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文档简介

1、汽车名词解释01动机部分发动机结构OHV 发动机的凸轮轴布局形式分为OHC(顶置凸轮轴)和OHV(底置凸轮轴)这两种。目前日本及欧洲的汽车厂家较为青睐顶置凸轮轴这种设计;而底置凸轮轴,通常我们只有在美国车上才能看见。在了解OHC和OHV的区别,我们先简单的从技术上认识、了解一下他们各自的结构和特点: OHC(顶置凸轮轴),历经发展现在被分成SOHC(单顶置凸轮轴)和DOHC(双顶置凸轮轴)。单顶置凸轮轴就是依靠一根凸轮轴来控制进、排气门的开合。通常来说单顶是配合两气门发动机的设计,由于两气门发动机在进、排气效率比多气门要低,气门间角布置局限性大。而双顶置凸轮轴就能把这些问题优化,因为一根凸轮轴

2、只控制一组气门(进气门或排气门),因此省略了气门的摇臂,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构。总的说来,双顶置凸轮轴由于传动部件少,进、排气效率高,更适合发动机高速时的动力表现。对于追求高功率的日本、欧洲厂商,凸轮轴顶置设计当然是最合适不过了。 底置凸轮轴这种设计的发动机一般都是大排量、低转速、追求大扭矩输出,因为底置凸轮轴,是依靠曲轴带动,然后凸轮与气门摇臂采用一根金属杆来连接,是凸轮顶起连杆,连杆推动摇臂来实现发动机气门的开合,所以过高的转速会使顶杆承压过大以致折断。但是这种用顶杆的设计,也有它的优点,结构简单,可靠性高、发动机重心底、成本低等。因为发动机转速低,强调的是扭矩表现,所以底置凸轮

3、轴设计是足够满足这种需求的。 既然这两种设计偏向不同,前者是最求大功率,后者是追求大扭矩。我们知道汽车提速快、牵引力强靠的是扭矩,而实现最高速度是依靠功率。这里还有一个简单的公式:功率=转速 X 扭矩。自然吸气时发动机提升功率最简单的办法,就是提高转速,转速越高升功率自然就越高。为何只有美国人钟爱底置凸轮轴? 在汽车工业发达的德国,很多高速公路是不限速的,200多公里的速度飞驰是常见的事,因此,大功率自然就是他们的最爱了。但美国人不一样,他们追求的是公路巡航表现,发动机不用很高的转速。这跟美国的国情有很大关系,美国地大物博,且多半是平原,路都是修得笔直笔直的,二战以后美国人就一直热衷造型独特、

4、宽大、强调舒适性的豪华大车,这类车通常重量大、悬挂软,直线行驶的舒适性非常好,而且美国油价很低,大排量发动机很受民众青睐。所以这种动辄6.0、7.0的发动机普及率很高。说到这,还有一点必须补充,我们经常谈论的是发动机升功率,并以此来判定发动机的运转效率。但是否有听过功率密度这个名词呢?对于这一概念简单说来就是释放相同的功率,发动机的体积越小,功率密度就越高。底置凸轮轴的发动机得益于它的低转高扭矩,不需要像顶置凸轮轴那样布置复杂的多气门、双凸轮轴、高强度的缸顶罩。 因此美国发动机采用底置凸轮轴设计是出于美国国情需要,并不是美国人不会造好发动机。但这也导致了美系发动机不太适合美国以外的市场,因此在

5、开发海外市场时,美国人需要开发出更适合其他市场的发动机。爆震传感器 发动机工作时因点火时间提前过度(点火提前角)、发动机的负荷、温度及燃料的质量等影响,会引起发动机爆震。发生爆震时,由于气体燃烧在活塞运动到上止点之前,轻者产生噪音及降低发动机的功率,重者会损坏发动机的机械部件。为了防止爆震的产生,爆震传感器是不可缺少的重要部件,以便通过电子控制系统去调整点火提前时间。 发动机发生爆震时,爆震传感器把发动机的机械振动转变为信号电压送至ECU。ECU根据其内部事先储存的点火及其他数据,及时计算修正点火提前角,去调整点火时间,防止爆震的发生。 爆震传感器也有多种类型。常见的有压电式和瓷质伸缩式两大类

6、。其中压电式共振型传感器应用最多,它一般安装在发动机机体上部,利用压电效应把爆震时产生的机械振动转变为信号电压。当产生爆震时的振动频率(约6000Hz左右)与压电效应传感器自身的固有频率一致时,即产生共振现象。这时传感器会输出一个很高的爆震信号电压送至ECU,ECU及时修正点火时间,避免爆震的产生。顶置凸轮轴 凸轮轴英文全称为Overhead camshaft,简称OHC。一般发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。顶置凸轮轴是将凸轮轴被放置在汽缸盖内,燃烧室之上,直接驱动摇臂、气门,不必通过较长的推杆。与气门数相同的推杆式发动机(即顶置气门结构)相比,顶置凸轮轴结构中需要往复运动的

7、部件要少得多,因此大大简化了配气结构,显著减轻了发动机重量,同时也提高了传动效率、降低了工作噪音。尽管顶置凸轮轴使发动机的结构更加复杂,但是它带来的更出色的引擎综合表现(特别是平顺性的显著提高)以及更紧凑的发动机结构,使发动机制造商很快在产品中广泛应用这一设计。顶置凸轮轴与顶置气门结构的驱动方式并不一定不同。动力可以通过正时皮带、链条甚至齿轮组传递到顶置的凸轮轴上。 此外,顶置凸轮轴结构也使采用这一设计的发动机达到比采用顶置气门结构或整体式凸轮轴结构的发动机更高的转速。如今,许多顶置凸轮轴发动机都采用了多气门结构或可变气门正时结构以提升发动机的工作效率和动力表现。 按照配气结构内包含的凸轮轴数

