汽车发动机的研究进展

汽车发动机的研究进展

发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。发动机是汽车的心脏，影响汽车的动力性，经济性。发动机—汽车的心脏目录1.发动机的历史发展2.发动机的结构组成3.发动机的分类4.发动机的工作原理5.发动机的未来发展发动机的历史发展1770年，居纽制作了第一辆三轮蒸汽机车1876年，德国人奥托发明了往复活塞式四冲程汽油机1892年，德国工程师狄塞尔发明了压燃式发动机（即柴油机）1926年，瑞士人布希提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压1967年，德国博世公司推出由电子计算机控制的汽油喷射系统（ElectronicFuelInjection，EFI）1971年，第一台热气发动机——斯特林机的公共汽车已开始运行1977年，在美国芝加哥召开了第一次国际电动汽车会议1978年，日本研究成功复合动力汽车，即内燃机——电力汽车1979年—现在，各种新能源车，各种汽车新技术涌现发动机的结构组成

曲柄连杆机构

两大机构发配气机构动冷却系统机润滑系统

五大系统

点火系统

燃料供给系统

启动系统电控发动机组成是由两大机构，五大系统组成。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。按照行程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。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直列式L型，V型，W型和水平对置H型。如果两列之间的夹角<180°（一般为60°）称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为水平对置发动机。如果把气缸排成四列，就是W型发动机。（“L4””H6””V8””W12”)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。发动机的分类L型

水平对置H型V型发动机的工作原理上止点下止点燃烧室容积工作容积总容积（排气量）

压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值。发动机的工作原理

四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。进气冲程气门开启，活塞下行，气缸内压力下降，由汽油和空气组成的新鲜混合气，从进气门进入气缸。压缩过程进气门关闭（排气门未开），活塞上行，新鲜混合气在密闭的气缸里被压缩到燃烧室。燃烧膨胀行程压缩行程即将终止，活塞快到上止点前，火花塞点火，新鲜混合气燃烧，气体压力温度升高，当活塞越过上止点后，燃烧的高压气体推动活塞向下，转动曲轴对外作功。排气行程排气门开启，活塞从下止点向上止点运行，将燃烧做功后的废气从排气门排出，完成一个工作循环，然后再从进气行程开始进行下一个工作循环。发动机的工作原理（1）压缩冲程活塞自下止点向上移动，三个气孔同时被关闭后，进入气缸的混合气被压缩；在进气孔露出时，可燃混合气流入曲轴箱。（2）燃烧膨胀冲程活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功。这时进气孔关闭，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入气缸，驱除废气，进行换气过程。二冲程汽油机的工作原理二冲程发动机的优缺点优点：轻便，简易，制造成本低廉。二冲程发动机另外还有将双倍的动力装进同一空间内的潜力，因为每一回转它有双倍的动力冲程。缺点：二冲程发动机无法像四冲程发动机那样可持续使用那么长时间，润滑油非常昂贵，燃油消耗率高，产生很多污染。发动机的未来发展

由于石油短缺和环保的双重压力，整车及发动机生产企业纷纷投入巨资进行各种高燃效、低能耗、低排放发动机的研发，因此，节能环保型的发动机将成为未来大发展趋势。

优化发动机的结构设计，采用多种技术组合。如电控喷射技术、废气循环技术、多气门技术、废气旁通技术和高效增压中冷技术等等提高燃油的热效率，改善汽车的动力性并降低有害气体、有害微粒的排放。

新能源汽车发动机。新能源汽车包括混合动力汽车、燃料电池汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等，其废气排放量比较低，符合节能环保的要求。生物燃料、燃料电池在汽车石油替代中将发挥重要的作用。先进柴油机，涡轮增压发动机，燃气汽车、生物燃料汽车等

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曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。（1）将气体的压力变为曲轴的转矩（2）将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动（3）把燃烧作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能.

配气机构的作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与作功行程中，保证燃烧室的密封。新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的混合气，对于柴油机而言是纯空气。两大机构冷却系统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。发动机的冷却系有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系称为风冷系；以冷却液为冷却介质的冷却系称为水冷系。风冷系：利用气流使散热片的热量散到大气中水冷系：通过冷却水的不断循环，从发动机水套中吸收多余的热量，并散发到大气中五大系统五大系统润滑系统的功用就是在发动机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦。从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。五大系统点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下，均能在适当的时机提供足够的电压，使火花塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花，让引擎得到最佳的燃烧效率。汽油引擎属于火花点火引擎，而柴油引擎则属于压缩点火引擎。五大系统燃料供给系统汽油机燃料供给系的任务是将汽油经过雾化和蒸发(汽化)并和空气按一定比例均匀混合成可燃混合气，再根据发动机各种不同工况的要求，向发动机气缸内供给不同质(即不同浓度)和不同量的可燃混合气，以便在临近压缩终了时点火燃烧而放出热量燃气膨胀作功，最后将气缸内废气排至大气中。目前汽油机的燃料供给系有：化油器式燃料供给系；汽油喷射式燃料供给系；液化石油气燃料供给系以及其它混合燃料供给系统等。化油器式燃料供给系是汽油机传统的供给系仍在广泛应用，而汽油喷射式燃料供给系在汽油机上的使用已经普及。五大系统发动机的启动系统要使发动机