踏板把我們腿的上下運動變成旋轉(zhuǎn)運動,然后通過鏈條齒輪傳遞給車輪。
2.氣閥
配氣機構(gòu)主要由凸輪軸、氣門、氣門彈簧、氣門油封等組成。它的主要作用是讓空氣體或混合氣在合適的時間進入或排出氣缸。另外,通過改變氣門開度,可以控制進入發(fā)動機的空氣體量。
氣門的開啟和關(guān)閉由凸輪軸控制,凸輪軸由曲軸通過正時鏈條驅(qū)動。合適的傳動比,進氣活塞下移的同時進氣門開啟,將空氣體吸入氣缸;當(dāng)壓縮沖程活塞向上移動時,進氣門關(guān)閉,從而壓縮混合氣;做功時,進排氣門關(guān)閉,膨脹的氣體只能向下推動活塞;在排氣沖程中,活塞向上運動,燃燒后的廢氣被擠出氣缸。
3.啟動系統(tǒng)。
起動系統(tǒng)由起動機、小齒輪和電磁控制機構(gòu)組成,主要作用是在發(fā)動機點火時帶動曲柄連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動。就像手扶拖拉機用手啟動,但是發(fā)動機用的是電機而不是手。
起動系統(tǒng)的小齒輪可以在起動馬達的轉(zhuǎn)軸上水平滑動。通常,這個小齒輪是縮回的。當(dāng)我們轉(zhuǎn)動鑰匙或按下點火開關(guān)時,電磁機構(gòu)會將小齒輪推出,使其與飛輪嚙合;同時,起動電機也會轉(zhuǎn)動,帶動曲軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)我們松開鑰匙或點火開關(guān)時,電磁機構(gòu)和起動電機的電源就會被切斷,小齒輪就會在彈簧力的作用下縮回。
帶曲軸的起動機轉(zhuǎn)速約為500轉(zhuǎn)/分。發(fā)動機起動后,如果不松開鑰匙或點火開關(guān),發(fā)動機以每分鐘800-1000轉(zhuǎn)的速度運轉(zhuǎn),會使起動機轉(zhuǎn)動,燒壞起動機。
4.冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)主要由水泵、水箱、膨脹壺、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、缸體水道和冷卻水組成。它有兩個作用,一是使發(fā)動機在冷啟動時快速達到工作溫度,二是防止發(fā)動機在正常工作時過熱。此外,空冷卻系統(tǒng)還負責(zé)空調(diào)和渦輪增壓器的冷卻。
水泵的作用是驅(qū)動冷卻水在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。有些發(fā)動機可能由曲軸驅(qū)動,有些可能由單個發(fā)動機驅(qū)動,有些甚至兩者都用。
水箱的作用是降低從發(fā)動機流出的高溫冷卻水的溫度。一般由散熱能力好的鋁合金制成,散熱葉片密集。水箱安裝在車頭的中網(wǎng)里,這樣汽車啟動后吹進來的風(fēng)可以帶走熱量,散熱風(fēng)扇也會一起降溫。
膨脹鍋的作用是應(yīng)對冷卻液的膨脹和收縮。當(dāng)冷卻液變熱時,其體積會增大,使冷卻系統(tǒng)的管道無法容納。此時多余的冷卻液可以流向膨脹鍋儲存。冷卻液變冷,體積又會變小,冷卻系統(tǒng)的冷卻液可能不夠用。此時膨脹鍋可以補充冷卻液。
恒溫器的作用是控制冷卻水的循環(huán)。所謂小循環(huán)是指冷卻液只在氣缸內(nèi)流動而不在水箱內(nèi)流動,而大循環(huán)是指冷卻水從氣缸流到水箱,冷卻后再流回氣缸。小循環(huán)可以減少熱量損失,幫助發(fā)動機在冷啟動時快速達到工作溫度;大循環(huán)可以帶走熱量,發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生大量熱量。如果這些熱量不能及時散發(fā),就會導(dǎo)致發(fā)動機拉缸。
(小循環(huán))
(大周期)
5.點火系統(tǒng)
現(xiàn)在的點火系統(tǒng)基本都是電控點火,所以結(jié)構(gòu)會比較簡單,只由火花塞、高壓點火線圈和ECU組成。點火系統(tǒng)的功能是在合適的時間產(chǎn)生足夠強大的電火花來點燃混合氣。
雖然電子點火的結(jié)構(gòu)變得簡單了,但其工作原理卻比以前的分電器復(fù)雜。每次點火前,ECU必須讀取水溫傳感器、氧傳感器、車速傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器等的數(shù)據(jù)。計算后,將其代入ECU中編寫的模型,最終確定點火時間。但這么復(fù)雜的原理,卻能讓發(fā)動機更加精準(zhǔn)可控,對提高動力和燃油經(jīng)濟性有很大幫助。
計算點火時間后,需要產(chǎn)生足夠強的電火花來點燃混合物。火花塞兩極之間有一定的空間隙,需要將電壓提升到8 kV左右才能擊穿,達到12000伏左右即可點燃混合氣。
6.燃料供應(yīng)系統(tǒng)
燃油供給系統(tǒng)主要由油箱、機油泵、汽油濾清器、燃油軌、噴油器、壓力調(diào)節(jié)器等組成。它的作用是將燃油從油箱輸送到發(fā)動機,并注入氣缸。
燃油需要適當(dāng)進入氣缸,不多不少,并與空氣體充分混合??刂茋娪驼龝r和噴油量并不困難。用ECU控制噴油器的開關(guān)就行了。當(dāng)然,ECU還需要收集大量的數(shù)據(jù),進行計算,才能得到最佳的噴油時機。
但是,很難將燃料與空氣體充分混合。當(dāng)一個氣缸空轉(zhuǎn)時,每分鐘需要噴射400次,相當(dāng)于每0.15秒噴射一次。要在這么短的時間內(nèi)讓兩者充分混合,就需要提高噴射壓力,讓燃油更好地霧化。同時,活塞頂部和燃燒室形狀的設(shè)計使得吸入氣缸的空氣體能夠產(chǎn)生渦流并與燃油混合。
7.潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)主要由機油、機油泵、機油濾清器、機油冷卻器、油底殼、油路等組成。其主要作用是潤滑凸輪軸、活塞、曲軸等零件,還能起到冷卻、防銹、清洗、密封、減震、抗磨的作用。
機油泵通常由曲軸驅(qū)動,這樣潤滑系統(tǒng)可以與發(fā)動機同步工作。機油泵會把機油通過油路輸送到發(fā)動機所有需要潤滑的地方,相當(dāng)于說機油在發(fā)動機內(nèi)部循環(huán),這樣可以帶走發(fā)動機產(chǎn)生的一部分熱量,同時也可以帶走零件磨損產(chǎn)生的碎屑,從而保護發(fā)動機。
8.車身部件
主要包括發(fā)動機的缸體、缸蓋、油底殼等附件,是發(fā)動機的機械部件。部件可以配合發(fā)動機的工作,在一些特殊情況下可以打開。
以上是一臺發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)和組成,有些附件的功能和作用比較簡單,這里就不贅述了。
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