8、目,顶置凸轮轴可分为以下两种形式: 单顶置凸轮轴(Single overhead camshaft, SOHC) 双顶置凸轮轴(Double overhead camshafts, DOHC)单顶置凸轮轴 单顶置凸轮轴是一种在汽缸盖内只设置一条凸轮轴的设计。采用这一设计的直列汽缸发动机只需一条安放在汽缸盖上方的凸轮轴,而V形汽缸发动机则需要两条凸轮轴,分别安放在一侧汽缸组之上。 单顶置凸轮设计中,需要往复运动的部件及其总质量较同等条件下的推杆式发动机显著减少。因此单顶置凸轮轴能提高发动机转速,从而在输出扭矩相同的情况下提高发动机的功率输出。在这一设计中,凸轮轴能够直接或通过摇臂控制气门开闭,而

9、不需像顶置气门的推杆式发动机样,需要通过挺杆、较长的推杆以及摇臂将发动机组内凸轮轴上凸轮的运动传递到汽缸盖内的气门上。 相比推杆式结构,单顶置凸轮轴设计能使发动机结构(主要是配气结构)更加紧凑。这一优势在同时采用多气门设计(即一个汽缸有两个以上的气门)时特别显著。不过有时为进行调节的单顶置凸轮轴发动机的典型。希尔曼顽童是一款1960年代初设计制造的小型双门轿车。其后置合金发动机是由考文垂顶点(Coventry Climax)系列赛车发动机改进而来的。在这台发动机中,进气与排气气门被安放在发动机体的同一侧,因而无需采用交叉气流汽缸盖(crossflow cylinder head)的设计,同时有

10、利于火花塞的工作。 不过单顶置凸轮轴也有其缺点。由于进气门和排气门在进气道中位置不同,气门开闭时间的精确性会受到一定影响。在1980年代早期,丰田(Toyota)和大众汽车(Volkswagen)也曾在单顶置凸轮轴的每缸两气门发动机中使用过直接驱动、平行气门的结构以使体积进一步紧凑。丰田采用的是液压挺杆,而大众汽车采用的是桶状挺杆,同时还配备了气门间隙调节垫片以精确控制气门开闭时间。在单顶置凸轮轴发动机的所有气门排列形式中,这种设计可能是最为紧凑和简单的。双顶置凸轮轴 双顶置凸轮轴是一种在汽缸盖内配备两条凸轮轴的气门排列形式。两条凸轮轴分别控制进气门和排气门。根据引擎的构造不同(主要是汽缸排列

11、形式的不同),一台一般的双顶置凸轮轴汽车发动机可最多拥有两条到四条不等的凸轮轴。 双顶置凸轮轴结构的发动机并不一定有两个以上的进气门和排气门,但是如果多气门发动机的气门需要被直接驱动(虽然一般都通过挺杆驱动),那么双顶置凸轮轴是必不可少的。并非所有的双顶置凸轮轴都是多气门的-在多气门技术普及之前,两气门发动机上也经常配备两条凸轮轴。不过在当今,双顶置凸轮轴已经与多气门技术划上了等号,因为在几乎所有的双顶置凸轮轴发动机中,每个汽缸都有三个到五个气门。历史介绍 最早一批采用双顶置凸轮轴设计的发动机分别是由菲亚特(Fiat,于1912年)、标致(于1913年)、阿尔法·罗密欧(于1914年

12、)设计制造的。其中后两者还采用了每缸四气门的设计。在后来的阿尔法·罗密欧6C(1925年)、玛莎拉蒂蒂波26(Maserati Tipo 26,1926年)、布加迪51型(Bugatti Type 51,1931年)以及早期的奥迪(Audi)等车上也采用了这一技术。此外,早期采用每缸两气门技术的法拉利(Ferrari)大多使用了双顶置凸轮轴。 当双顶置凸轮轴技术被最初引入主流汽车市场时,汽车制造商对这一技术进行了大量的推广。在1960年代中期,正当这一技术还仅限于少数限量生产的汽车和运动车上时,菲亚特集团果断地在其包括轿跑车、轿车、敞蓬车和旅行车在内的产品线上全面使用了皮带驱动的双顶

13、置凸轮轴技术,从而成为了第一家全面应用这一技术的公司。发动机 将内能转化成动能的机构称之为发动机,汽车发动机的形式主要是以气缸和活塞作为转换机构的内燃机。根据燃料以及点火形式的不同可分为汽油机或柴油机,或有以氢气、天然气、石油气为燃料的发动机,其燃烧形式与汽油机差异较小。根据工作循环与活塞冲程特性划分,又可分为两冲程与四冲程发动机,本网站涉及的汽车发动机主要是四冲程汽油机或四冲程柴油机。 四冲程汽车发动机主要有气缸、活塞、活塞连杆、曲轴、配气机构(气门、凸轮轴等)、火花塞(汽油机)、缸内喷油嘴(柴油机,以及带有缸内直喷技术的汽油机)、机油泵及机油循环、水泵及水循环,另有一系列传感器以及ECU等

14、众多部件组成。汽油发动机 汽油发动机是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小,蒸发快,可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用火花塞点燃,使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高,结构简单,质量轻,造价低廉, 运转平稳。 与柴油发动机相比,汽油机具有噪声低,运转平顺、冬季易于启动、发动机有效转速范围大(1000-7000rpm)、响应速度快等特点。 汽油机的缺点是热效率低于柴油机,油耗较高,点火系统比柴油机复杂,可靠性和维修的方便性也不如柴油机。柴油发动机简介 柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它是由德国发明家鲁道夫·狄塞尔(RudolfDiesel

