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1、1 浅谈发动机的基本构造浅谈发动机的基本构造 摘要：在现代的社会环境下，汽车的购买与运用越来越快的步入家庭，成为人们普通交通 工具之中的一员，而发动机作为汽车动力的来源，并不为人们所熟知，本文意在通过对发 动机的基本构造的讲解，让人们认识发动机、了解发动机，并对发动机的未来走向及发展 作出分析讨论。 关键词：汽车发动机 两大结构 五（四）大系统 绪论：发动机是汽车的心脏，汽车的发展与发动机进步有着直接的联系。发动机又称为引 擎，是我们通常所说把化学能转化为机械能的部分。汽车上的发动机一般是把化学能转化 为动能，这一般是通过油、汽在发动机内部燃烧来获得动能。这就对发动机的内部构造有 了很大的要求
2、，消耗最小的能源获得最大的动能。要想研究这些就必须了解发动机的内部 构造。汽车发动机一般分为汽油发动机和柴油发动机：汽油发动机是由曲柄连杆机构、配 气机构、燃料供给系、发动机冷却系、发动机润滑系、汽油机点火系、发动机启动系两大 结构、五大系统组成，柴油发动机是由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、发动机冷 却 系 、 发 动 机 润 滑 系 、 发 动 机 启 动 系 两 大 结 构 、 四 大 系 统 组 成 。 1、 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机 体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气 缸内作直线运动，通
3、过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而 在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直 线运动。 1.1机体组 1 机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部 件的装配机体。机体组是由气缸盖罩、汽缸盖、汽缸垫、汽缸体及油底壳等组成。 气缸盖罩位于汽缸盖上部，起封闭及防尘的作用。一般由薄钢板冲压而成，上 设注油孔等。 汽缸盖的材料常为灰铸铁或合金铸铁。汽缸盖的作用是用来封闭气缸的上部，并 与活塞顶、汽缸壁共同构成燃烧室。 汽缸垫是装在汽缸盖机汽缸体之间，用来保证汽缸体与汽缸盖结合面间的密封。 汽缸垫因接触高温、高压燃气，在使用中易被
4、烧蚀，故要求它能耐热、耐腐蚀， 有足够的强度和一定的弹性，且拆装方便，能重复使用，寿命长。 汽缸体是汽缸体与曲轴箱的连铸体。在发动机工作时，汽缸体承受啦、压、弯、 扭等不同形式的机械负荷，同时还承受很大的热负荷，因此汽缸体应具有足够的 强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀。 油底壳装在汽缸体的下部，功用是贮存机油并封闭曲轴箱。一般由薄钢板冲压 而成，有的为达到散热效果，而采用带有散热片的铝合金铸造而成的轻金属油底 壳。 1.2活塞连杆组 活塞连杆组主要有活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件组成。 活塞的主要作用是承受缸中的燃烧压力，并将此通过活塞销和连杆传给曲轴； 活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活
5、塞又可细分为活塞顶、活塞头和活 塞裙三部分: (1)活塞顶是燃烧室的组成部分， (2)活塞头是指活塞顶之最下面一道活塞环槽之间的部分。它的作用是承受 气体压力，防止漏气，将热量通过活塞环传给气缸壁。 (3)活塞裙是活塞槽一以下的所有部分，它的作用是引导活塞在气缸中作往 复运动，并承受侧压力。 活塞环按功用的不同可分为气环和油环。气环在自由状态下的外径大于汽缸直 径，随活塞装入气缸后便产生弹力而紧贴在汽缸壁上，形成第一层封面。它的作 用是密封气缸中的高温、高压燃气，防止其大量漏入曲轴箱，同时还将活塞头 70%80%的热量传给气缸壁。油环的作用是刮除汽缸壁上的多余机油，并在气 缸壁上形成一层均匀的
6、油膜，既可防止机油窜入燃烧室又可减少气缸壁的磨损。 油环又可分为普通外圈带槽油环和由上下刮片和弹簧组成的组合油环。 活塞销的结构形状是一个厚壁空心圆柱，气内空形状由圆柱形、两段截锥形和 二者组合型，活塞销的作用是连接活塞好连杆小头，将活塞所承受的压力传给连 杆。 连杆是活塞销以下与连杆轴颈以上的部分。连杆的作用是将活塞承受的力传给 3 曲轴，推动曲轴转动，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。连杆可分为连杆小 头、连杆、连杆大头。连杆小头用来安装活塞销以来连接活塞。连杆大头与曲轴 的连杆轴颈相连，连杆为其中间部分。 1.3曲轴飞轮组 曲轴飞轮组主要有曲轴和飞轮以及其它不同作用的零件和附件组成。 曲
