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汽车发动机有哪几种类型?

归档日期:08-18       文本归类:关闭发动机      文章编辑:爱尚语录

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  按活塞运动方式分类:活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动,后者活塞在汽缸内作旋转运动。

  按照进气系统分类:内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。若进气是在接近大气状态下进行的,则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机;若利用增压器将进气压力增高,进气密度增大,则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。

  按照气缸排列方式分类:内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式、双列式和三列式。单列式发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的,但为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的。双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角180°(一般为90°)称为V型发动机,若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。三列式把气缸排成三列,成为W型发动机。

  按照气缸数目分类:内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机;有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

  按照冷却方式分类:内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的;而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀,工作可靠,冷却效果好,被广泛地应用于现代车用发动机。

  按照行程分类:内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈(720°),活塞在气缸内上下往复运动四个行程,完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机;而把曲轴转一圈(360°),活塞在气缸内上下往复运动两个行程,完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

  按照所用燃料分类:内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机;使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点;汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴油机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好。

  参数首先来看看最常见的一个发动机参数———发动机排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。

  了解了排量,我们再来看发动机的其他常见参数。很多初级车友都反映经常在汽车资料的发动机一栏中见到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样,想弄明白究竟是什么意思。这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。汽车发动机常用缸数有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。

  一般说来,排量1升以下的发动机常用3缸,例如0.8升的奥拓和福莱尔轿车。排量1升至2.5升一般为4缸发动机,常见的经济型轿车以及中档轿车发动机基本都是4缸。3升左右的发动机一般为6缸,比如排量3.0升的君威和新雅阁轿车。

  排量4升左右的发动机一般为8缸,比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700。排量5.5升以上的发动机一般用12缸发动机,例如排量6升的宝马760Li就采用V12发动机。在同等缸径下,通常缸数越多排量越大,功率也就越高;而在发动机排量相同的情况下,缸数越多,缸径越小,发动机转速就可以提高,从而获得较大的提升功率。

  以上是有关发动机缸数的知识,下面我们接着了解“汽缸排列形式”这个重要参数。一般5缸以下发动机的汽缸多采用直列方式排列,常见的多数中低档轿车都是L4发动机,即直列4缸。另外,也有少数6缸发动机采用直列方式排列。

  直列发动机的汽缸体成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛,缺点则是功率较低。一般1升以下的汽油机多采用直列3缸,1至2.5升的汽油机多采用直列4缸,有的四轮驱动汽车采用直列6缸,因为其宽度小,可以在旁边布置增压器等设施,例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸发动机。

  另据专业人士介绍,直列6缸发动机的动平衡较好,振动相对较小,所以也为一些中、高级轿车所采用。6到12缸的发动机一般采用V形排列,其中V10发动机主要装在赛车上。V形发动机长度和高度尺寸小,布置起来非常方便。一般认为V形发动机是比较高级的发动机,因而成为轿车级别的标志之一。

  V8发动机结构非常复杂,制造成本很高,所以使用的较少,V12发动机过大过重,只有极个别的高级轿车采用,比如上面提到的宝马760Li。而大众公司近来还新开发出了W型发动机,有W8和W12两种,即汽缸分四列错开角度布置,形体紧凑,大众的顶级轿车辉腾就有一款采用了排量6.0升的W12发动机。

  机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。

  水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体——曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。

  气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。

  (1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差

  (2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。

  (3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。

  为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。

  现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型和对置式三种。

  发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度,把发动机倾斜一个角度。

  气缸排成两列,左右两列气缸中心线°,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动机,6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。

  气缸排成两列,左右两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线°,称为对置式。它的特点是高度小,总体布置方便,有利于风冷。这种气缸应用较少。

  气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式气缸强度和刚度都好,能承受较大的载荷,这种气缸对材料要求高,成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套),然后再装到气缸体内。这样,气缸套采用耐磨的优质材料制成,气缸体可用价格较低的一般材料制造,从而降低了制造成本。同时,气缸套可以从气缸体中取出,因而便于修理和更换,并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。

  干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁不直接与冷却水接触,而和气缸体的壁面直接接触,壁厚较薄,一般为1~3mm。它具有整体式气缸体的优点,强度和刚度都较好,但加工比较复杂,内、外表面都需要进行精加工,拆装不方便,散热不良。

  湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触,壁厚一般为5~9mm。它散热良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要精加工内表面,而与水接触的外表面不需要加工,拆装方便,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好,而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。

  二行程发动机二行程发动机的每个工作循环,是在曲轴旋转一周即360度,活塞上下两个行程内完成的。

  二行程柴油机的工作过程和二行程汽油机相似,不同的是:进入柴油机气缸的是纯空气。由于二行程柴油机的经济性差且排污严重,近几年在汽车上已趋淘汰。在此仅介绍二行程汽油机的工作原理。

  二行程发动机的工作原是一种用曲轴箱换气的二行程化油器式汽油机的工作原理示意图。发动机气缸体上有三个孔,即进气孔、排气孔和换气孔,这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭。进气孔与化油器相通,可燃混合气经过进气孔流人曲轴箱,继而从换气孔进入气缸;而废气则从排气孔排出。其工作循环包含两个行程:

  1.第一行程 活塞自下止点向上移动,三个气孔被关闭后,在活塞上方,已进入气缸的混合气被压缩;而活塞下方的曲轴箱内因容积增大,形成一定的真空度,在进气孔露出时,可燃混合气自化油器经进气孔流人曲轴箱内。

  2.第二行程 活塞压缩到上止点附近时,火花塞跳火点燃可燃混合气,高温高压的燃气膨胀,推动活塞下移作功。活塞下移作功时进气孔关闭,密闭在曲轴箱内的可燃,混合气被压缩;当活塞接近下止点时卜排气孔开启,废气冲出;随后换气孔开启,受预压的可燃混合气冲人气缸,驱除废气,进行换气过程。此过程一直进行到下一行程活塞上移,三个气孔完全关闭为止。

  总之,活塞上行时进行换气、压缩\曲轴箱进气;活塞下行时进行作功飞压缩曲轴箱混合气、换气。

  从以上四行程和二行程发动机的工作循环可以,看出,二行程发动机具有以下特点:

  (1)曲轴每转一周(360度)就有一个作功冲程,因此,在理论上相同排量的二行程发动机的功率,.应等于四行程发动机的两倍。

  但是,由于二行程发动机换气过稞中新鲜气体损失较多,废气排赊也不彻底,且气孔占据了一部分活塞行程,作功时能量损失较大,经济性较差。因此,实际上二行程发动机的功率并不等于四行程发动机的两倍,而是1.5-1.6倍左右。由于这个缺点,二行程汽油机在一般汽车上很少采用,仅在摩托车、少数微型汽车及其他工程,机械上应用。

  汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此,汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

  2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料(煤、木头、油)在发动机外部燃烧产生蒸气,然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少,也比相同动力的外燃机小很多。所以,现代汽车不用蒸汽机。

  相比之下,内燃机比外燃机的效率高,比燃气轮机的价格便宜,比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。

  发动机的核心部件是汽缸,活塞在汽缸内进行往复运动,上面所描述的是单汽缸的运动过程,而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的(4缸、6缸、8缸比较常见)。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类:直列、V或水平对置(当然现在还有大众集团的W型,实际上是两个V组成)。

  不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点,配备在相应的汽车上。

  混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行,活塞往复运动,你可以看到燃烧室容积的变化,最大值和最小值的差值就是排量,用升(L)或毫升(CC)来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L,如果V型排列的6汽缸,那就是V6 3.0升。一般来说,排量表示发动机动力的大小。

  发动机是靠可燃气体和空气的混合燃烧来运动的,如果发动机得不到足够的新鲜空气,那么可燃气体的燃烧就不会完全,造成的结果就是燃油经济性变差,发动机功率下降。现代发动机的转速很高,通常可以达到每分钟4500转以上,完成一个工作循环只需要O.OO5秒左右的时间,传统的两气门已经无法胜任在这么短暂时间内的换气任务,从而限制了发动机性能的提高,解决的办法只有扩大气体的进出空间,用较大的空间来赢得时间。

  而多气门技术是最好的解决途径,它的出现使得发动机整体的质量得到了本质上提高。所谓多气门技术就是发动机每个汽缸的气门超过2个,具体的有2进1出、2进2出、3进2出等排列型式。但是气门数过多进气量也会下降,而且会使结构更为复杂,加工工艺要求极高,增加制造成本,反而不好。因此现在的发动机普遍采用的是3到5气门的结构,尤其是4气门采用的较为广泛,而且现代的中高档轿车上的发动机几乎都采用了多气门的结构,它已经成为现代轿车的一个技术指标,例如,捷达轿车就采用了5气门技术,它可使发动机在排量相同的情况下,输出较大的功率。

  前置引擎前轮驱动的汽车驱动系统,即我们通常所说的FF。除了一些高性能跑车以外,目前我们在大街上见到的小轿车一般都采用前置引擎。为什么呢?显而易见,把引擎放置在车头,可以增大车箱内部空间,令乘坐更加舒适,所以只要不是为了追求高性能表现的超级跑车好像房车或者SUV这类汽车都是采用前置引擎的布局。

  而采用前置驱动的好处又在哪里呢?前置驱动的结构,引擎的动力直接传递给前轮,因而不需要一条驱动轴把动力从前面输送到后面,这样车厢内部地板的中央就不会有一条突起,增大了腿部空间。而且前置引擎可以横置于车头,变速箱和差速器可以连成一体,相对于后轮驱动得汽车,制造技术上相对简单,而且采用得零件也要少,这样也可以降低汽车的制造成本。

  前轮驱动车辆在行驶间的动态安全性要比后轮驱动要高,前轮驱动的汽车在直路行驶的稳定性较好,最常见的例子是在高速过弯的情况下,一般驾驶人比较能适应并处理前轮驱动车的转向不足现象,因为前轮驱动的汽车在高速过弯会产生推头作用,这时驾驶者只要松油门减速,车子的转弯角度就会收窄,使车子返回到转弯的路线上来,然而对于后轮驱动车的转向过 度情形,除非是专业车手,不然发生意外的机率将远大于前轮驱动汽车。