15、)于1892年发明的,为了纪念这位发明家,柴油就是用他的姓Diesel来表示。 柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油,其粘度比汽油大,不易蒸发,而其自燃温度却较汽油低,因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是,柴油发动机气缸中的混合气是压燃的,而不是点燃的。 与汽油发动机相比,柴油机具有燃油经济性好、尾气中氮氧化合物较低、低速大扭矩等特点,因其出色的环保特性而被欧系车推崇,而对于平顺性、噪声等缺点,在欧洲先进汽车工业下,已不是什么难题,当前柴油机性能和工况已经和汽油机相差无几。大体工作

16、原理 柴油机在进气行程中吸入的是纯空气,在压缩行程接近终了时,柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上,通过喷油器喷入气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高(一般为16-22),所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa,同时温度高达750-1000K,大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后,在很短时间内与空气混合后便立即自行燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa,温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功。发动机布局 发动机可以说是汽车上最重要的部分,而它的布置形式对于汽车的性能具有重大影响。对于轿

17、车来说,发动机的布置位置可以简单的分为前置、中置和后置三种。目前市面上大多数车型都是采用的前置发动机,中置和后置发动机只在少数的性能跑车上使用。 当然根据发动机放置形式,也可分为横置、纵置发动机。前置发动机 前置发动机,即发动机位前轮轴之前。前置发动机的优点是简化了车子变速器与驱动桥的结构,特别是对于目前占绝对主流的前轮驱动车型而言,发动机将动力直接输送到前轮上,省略了长长的传动轴,不但减少了功率传递损耗,也大大降低了动力传动机构的复杂性和故障率。 另外,将发动机置驾驶员的前方,在正面撞车时,发动机可以保护驾驶员免受冲击,从而提高了车的安全性。中置发动机 中置发动机,即发动机位于车辆的前后轴之

18、间,一般驾驶舱位于发动机之前或之后。可以这么说,中置发动机的汽车肯定是后轮驱动或者四轮驱动。 汽车在转弯时,汽车各个部分因为惯性都会向弯外移动,引擎是质量最大的部分,所以引擎因惯性而对车体的作用力对汽车在弯中的转向有至关重要的影响。发动机中置的特点就是将车辆中惯性最大的发动机置于车体的中央,这样可以使车身重量分布接近理想平衡状态。一般来说,只有那些超级跑车或者讲究驾驶乐趣的跑车才采用中置发动机。 当然中置发动机也有缺点,由于发动机中置,导致车厢狭窄,不能布置较多座位,另外,由于驾乘人员离发动机太近,因此噪声较大。但是,只追求汽车驾驭性能的人们,是不会再乎这些的,甚至一些人更愿意听到发动机咆哮的

19、轰鸣声。后置发动机 一般来说,最纯正的后置发动机就是将发动机布置在后轴之后,最有代表性的就是大客车,而后置发动机的乘用车屈指可数,最有代表性的就是保时捷911,当然smart也是后置发动机。 曾经的经典车型大众甲壳虫和菲亚特126P也是后置发动机。 横置发动机 横置发动机是指发动机和汽车前桥平行。简单的讲就是你站在车头前面向发动机,如果发动机横着放在你眼前,就是横置发动机。 一般来说,前驱的紧凑型轿车、大多数的中级轿车和少数高级轿车都采用了横置发动机的布置方式。优点: 横置发动机的曲轴、变速器的输入输出轴以及车桥都是平行的,所以如果是前驱车的话,最适合的就是前横置发动机,动力传输距离短,方向一

20、致,因此传动效率较高。 另一方面,由于横置发动机占用的纵向空间小,可以极大限度缩短了发动机舱的纵向空间,换来的是宽敞的驾乘空间,尤其是前排乘客的腿部拓展的空间。这对于尺寸有限的紧凑型轿车来讲尤为重要。缺点: 前后重量分布不平衡的问题则横置发动机的最大缺陷,由于横置发动机发动机曲轴变速箱输入轴平行连接在一起的,使其可以布置在发动机前轴之前,但是这些重量最重的汽车部件全部集中在车头前方就使得前轴负荷过大,从而容易出现转向不足的情况,而头重脚轻的前后轴配重也会在高速过弯时使车尾的后轮缺乏重压,某些轴荷分配不合理的横置发动机轿车甚至达到了前70%后30%,其性能可想而知。 另一方面,由于横置发动机变速

21、器安装位置过于偏向一侧的原因,其驱动轴是一长一短的,当巨大的驱动力作用在不等长的传动轴上时,会使车两个前轮有转速差,从而导致急加速时车头有左右摆动现象,也就是我们常说的扭力转向,这一点在大排量前置前驱车型上尤为明显。纵置发动机 纵置发动机是指发动机与汽车的前桥垂直,简单的讲就是你站在车头前面向发动机,如果发动机竖着放在你眼前,那就是纵置式发动机。 一般来说后驱车都采用了纵置发动机,因为动力要传递到后桥上,在传动距离无法缩短的情况下,就要尽可能减少动力的方向转换。如果采用横置的话,因为曲轴和传动轴的方向垂直,所以先要转换一次方向,以通过传动轴传输动力,但是传动轴的方向和后桥的方向也是垂直的,所以

