汽车发动机构造与工作原理

果发动机横着放在你眼前，就是横置发动机。
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。
气缸盖
气缸盖罩
衬垫
气缸盖
安装火花塞
气缸垫
• 气缸垫：
• 装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸 体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。
活塞连杆机构
１.曲柄连杆机构
是做功和运动转换装置， 由活塞连杆组和曲轴飞 轮组构成。 活塞连杆组：由活塞、 活塞环、活塞销、连杆、 连杆轴瓦等组成.
汽缸排列方式
• V型——气缸按一定角度排成两排
V型发动机缩短了机体的长度和高度，而 更低的安装位置可以便于设计师设计出风 阻系数更低的车身，同时得益于汽缸对向 布置，还可抵消一部分振动，使发动机运 转更为平顺。比如一些追求舒适平顺驾乘 感受的中高级车型，还是在坚持使用大排 量V型布局发动机
所谓V型发动机，简单的说就是将所有汽缸分成两组， 把相邻汽缸以一定夹角布置一起（左右两列气缸中心 线的夹角γ＜180°），使两组汽缸形成一个夹角的平 面，从侧面看汽缸呈V字形（通常的夹角为60°），故 称V型发动机。
工作条件： 活塞在高温、高压、高速、润滑不良 的条件下工作。活塞直接与高温气体 接触，瞬时温度可达2500K以上，因 此，受热严重，而散热条件又很差， 所以活塞工作时温度很高，顶部高达 600～700K，且温度分布很不均匀； 活塞顶部承受气体压力很大，特别是 作功行程压力最大，汽油机高达3～ 5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就 使得活塞产生冲击，并承受侧压力的 作用；活塞在气缸内以很高的速度 (8～12m/s)往复运动，且速度在不断 地变化，这就产生了很大的惯性力， 使活塞受到很大的附加载荷。活塞在 这种恶劣的条件下工作，会产生变形 并加速磨损，还会产生附加载荷和热 应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。
压缩比与排量的计算
压缩比 (Compression
Ratio) 活塞在下止点的气缸之总 容积除以活塞在上死点的 总容积(燃烧室容积)，所 得的值就称为压缩比。
排量 (Displacement) 指在发动机的所有活塞从 上止点到下止点所扫过的 容积总和。
发动机动力源于爆炸
两大机构和七大系统
• 要实现上述能量转换，需要这样一个装置，这个装置可以分为以下部分：
• 活塞：
•
•
与高温气体直接接触，顶部瞬时温度可达2500K以上 ， 作功行程承受气体压力高达3～5MPa；在气缸内以很 高的速度(8～12m/s)运动； 一般采用高强度铝合金制造。
活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和 热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。 活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱 使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。
一种具有较大 向外扩张变形 的金属弹性环。 它被装配到剖 面与其相应的 环形槽内。往 复和/或旋转 运动的活塞环， 依靠气体或液 体的压力差， 在环外圆面和 气缸以及环和 环槽的一个侧 面之间形成密
封。
活塞环有气环和油环两种。气环的作用是保证活塞和气缸套滑动配合严密，防止 密封燃料爆发后的高温、高压气体漏入曲轴箱，同时把活塞顶部所受的大部分热 量经气缸壁传散出去。油环的作用是布油和刮油，发动机运转时，曲轴箱的润滑 油被机件甩到气缸壁上。当活塞上行时，油环将润滑油均匀地分布在气缸壁上， 以利润滑；活塞下行时，油环将气缸壁上多余的润滑油刮去，以免机油窜入燃烧 室。油环周边凹下的环形槽中开有多个回油环，油环刮下的油经油环槽底的径向 回油孔流回曲轴箱。活塞环开有切口，具有弹性，随活塞作往复运动时，活塞环 与气缸壁贴合，或张开或收缩，保证塞顶部与气缸形成封闭的空间。
发动机布局
• 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老甲壳虫和菲亚特126P也是后置发动机
• 横置发动机
优点：
发动机布局
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
A．气环：主要用来 防止气体泄漏的活塞 环。 B．油环：具有 回油孔或等效结构， 能从缸壁上刮下机油 的活塞环。油环采用 钢带组合式，上下刮 片及衬环经氮化处理， 刮油能力强，经久耐 用，适应性好，能很 好的适应气缸的不均 匀磨损和活塞变形等 造成的影响，防止积 渣、结胶，具有良好 的控油能力。
活塞环
发动机布局
• 中置发动机
中置发动机，即发动机 位于汽车的前后轮轴之 间，对于一些极端追求 性能的车型而言，将发 动机中置是一种最理想 的方式，因为发动机的 位置正好位于车子重心 附近，而不是重量过于 集中在车头或车尾，达 到最佳的配重比，这将 大大提高车子的操控性 和行驶稳定性。包括法 拉利、兰博基尼在内的 不少经典跑车都采用的 是中置发动机布局。
曲柄连杆机构 配气机构 供给系 润滑系统 冷却系统 点火系统 起动系统
机体组：
气缸垫 气缸盖 油道和水道 气缸体 曲轴箱
油底壳 气缸
气缸体：
一般用灰铸铁或铝合 金铸成，上部的圆柱 形空腔称为气缸，下 部为支承曲轴的曲轴 箱，其内腔为曲轴运 动的空间。 气缸体内部铸有许多 加强筋，冷却水套和 润滑油道等
汽车发动机
Li guang xin
发动机布局
• 前置发动机
目前在国内车市所能看到的 绝大部分车型都是采用的前 置发动机，即发动机位车前 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。因外，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。
W型发动机是德国大众专属发动机技术。其原理是：将V 型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开，简单点说，W型 发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大W形，严 格说来Ｗ型发动机还应属V型发动机的变种。 W发动机特点：W型比V型发动机做得更短一些，有利 于节省空间，同时重量也可轻些；缺点是它的宽度更大，使 得发动机室更满。 大众旗下的辉腾6.0和奥迪的A8L 6.0都采用了W12发动 机，布加迪威龙则是采用了8.0L W16发动机，W型发动机 一般都是大排量的发动机