7、轴一般由曲拐。前端轴与后端轴组成。一个曲拐是由一个连杆轴颈和它两端 的曲柄及相邻两个主轴颈构成。曲轴的主要作用是将活塞连杆组传来的气体压力 转变成转矩，用以驱动汽车的传动系统、发动机的配气机构以及其它辅助装备。 飞轮是一个惯量很大的圆盘，主要作用是贮存做功行程的一部分能量，以克服 各辅助行程的阻力，使曲轴均匀旋转，使发动机具有克服短时超载的能力。 2、 配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门 和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过 程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门 3 驱动组组成。 气
8、门组包括气门、气门导管、气门座和气门弹簧等主要零部件，气门的作用是 实现气缸的密封。 气门传动组主要包括凸轮轴、凸轮轴正时齿轮、挺柱。气门传动组的作用是使 气门按发动机配气相位规定的时刻及时开、闭，并保证规定的开启时间和开启高 度。 3、 燃料供给系 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合 气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系 的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃 烧后的废气排出。 5 31 汽油机燃料供给系 汽油机燃料供给系主要有汽油供给系统、空气供给系统与废气排出系统、电子 控制系统等几部分组
9、成。 汽油供给系统由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、喷油 器等组成。汽油供给系统的作用是供给发动机燃烧过程中所需的燃油，汽油由电 动汽油泵从油箱中泵出，给汽油滤清器滤去杂质后，被送到燃油导轨，通过燃油 导轨上的燃油压力调节器调整喷油压力，喷油器根据发动机控制单元的喷油指令， 开启喷油器内的电磁阀，将适量的汽油喷入进气歧管内。 空气供给系统包括空气滤清器、节流阀体、进气歧管等，空气供给系统是空气 经过空气滤清器，防止空气中的灰尘进入气缸，再经节流阀体、进气歧管将可燃 混合气或新鲜空气送到各个气缸。 废气排出系统包括排气歧管、三元催化反应器及排气消声器等。废气排出系统 通过排气气管
10、汇集各缸的废气，经排气消声器降低排气噪声，并消除废气中的火 星及火焰排出。 电子控制系统由传感器、执行元件和控制单元组成。电子控制系统的主要作用是 收 集 发 动 机 工 况 信 号 并 确 定 最 佳 喷 油 量 、 最 佳 点 火 时 刻 。 5 32 燃气汽车燃料供给系 燃气汽车燃料供给系主要有天然气汽车和液化石油气汽车两种。燃气汽车燃料 供给系主要有开环混合气供给系统、闭环带电控动力阀的混合气供给系统和电控 喷射系统等三类。 33 柴油机燃料供给系 燃气汽车燃料供给系一般由柴油箱、柴油粗滤器、输油泵、柴油细滤器、喷油 泵、调速器、喷油器及油管等部分组成。柴油机使用的是柴油，由于柴油比汽
11、油 黏度大、蒸发性差，所以在柴油机工作时，采用高压喷射的方法在压缩行程接近 上止点时，将柴油以雾状喷入燃烧室，直接在气缸内部形成可燃混合气，并借助 气缸内空气的高温自行发火燃烧。 4、 发动机的冷却系 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适 宜的温度状态下工作。冷却系一般分为风冷系和水冷系。 4.1风冷系 风冷系是将发动机中高温零件的热量，通过装在汽缸体和汽缸盖表面的散热片 直接散入大气中而进行冷却的一系列装置。现在应用的已经很少，这里不做细介 绍。 4.2水冷系 水冷系一般有冷却水套、散热器（水箱）、水泵、风扇、节温器、风扇离合器 和温度开关、百叶窗组成。水冷发
12、动机的汽缸盖和汽缸体中铸有相互连通的水套， 冷却水在水泵的作用下，流经汽缸体及汽缸盖的冷却水套二吸收热量，然后沿水 管流入散热器，利用汽车行驶的速度及风扇的强力抽吸，而使空气流由前向后高 速通过散热器，不断地将流经散热器的高温冷却水的热量散到大气中去，而使冷 却水温度下降。冷却后的水流到散热器的底部后，被水泵再次压入发动机的水套 中，如此循环而将发动机工作产生的大量热量不断带走，从而保证发动机正常工 作。 7 5、发动机润滑系 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液 体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑 系通常由润滑油道、机油泵、机
13、油滤清器和一些阀门等组成。 5.1机油泵 机油泵的功用是保证机油在润滑系统内循环流动，并在发动机任何转速下都 能以足够高的压力向润滑部位输送足够数量的机油。机油泵是结构形式为齿轮式 和转子式两类。 5.2滤清器 滤清器分为集滤器、机油精滤器机油细滤器。滤清器的作用是过滤在机油中 的金属磨屑、尘土、水、积炭等，保持机油清洁、延长机油的使用寿命。 7 6、汽油机点火系 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸 上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花 的全部设备称为点火系。柴油发动机没有点火系。点火系通常由蓄电池、发电机、 分电器、点火线圈和