22、在后桥需要再将旋转方向转换过来,这无疑降低了传动系统的效率。而使用纵置发动机就可以使得曲轴与传动轴平行,减少了一次传动方向的转换,无疑是降低了能量的损失。 另一方面纵置发动机可以让变速器的位置尽量向后伸,使动力总成的重心位于前桥之后,这样可以让车身前后重量更加平均。 在纵置发动机平台上,还有一个比较特殊的例子,这就是使用纵置发动机前轮驱动的奥迪。虽然奥迪使用纵置发动机更多是为了照顾quattro这个传统,但是其纵置发动机前轮驱动发动机的布局同样可以带来不错的前后配重比。这种布置可以将发动机纵向布置在汽车前轴之前,与发动机直接相连的变速箱就会受到发动机舱空间的限制,就要布置在前轴之后,变速箱的输

23、入轴与发动机曲轴围绕同一轴线转动,对于承受着发动机和变速箱重量的车前轴来说,他就像是天平的支点,发动机和变速箱分布在前轴的前后两侧,使得前轴承受的发动机和变速箱重量分布更加均匀,重心配比更为合理,虽然还是会有前驱车的推头现象,但是其配重比要明显优于普通横置发动机车型,例如前驱的奥迪A4的前后配重比就达到了较完美的55:45。 不过纵置发动机也有缺点,由于纵置致使发动机占用发动机舱较长的空间,导致驾乘空间有所损失。反置发动机 “反置”是横置发动机的一种特殊布置方式,通常的横置发动机排气歧管在前,进气歧管在后的布置方式,简单的说就是“前出后进”,如果将进排气的位置调换,将进气歧管置于前端,排气歧管

24、置于后部,变成“前进后出”,就是所谓的“反置”了。只有横置发动机才有“正反置”之说,纵置发动机进排气歧管在左右两端,互换并没有什么差别,所以是没有这样的说法的。在我们周围采用反置发动机的车子有很多,福特福克斯、蒙迪欧致胜、马自达睿翼、蓝瑟翼神、以及新君威2.4等车型上使用的都是反置式发动机。 反置式发动机的优势在于进气歧管处在迎风面,能够更好的降低进气温度,温度的下降使空气密度提高,单位体积内的氧含量也随之提升,能够使燃烧更加充分,提高效率,有效降低油耗。对于非缸内直喷的发动机而言,反置式的布置使得供油管路也随进气歧管的移到了前方,有更好的散热效果。而排气歧管后移的设计,使排气管不再经过发动机

25、下方,可以使发动机位置整体下移,有效降低重心提升操控表现,并且排气管与发动机距离更远,降低了散热系统的热负荷,也避免了高温尾气对油底壳的影响,不再“曲折”的管路使得排气阻力大大降低,排气更加顺畅,效率更高,发动机在高转速时能够输出更高的功率。 不过,反置发动机也并非完美,首先排气管位置的后移使之更加靠近乘员舱,高温和排气噪音很容易渗透到乘员舱,所以为了减少高温和噪声的影响,就需要花更多的成本在防火墙等位置做隔热隔音的处理。另一个缺点是,反置发动机顺畅的排气管路减小了排气管内的回压,使得发动机低转速时的排气效率降低,进而影响进气的效率,进气歧管内的混合气常常不能被完全吸入气缸内,也容易造成混合气

26、密度不均、燃油燃烧不够充分等情况,而未进入气缸而吸附在进气管壁和气门上的细小油滴也很容易在高温环境下形成积碳。这就是反置式发动机通常在低转速时的动力输出较弱的原因,也是很多使用反置发动机的车型容易产生积碳的主要因素之一。 不过,随着可变长度进气歧管以及目前主流的可变正时气门技术、正在逐渐兴起的缸内直喷技术的应用,反置发动机的弱势正在被逐渐改善。可变正时气门技术使“气流及气门开关”对于传统多点电喷发动机混合气浓度的不利影响大大降低,而直喷技术的应用则进一步削弱了气门开关和歧管气流对混合气浓度的不利影响,将燃油直接注入汽缸,能够更加精准的计算和控制喷油量,相比缸外喷射减少了燃油损失,达到提高效率降

27、低油耗的目的。可以说,反置发动机在这方面的弱势已被有效的弥补,能够在全转速段实现更高的效率,并且更好的发挥其高转速输出的特性。分电器 汽油机点火系统中按气缸点火次序定时将高压电流传至各气缸火花塞的部件。在蓄电池点火系统中,通常将分电器和点火器安装在同一轴上,并由凸轮轴驱动,同时它还带有点火提前角调整装置和电容器等。 点火器的断电臂用弹簧片使触点闭合,凸轮轴带动断电凸轮使触点开启,开启间隙约为0.300.45毫米。断电凸轮的凸起数与气缸数相同。当触点开启时,分电器的分电臂正好对准相应的侧电极,感应产生的高压电由次级线圈经过分电臂、侧电极、高压导线传至相应气缸的火花塞。缸盖 缸盖安装在缸体的上面,

28、从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。 缸盖上还装有进、排气门座,气门导管孔,用于安装进、排气门,还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔,用以安装凸轮轴。 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。 气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影

29、响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。缸线 缸线是传统点火系中必不可少的一部分,是点火线圈把能量传给火花塞的介质。缸线大体上分为四部分。第一是导电材料,第二是绝缘胶皮,第三是点火线圈接头,第四是火花塞接头(还有一些缸线外面再包裹一层隔热材料,防止缸线被烧坏)。 缸线数目与发动机缸数相同。随着科技发展,现在很多车已经没有了缸线,缸线和点火线圈做到了一起,每缸一个点火线圈,体积大大减小,为每缸独立点火提供了更加便利的条件。活塞 发动机好比是汽车的”心脏“,而活塞则可以理解为是发动机的“中枢”