转子发动机工作原理
工作原理：在三角转子转动时，以三角转子中心 为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮 合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的 齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点 的运动轨迹（即汽缸壁的形状）似“8”字形。三 角转子把汽缸分成三个独立空间，三个空间各自 先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自 转一周，发动机点火做功三次。而转子发动机的 转子每旋转一圈就作功一次。 与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次 相比，具有高功率容积比（发动机容积较小就 能输出较多动力）的优点。另外，由于转子发 动机的轴向运转特性，它不需要精密的曲轴平 衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有 两个转动部件，与一般的四冲程发动机具有进、 排气门等二十多个活动部件相比结构大大简化， 故障的可能性也大大减小。 除了以上的优点外，转子发动机的优点亦包括 体积较小、重量轻、低重心等。相应缺点是发 动机在使用一段时间之后容易因为油封材料磨 损而造成漏气问题，增加油耗。另外其独特的 机械结构也造成这类引擎较难维修。
油底壳
下轴箱: 贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底
壳。油底壳是曲轴箱的下半部，又称为下曲轴箱。作用是 封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和 储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散曲部分热量， 防止润滑油氧化。 材料： 薄钢板冲压（下曲轴箱），铝合金
湿式油底壳，之所以命名为湿式油底壳是由于发动机的曲轴曲拐和连杆大头在曲轴每旋转一周都会 浸入油底壳的润滑油内一次，起到润滑作用，同时由于曲轴的高速运转，曲拐每次高速浸入油池内 都会激起一定的油花和油雾，对曲轴和轴瓦进行润滑，称之为飞溅润滑。干式油底壳让引擎重心降 低 可提升操控性。
汽缸排列方式
• 星形发动机－－用于飞机上
汽缸排列方式
转子发动机转子发动机又称为米勒循环发动机，由德国人菲加士•汪克尔发明，
之后这项技术由马自达公司收购。我们都知道：传统的气缸往复运动式发动机，工作 时活塞在气缸里做往复直线运动，而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使 用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。 与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动 机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。
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.
缺点： 那为什么其它厂家没有研发水平对置引擎呢？除了 因为水平对置结构较为复杂外，还有如机油润滑等 问题很难解决。横置的气缸因为重力的原因，会使 机油流到底部，使一边气缸得不到充分的润滑。显 然保时捷和斯巴鲁都很好的解决了众多技术难题， 但高精度的制造要求也带来了更高的养护成本，并 且由于机体较宽，因而并不利于布局。
发动机总体构造
增压系
发动机基本知识
• 发动机的本质: • 是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生 的热能转变成机械能。 • 四行程汽油机是一个气缸-活塞系统，燃料 在气缸中燃烧，推动活塞运动，经过曲柄 连杆机构再将往复运动转换为旋转运动。发动机时由这些 Nhomakorabea西组成的！
发动机时由这些东西组成的！
四冲程汽油发动机工作原理
汽缸排列方式
• H型卧式（也叫水平对置式） ——气缸在发动
机的相对两侧排成两排Boxer Engine
水平对置发动机的气缸夹角为180度。但水平对置 发动机的制造成本和工艺难度相当高，所以目前世 界上只有德国保时捷和日本斯巴鲁两个厂商在用。 可简称为B型发动机如B４缸 B６缸 优点： 水平对置发动机的最大优点是重心低。由于它的汽缸 为“平放”，不仅降低了汽车的重心，还能让车头设 计得又扁又低，这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。 同时，水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构，这 使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好，运行时 的功率损耗也是最小。当然更低的重心和均衡的分配 也为车辆带了更好的操控性。
汽缸排列方式
• W型发动机 ----V型发动机的一个变种
W型与V型发动机 相比可将发动机做 得更短一些，曲轴 也可短些，这样就 能节省发动机所占 的空间，同时重量 也可轻些，但它的 宽度更大，使得发 动机舱更满。 现在应用W发动机的只 有大众以及它旗下其他 品牌的车辆，比如老帕 萨特的W8，大众辉腾、 宾利欧陆和奥迪A8的 W12以及布嘉迪的W16。
发动机布局
• 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。
汽缸排列方式
• 直列式——汽缸按直线排成一排,直列布局是如今使
用最为广泛的气缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的发动机上.常见的大致有
L3、L4、L5、L6型四款（数字代表气缸数量）。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑， 稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，当然也意味着制造成本更低。同时， 采用直列式气缸布局的发动机体积也比较紧凑，可以适应更灵活的布局。也方便于布 置增压器类的装置。但其主要缺点在于发动机本身的功率较低，并不适合配备6缸以上 的车型。