  FF的另外一个优点是引擎的曲轴与驱动轴成一条直线,这样就缩短了引擎动力输出到车轮的距离,提高了效率,也有助于减少不必要的损耗。但是如果前置引擎前轮驱动的汽车将驱动和转向的功能都集中在车子的前轮上,在动力输出较大的汽车上,会很容易出现扭力转向的情况,什么叫扭力转向呢? 是存在于转向轴附近所产生的扭力,转向轴的位置是偏离轮子中心的地方,当车子向左或向右转向时,“摩擦面积”会转移到各边的前面以及后面,这样的转移产生了一个“扭力条件”,这个扭力条件会影响车子的操控性。还有就是当车子起步的时候,重心通常都会后移,这样就会尾重头轻,驱动轮(也就是前轮)的抓地能力会下降,出现原地空转地情况,会白白浪费动力,因此起步不及后驱的车子快。还有一个问题就是车身重量的问题,因为前轮驱动的汽车把引擎,变速箱,差速器,驱动轴这些部件都集中在车头,会令车身的重量不均匀,车子的动态难以获得很好的平衡。

  前置引擎后轮驱动的汽车驱动系统,即我们通常所说的FR。很明显,这种驱动方式的汽车需要有一根长长的传动轴,把位于车头的引擎输出的动力传给驱动轮--即后轮,这样对于一般的车子,好像面包车,车身就比较高了,因为要在车的底盘下放置传动轴;而对于轿车来说,为了维持低底盘的特性,只好让传动轴凸进车厢,牺牲内部空间来换取舒适性了。还有一个问题就是,有了一根长长的传动轴,本身亦会消耗一部分动力,这都是FR汽车的缺点。

  而FR的优点也是显而易见的,就是在车身的重量分布上更容易做到前后轴平衡,虽然引擎是至于前轴之上,可是变速箱已经位于前轴的的后面了,而后轴还有差速器(即尾牙)等关键部件,所以对于整车的平衡来说要较MR,RR,FF更加容易做到。阿尔法·罗密欧的75就曾经试过把变速箱和差速器一并放到后轴上,来平衡前后轴的重量。

  上一节我们讲过,当车子启动的时候,重心会自然的向后移动,这样驱动轮在后面,会比前轮驱动的车子效果要好。虽说引擎置于车头较重,可是加速的时候重心会后移,所以重心又回到驱动轮的后轴上,这样起步与加速就爽快多了。同时,FR汽车的循迹也会比FF汽车强,因为FR汽车的动力输出在后轮,转向控制在前轮,两者各司其职,不会出现FF汽车的扭力转向问题。在转弯又同时加速,FF会较容易出现转向不足的情况。

  一辆汽车的引擎可以放在乘客后面的地方有两个,后车轴前面或者后车轴后面,这两者的区别不太明显,通过他们的名字就可以区分开来,即通常我们说的MR中置引擎和RR后置引擎。世界上各个超级跑车的生产商都采用引擎后置这种技术,这样做其中一个目的是车子可以尽量按照设计师的设计思想来设计,可以造出外形独特的车子,另外就是让车的重量直接压在驱动轴上。

  一般FF汽车在起步加速的时候,由于重心的后移会导致前轮的附着力减小,结果前轮会在原地打转,起步较慢不说还会白白浪费动力,而MR和RR在起步的时候,重心向后推移,使得加在后轴的向下压力增大,即后轮与地面的摩擦力增大,这样就会有效的克服后轮空转的情况发生,假若后轮发生空转,空转只会使重心进一步后移,这样便会迅速使后轮停止空转。

  在实际的驾驶中,轮胎空转影响动力的传递有两种情况:起步和出弯。FF车的司机对于这两种情况最为头疼,一是眼睁睁看着动力不断从引擎输出,可是车子就是在原地打转,再者在出弯的时候,内侧轮胎狂转,但是想加速却没反应。对于MR和RR的车子来说,司机只要kick油门,车子就会按照你的思想往前飞奔,而且可以承受比FF车子大得多的引擎动力,当你驾驶一台马力超过250匹的FF车子时,你会觉得车子开始变得难以控制,所以对于狂热追求马力和速度的超级跑车来说,MR和RR时最佳选择。

  以市面上唯一的RR车保时捷911为例,官方公布的前后车重比是39:61,差不多等于一部反过来的FF汽车,而MR车的重量比则较为均匀,保时捷的Boxster为46:54,法拉力的360 Modena为43:57。虽然有的车厂很欣赏FR汽车可以做到50:50的汽车重量比,操控起来也较得心应手,可是从加速的角度来说,还是头轻尾重的MR和RR最为有利,为了前后重量比尽可能的小,跑车都会采用头窄尾宽的车身设计以及采用较为粗大的后轮。

  途虎养车隶属于上海阑途信息技术有限公司,2011年创立于上海。 我们提供全面的汽车养护服务:换轮胎、换机油和滤清器、汽车配件日常保养更换、汽车美容、车内各类用品、车险、违章查询等汽车服务;

  水平对置型发动机 :其实是V型发动机的衍生,夹角180°。用字母“H”来表示

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