30、,除了身处恶劣的工作环境外,它还是发动机中最忙碌的一个,不断的进行着从下止点到上止点、从上止点到下止点的往复运动,吸气、压缩、做工、排气.活塞的内部为掏空设计,更像是一个帽子,两端的圆孔连接活塞销,活塞销连接连杆小头,连杆大头则与曲轴相连,将活塞的往复运动转化为曲轴的圆周运动。 每个活塞的裙体处都有三条皱纹,是为了安装两道气环和一道油环,且气环在上。在装配时,两道气环的开口需要错开,起到密封的作用。油环的作用主要是刮除飞溅到缸壁上的多余润滑油,并将润滑油刮布均匀。目前广泛应用的活塞环材料主要有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。 此外,活塞环由于位置不同,它们采用的表面处理也有差别,其中第一道活

31、塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理,主要是为了改善润滑和提高活塞环的耐磨度。其他活塞环大都会采用镀锡或磷化处理,主要是为了改善耐磨性。 如果活塞环的安装不当或密封性不好,就会导致缸壁上的机油上窜至燃烧室与混合气一起燃烧,引起烧机油现象。若活塞环与缸壁的配合间隙过小或活塞环因积碳被卡死在环槽内等情况,活塞做上下的往复运动时,很可能会将气缸壁刮伤,长时间后会在气缸壁上形成很深的沟纹,也就是常说的“拉缸”现象。气缸壁有了沟纹,密封性不良,同样会造成烧机油的情况。因此应定期检查活塞的工作状态,避免以上两种情况的发生,保证发动机的运行状况良好。火花塞火花塞技术: 通过电极之间的放电现象产生火花,汽油发动机

32、是通过燃料和混合气体的适时燃烧使之产生动力,但是作为燃料的汽油即使处于高温环境下也很难自燃,要想使其适时燃烧有必要用“火”来点燃。这里说的火花点火便是“火花塞”的作用。发动机整体性能的好坏完全是取决于火花塞闪出火花的良否来决定的。我们往往把发动机比作为“汽车的心脏”,但是更能把火花塞比作为是汽油发动机或部分柴油机的心脏 火花 在火花塞的中心电极和接地电极之间施加由点火装置所产生的高电压,由此电极间的绝缘状态被破坏而产生电流,放电生成电火花。 火花能量决定能否使压缩混合气体点火爆发。 放电现象是在极短时间内(约千分之一秒)完成的,且极为复杂。 火花塞所的作用就是必须在规定的时间内使电极之间切实产

33、生强火花,成为混合气燃烧的始点。 着火 由电火花所引起的点火是通过电极之间的火花放电而使燃烧粒子活性化,产生化学反应(酸性),并发生热效应,最终形成火焰核。该热能使其周围的混合气活性化,最终形成以自身燃烧为中心向周边扩大的火焰核。 但是如果电极的消焰作用比火焰核的作用大,火焰核会因此而消失导致熄火(指由于电极吸热使火焰消除的作用)。 另外、如果火花隙较宽,火焰核会变大,消火作用也会变小,可保证确实点火。当火花隙过于宽时,则需要大的放电电压,从而超过了线圈的性能界限,反而不能放电。 火花塞必要的性能 耐热性:可适应极热极冷的情况 火花塞内部的受到的温度在混合气体燃烧时就达到了2000、在吸入行程

34、中使低温气体受冷,让冲程式发动机的急热急冷现象把发动机运转中的 回转变成一回转。与此耐热性相同,也要求具有达不到表面着火的起点的放热性。 机械的强度:可以适应激烈的压力变化 在吸入行程中达到气体压力以下,爆発行程中可达到45气压以上。唯一可以适应这种激烈压力变化的机械强度。 绝缘性:维持高电压的绝缘性 在急剧的温度变化压力变化反复的情况下,对于约1030kV的高电压要求可以维持充分的绝缘性。 气密性:在恶略环境下保持气密性 在急剧的温度变化压力变化下,要求保持机械箱与绝缘体间的气密性。 耐消耗性:把电极的消耗降到最小 在恶略环境下,把电极的消耗降到最小,要求具有这种耐消耗性。 耐污损性:把燃烧

35、的污垢减到最少 恶略环境下、抑制因混合气体燃烧而产生的电极的污垢。附着着的活性炭也会受热烧尽,从而达到自我清洁的要求。因此,即使是低速行驶,也可以迅速提升火花塞的温度,可达到(约500)。 火花塞的构造 火花塞的散热 火花塞将自身所受热量的散发量称为热值,将可大量散热称为高热值(冷型)、相对散热量较小的称为低热值(燃烧型),然而热值的高低,取决于缸内混合气温度和火花塞的设计。 低热值和高热值 低热值火花塞绝缘体项部较长,被火焰覆盖的表面积和气窝的容积大。另外由于从绝缘体根部到外壳散热较长,所以散热少,容易造成中心电极温度的上升。 针对这些,高热值火花塞的绝缘体项部相对较短,被火焰覆盖的表面积和

36、气窝的容积小。另外由于散热途径较短,散热多,不易造成中心电极温度的上升。 火花塞温度与车速 火花塞温度与车速,和热值的关系如图所示。在火花塞的上下限温度,受下限温度的自行清除温度和上限温度的过早点火温度所制约。只有当中心电极温度处在约500950。C之间时,才能完全发挥机能。 火花塞的寿命 电极的消耗 电极通过火花放电从容易放电的地方消耗电量。尤其是中心电极达到更高的温度时,被酸化消耗掉。 电极消耗量,是根据电极材质的融点,强度,硬度而变化的。为了减少该消耗量,在电极中使用镍合金或白金,铱等材质,即使是很细小的电极也可以延长寿命。另外,发动机种类,根据使用条件而定,使用普通火花塞的话,行车距离