14、火花塞等组成。点火系主要由：传统点火系、无触电电子点 火系、微机控制点火系。 点火系的种类主要有传统点火系、无触点电子点火系和微机控制点火系等。 传统点火系主要有电源、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关和附加电阻 等组成，其中分电器包括断电器、配电器、电容器、离心式点火提前角调节器和 真空式点火提前角调节器。 无触点电子点火系一般由点火信号发生器、电子点火器、点火线圈、火花塞 等组成。点火信号发生器产生脉冲电压信号，经电子点火器大功率晶体管前置电 路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈初级回路的大功率晶体管的导通 与截止，控制点火线圈初级电路的通与断。 微机控制点火系主要有传感器、电子控制
15、器、点火器、点火线圈等组成。电 子控制器根据发动机各传感器输入的信息及内存的数据，进行运算、处理、判断， 然后输出控制点火器动作，由点火器控制初级电路的通断，达到快速、准确发动 机 工作的目的。 9 7、 启动系统 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴， 使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲 轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用 下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起 动过程所需的装置，称为发动机的起动系 发动机的启动方式有人力气动、辅助汽油机启动和电力启动机启动，目
16、前常 用起动机启动。 起动机由串激直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成。 串激直流电动机主要有电枢、磁极、电刷与电刷架、轴承等部件组成，直流 电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换完机械能，产生电磁转矩。传动机构包 括离合器和拨叉两部分。离合器的作用是将电动机的电磁转矩传递给发动机，使 之启动，同时又能在发动机启动后自动打滑，保护起动机不致飞散损坏，传动机 构中的离合器分为滚柱式离合器、摩擦片式离合器和弹簧式离合器几种。拨叉的 作用是使离合器作轴向移动，将驱动齿轮啮入和脱离飞轮圈。 控制装置的作用是用来接通和断开电动机与蓄电池之间的电路，同时还能接 入和切断点火线圈的附加电阻。起动机的控制装
17、置分为直接操纵式和电磁操纵式 9 两种形式。 8、 对发动机的未来展望 汽车作为现代的主要交通工具之一，其发展潜力是非常巨大的。发动机作为 汽车的心脏，动力的来源，其重要性不言而喻。汽车的耗能大，排放的尾气污染 严重，严重的阻碍了汽车的发展，而造成这些的，其根本在发动机，因此，要想 汽车有着更好的发展，得先从发动机着手。这就要求我们对发动机有着充分的了 解，才能更好的发展汽车。 针对发动机的现状，我认为发动机的发展有两个方面：一是对发动机材料、 性能的提升，研究发动机的构造，根据发动机各零部件的要求，研究合成更加先 进的材料，把它们运用到发动机上，用以提高能源的利用效率，减少尾气的排放； 二是
18、从发动机的能源着手，刚开始的发动机能源是煤油气，其效率不高，被现代 的柴油和汽油所取代。现代发动机存在着污染严重这个问题，严重困扰着人们， 人们正在研究和寻找更好的能源来取代柴油和汽油，已有的如排放极小的天然气、 液化石油气、甲醇等燃料。新燃料的出现，要求我们要改进发动机以适应新的燃 料。总之，无论发动机如何发展，我们都必须了解它 ，才能提到发展。无论是发 动机的材料、性能的改进，还是新能源的应用，都是建立在对发动机的了解和被 改进的基础上的。因此，我们必须了解发动机，更好的发展发动机，为社会服务。 结论：通过对发动机的各个机构和系统的介绍，让我们可以更清楚的了解发动机， 这样就可以让我们更好
19、的改进和发展发动机，使发动机能够更好更快的向着人们 希望的方向发展，以最小的消耗来获得最大的动力，让能源充分的利用，同时使 得发动机的尾气更小的排出，以实现节能减排的目的。使汽车更好的为人类做贡 献，同时又能最小的减轻对社会的危害。 11 参考文献 1 发动机原理及性能，杨万福，北京高等教育出版社 2004 2 汽车发动机构造与维修，张子波，北京高等教育出版社 2005 3 汽车构造，鲁民巧，北京高等教育出版社 2008 4 汽车构造，陈家瑞，北京人民交通出版社 2003 5 汽车构造，李春明、焦传君，北京理工大学出版社 2008 6 汽车文化，凌永成、李美华，中国人民大学出版社 2008 （08）汽服 2 班 邓红 磊 2011年 1月 13 日 11