37、可达一万公里,约0.10.15mm的范围。 要求电压的上升 要求电压(间隙间的放电所需电压)随着行车距离的比例而升高。该电压的上升是中心电极的锐角部分到一定程度完全消耗期间(约4000km)的电压上升幅度增大,其后,依靠电极消耗间隙的扩大作为主要原因,电压上升就会变小。 火花塞的推荐转矩与推荐回转角度 火花塞的点检与更换 中心电极的前端完好消耗之后,会加重火花的飞溅,可能会引起混合气体的点火不稳定。这样一来,恐怕会导致发动机马力的低下,燃油费用的恶性增长,发动机寿命减弱。因此推荐火花塞的交换。 普通火花塞的交换推荐时期 4轮轿车 : 15,000 20,000 km 小型汽车 : 7,000

38、10,000 km 2轮车 : 3,000 5,000 km 不良情况的诊断方法铂金火花塞 火花塞分很多种,就材料而言主要有:镍合金、铂金等,这些材料本身都有良好的导电性。火化塞散热形式有冷型火花塞和热型火花塞,火花塞的电极结构主要有单极、双极、四极等。其中出于想提升车辆点火性能方面的考虑,很多人都会想着把自己的单极火花塞改为多极的,或者将自己的镍合金火花塞改为铂金的。对于单极和多级,本文不做讨论,但说不同材质的火花塞,是否值得更换呢?从价钱上看,贵金属火花塞虽然比镍合金的贵几十元,但相对于动辄可以优惠上万元的车价而言,它绝对价值并不高,为何原厂并不采用这些贵金属的火花塞呢?是完全出于成本吗?

39、还是别的什么原因?弄清楚这个问题,我们就能搞清楚,咱们自己的车子是不是值得更换铂金火花塞了。 火花塞是由绝缘体和金属壳体两部分组成,金属壳体带有螺纹,拧在发动机气缸上,在金属壳体中有一个中心电极,它通过绝缘材料与金属壳体绝缘,在中心电极上端有接线螺母,连接从分电器的过来的高压线,在金属壳体下面还焊有接地电极,在中心电极与接地电极之间有很小的间隙,脉冲高压电击穿两个电极之间的空气,产生电火花点燃可然混合气做功,由于火花塞工作在高温高压的恶劣环境,对它的材料和制造工艺都要求十分高,但在大多经济型车常采用镍合金火花塞,只有中高档车才会使用铂金火花塞或白金火花塞。 许多车友认为,厂家不给自己的车配备铂

40、金火花塞,完全是出于成本考虑,是偷工减料的表现,因此十分愤愤地掏钱将自己车上远未到火花塞更换周期的镍合金火花塞更换为铂金的。这样的更换显然是出于对性能的考虑,而非耐久性。那么估计十个车友会有九个觉得失望,因为这种性能的提升实在是有限,甚至丝毫感觉不出来。其实这才是原厂不采用贵金属火花塞的主要原因。 提高整个发动机的点火性能是一个系统工程,单靠换火花塞对发动机性能是不会有太大的改观。因为发动机的点火系统主要由高压线、点火线圈、分电器、火花塞等组成。我们要想从根本上提高发动机性能,首先需要考虑提升点火电压,更高的电压才能提供更大的点火能量。提升电压之后就更换线径粗且导电性好的高压线,因为一条高压线

41、的导电性与它的截面积、长度和材料有关系,如果线径过细、过长以及导线中含杂质较多都会影响点火性能。只有这些更换以后,才有必要考虑更换铂金火花塞。注意,这里说的也仅仅是考虑,而不是必须,因为此时即使不更换铂金火花塞,点火性能同样也能获得提升。 与单极和多级的区别不同,铂金火花塞最主要的优点并不是提高点火能量,而是提高耐久性。它的使用寿命比镍合金的长得多,适合更恶劣的工作环境,对于高性能发动机而言,它能更持久稳定的工作。至于在性能方面,它的点火能量与普通镍合金是类似的,当然会在失火率方面有些优势,但这更多的是出于其要满足高转速发动机的设计需求,而且这种优势并不明显。因此当我们修改了整套点火系统以后,

42、发动机的工作状况变得更加强了,燃烧室的工作环境变得更加恶劣,因此采用铂金火花塞的优势就体现出来。 而对于价格较低的经济型轿车,它的设计取向更多的是经济性,在能满足日常代步的情况下,剔除更多没有意义的强化。而作为镍合金的火花塞,完全可以满足这类车型的工作需求,虽然每3万公里左右需要更换一次,但成本要比铂金的低很多,综合来看其成本差别并不大。当然,后期的更换也会给厂家带来一些售后利润,这也是厂家考虑的因素之一,但并不是主要的。铂金火花塞最大的特点是寿命长,耐久性好,适合更恶劣的工况。因此在其他部件没有做任何改动的情况下,更换铂金火花塞,一般只能起到延迟更换火花塞周期的作用,而对于性能的提升则非常有

43、限。对于那些并不想彻底修改点火系统的车主来说,如果在原厂火花塞还未到更换周期的时候更换铂金火花塞,是非常得不偿失的。 而如果单纯期望从性能提升的角度更换铂金火花塞,还是放弃为妙,因为更换以后产生的效果很难让你有任何惊喜。如果是出于寿命考虑,自己的车辆使用比较恶劣,短时间驾驶里程较多,不愿意频繁前往维修站更换火花塞的车友,采用铂金火花塞是可以的,这样可以减小更换次数,并且提高工作效率。机滤 机滤全称机油滤清器,它的作用是去除机油中的灰尘、金属颗粒、碳沉淀物和煤烟颗粒等杂质,保护发动机。 在发动机工作过程中,金属磨屑、尘土、高温下被氧化的积碳和胶状沉淀物、水等不断混入润滑油。机油滤清器的作用就是滤

44、掉这些机械杂质和胶质,保待润滑油的清洁,延长其使用期限。机油滤清器应具有滤清能力强,流通阻力小,使用寿命长等性能。机油冷却器 机油冷却器的作用是冷却润滑油,保持油温在正常工作范围之内。在大功率的强化发动机上,由于热负荷大,必须装用机油冷却器。发动机运转时,由于机油粘度随温度升高而变稀,降低了润滑能力。因此,有些发动机装用了机油冷却器,其作用是降低机油温度,保持润滑油一定的粘度。机油冷却器布置在润滑系循环油路。机油冷却器的种类1)风冷式机油冷却器 风冷式机油冷却器的芯子由许多冷却管和冷却板组成,在汽车行驶时,利用汽车迎面风冷却热的机油冷却器芯子。风冷式机油冷却器要求周围通风好,在普通轿车上很难保

45、证有足够的通风空间,一般很少采用。在赛车上多半采用这种冷却器,因为赛车速度高,冷却风量大。2)水冷式机油冷却器 机油冷却器置于冷却水路中,利用冷却水的温度来控制润滑油的温度。当润滑油温度高时,靠冷却水降温,发动机启动时,则从冷却水吸收热量使润滑油迅速提高温度。机油冷却器由铝合金铸成的壳体、前盖、后盖和铜芯管组成。为了加强冷却,管外又套装了散热片。冷却水在管外流动,润滑油在管内流动,两者进行热量交换。也有使油在管外流动,而水在管内流动的结构。节气门 节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门,气体进入进气管后会和汽油混合成可燃混合气,从而燃烧做功。它上接空气滤清器,下接发动机缸体,被称为是汽车发动

46、机的咽喉。节气门有传统拉线式和电子节气门两种,传统发动机节气门操纵机构是通过拉索(软钢丝)或者拉杆,一端连接油门踏板,另一端连接节气门连动板而工作。电子节气门主要通过节气门位置传感器,来根据发动机所需能量,控制节气门的开启角度,从而调节进气量的大小。 电子节气门的种类有电液式、线性电磁铁式、步进电机式和直流伺服电机式四种,不过电液式和步进电机式由于控制精度不高,线性电磁式则由于所需电功耗较大,都很少在汽车上应用,直流伺服电机式则很好的克服了以上两种情况,从而在汽车上应用较为广泛。此外节气门也需要定期进行更换,时间长短主要取决于空气滤清器的质量、机油质量、车辆行驶路况等因素。节温器节温器的功用

47、节温器是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量,改变水的循环范围,以调节冷却系的散热能力,保证发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态,否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟,就会引起发动机过热;主阀门开启过早,则使发动机预热时间延长,使发动机温度过低。节温器的结构和工作原理 目前节温器的结构主要是蜡式节温器,当冷却温度低于规定值时,节温器感温体内的精致石蜡呈固态,节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道,冷却液经水泵返回发动机,进行发动机内小循环。当冷却液温度达到规定值后,石蜡开始融化逐渐变为液体,体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收

48、缩的同时对推杆作用以向上的推力,推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启。这时冷却液经由散热器和节温器阀,再经水泵流回发动机,进行大循环。节温器大多数布置在汽缸盖出水管路中,这样的优点是结构简单,容易排出冷却系统中的气泡;缺点是节温器在工作时经常开闭,产生振荡现象。进气歧管 在谈到进气歧管之前,我们先来想想空气是怎样进入引擎的。在引擎概论中我们曾提到活塞在汽缸内的运作,当引擎处于进气行程时,活塞往下运动使汽缸内产生真空(也就是压力变小),好与外界空气产生压力差,让空气能进入汽缸内。举例来说,大家都应该有被打过针,也看过护士小姐如何将药水吸入针桶内吧!假想针桶就是引擎,那么当针桶内的活塞向外抽出时,药

49、水就会被吸入针桶内,而引擎就是这样把空气吸到汽缸内的。 由于进气端的温度较低,复合材料开始成为热门的进气歧管材质,其质轻则内部光滑,能有效减少阻力,增加进气的效率。 好了,回到主题,进气歧管位于节气门与引擎进气门之间,之所以称为歧管,是因为空气进入节气门后,经过歧管缓冲统后,空气流道就在此分歧了,对应引擎汽缸的数量,如四缸引擎就有四道,五缸引擎则有五道,将空气分别导入各汽缸中。以自然进气引擎来说,由于进气歧管位于节气门之后,所以当引擎油门开度小时,汽缸内无法吸到足量的空气,就会造成歧管真空度高;而当引擎油门开度大时,进气歧管内的真空度就会变小。因此,喷射供油引擎都会在进气歧管上装设一个压力计,

50、供给ECU判定引擎负荷,而给予适量的喷油。 歧管真空不只可用来供给判定引擎负荷的压力讯号,还有许多用处呢!如煞车也需要利用引擎的真空来辅助,所以当引擎发动后煞车踏板会轻盈许多,就是因为有真空辅助的缘故。还有某些形式的定速控制机构也会利用到歧管真空。而这些真空管一旦有泄漏或者不当改装,会造成引擎控制失调,也会影响煞车的作动,所以奉劝读者尽量不要于真空管上作不当的改装,以维护行车的安全。 进气歧管的设计也是大有学问的,为了引擎每一汽缸的燃烧状况相同,每一缸的歧管长度和弯曲度都要尽可能的相同。由于引擎是由四个行程来完成运转程序,所以引擎每一缸会以脉冲方式进气,依据经验,较长的歧管适合低转速运转,而较

51、短的歧管则适合高转速运转。所以有些车型会采用可变长度进气歧管,或连续可变长度进气歧管,使引擎在各转速域都能发挥较佳的性能。冷却系统 冷却系统的主要功用是把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。冷却系统按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷,如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系统。 而把这些热量先传给冷却水,然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系统。由于水冷系统冷却均匀,效果好,而且发动机运转噪音小,目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系统。配气机构 一般汽车的发动机都采用气门式配气机构,其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求,定时

52、开启和关闭各缸的进、排气门,使新鲜空气进入气缸,废气从气缸排出。 气门传动组的两种常见形式 气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成,每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。现代汽车发动机均采用顶置气门,即进、排气门置于气缸盖内,倒挂在气缸顶上。喷油嘴 喷油嘴其实就是个简单的电磁阀,当电磁线圈通电时,产生吸力,针阀被吸起,打开喷孔,燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出,形成雾状,利于燃烧充分。 喷油嘴本身是一个常闭阀 (常闭阀的意思是当没有输入控制讯号时,阀门一直处于关闭状态;而常开阀则是当没有输入控制讯号时,阀门一直处于开启状态,由一个阀针上下运动来控

53、制阀的开闭。当ECU下达喷油指令时,其电压讯号会使电流流经喷油嘴内的线圈,产生磁场来把阀针吸起,让阀门开启好使油料能自喷油孔喷出。 喷射供油的最大优点就是燃油供给之控制十分精确,让引擎在任何状态下都能有正确的空燃比,不仅让引擎保持运转顺畅,其废气也能合乎环保法规的规范。平衡轴平衡轴的作用: 让发动机工作起来更加平稳、顺畅。 平衡轴技术(上图中白色线框内所示结构)是一项结构简单并且非常实用发动机技术,它可以有效减缓整车振动,提高驾驶的舒适性。也许有的消费者会问,为什么要在部分引擎里设计这个结构?要搞明白这一问题首先我们需要弄清一件事-“发动机振动原理”。 当发动机处在工作状态时,活塞的运动速度非

54、常快,而且速度很不均匀。当活塞位于上下止点位置时,其速度为零,但在上下止点中间位置的速度则达到最高。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动,因此必然会在活塞、活塞销和连杆上产生较大的惯性力。虽然连杆上的配重可以有效地平衡这些惯性力,但却只有一部分运动质量参与直线运动,另一部分参与了旋转。因而除了上下止点位置外,其它惯性力并不能完全达到平衡状态,此时的发动机便产生了振动。 为了消除这种振动,设计者采用了很多方法,例如采用轻质的活塞减少运动件的质量、提高曲轴的刚度、采用60度夹角的“V”型布置发动机等等。增加平衡轴(如上图中间位置所示部件)也是这些办法其中之一,简单说平衡轴其实就是一个装有偏心重块并

55、随曲轴同步旋转的轴,利用偏心重块所产生的反向振动力,使发动机获得良好的平衡效果,降低发动机振动。 平衡轴可分为单平衡轴和双平衡轴两种。单平衡轴顾名思义采用单一平衡轴,利用齿轮传动方式进行工作,通过曲轴旋转带动固连的平衡轴驱动齿轮、平衡轴从动齿轮以及平衡轴。单平衡轴可以平衡占整个振动比例相当大的一阶振动,使发动机的振动得到明显改善。由于单平衡轴结构简单,占用空间小,因而在单缸和小排量发动机中应用较为广泛。而双平衡轴则采用的是链传动方式带动两根平衡轴转动,其中一根平衡轴与发动机的转速相同,可以消除发动机的一阶振动;另一根平衡轴的转速是发动机转速的2倍,可以消除发动机的二阶振动,从而达到更加理想的减

56、振效果。由于双平衡轴的结构较为复杂、成本高、占用发动机的空间又相对较大大,因此一般在大排量汽车上较为常用。另外,还有一种双平衡轴布置方式,就是两个平衡轴与气缸中心线成角度对称布置,旋转方向相反,转速与曲轴转速相同,用以平衡发动机的一阶往复惯性力。小贴士:当活塞每上下运动一次,将使发动机产生一上一下两次振动,所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上,常使用多个谐波振动来描述发动机的振动,其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动,频率是发动机转速2倍的叫二阶振动,依次类推,还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高,振幅就越小,二阶以上可以忽略不计。其一阶振动占整个振动的70以上,是振动的主要来源。 综上所述,平衡轴就是用来平衡和减少发动机的振动,从而实现降低发动机噪音、延长使用寿命、提升驾乘者舒适性的目的。不过,并不是所有发动机都需要平衡轴,像“V”型和水平对置发动机,这些振动平衡性已经很好的引擎就没有必要设计平衡轴;另外还要看厂家对不同品牌及车型的具体情况,某些理论上需要平衡轴的发动机同样见不到他的身影。启动系统 为了使静止的发动机进入工作状态,必须先用外力转动发动机曲轴,使活塞开始上下运动,气缸内吸入可燃混合气,然后依次进入后续的工作循环。而依靠的这个外力系统就是启动系统。 目前几乎所有的汽车发动机都采用电力起动机启动。当电动机轴上的驱动齿轮

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