汽车发动机类型(一)

发动机是汽车的动力源。迄今为止除为数不多的电动汽车外,汽车发动机都是热能动力装置,或简称热机。在热机中借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

热机有内燃机和外燃机两种。直接以燃料燃烧所生成的燃烧产物为工质的热机为内燃机,反之则为外燃机。内燃机包括活塞式内燃机和燃气轮机。外燃机则包括蒸汽机、汽轮机和热气机等。内燃机与外燃机相比,具有结构紧凑、体积小、质量轻和容易起动等许多优点。因此,内燃机尤其是活塞式内燃机被极其广泛地用作汽车动力。

一、发动机工作原理

气缸进气进油点燃过程 气缸进气进油点燃过程

以四冲程汽油机的工作过程为例,这是一个复杂的过程,它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程(冲程)组成。

进气行程

此时,活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动,同时,进气门开启,排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时,活塞上方的容积增大,气缸内的气体压力下降,形成一定的真空度。由于进气门开启,气缸与进气管相通,混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时,气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。

压缩行程

活塞由下止点移动到上止点,进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动,气缸内气体容积逐渐减小,气体被压缩,气缸内的混合气压力与温度随着升高。

作功行程

此时,进排气门同时关闭,火花塞点火,混合气剧烈燃烧,气缸内的温度、压力急剧上升,高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中,只有这个在行程才实现热能转化为机械能,所以,这个行程又称为作功行程。

排气行程

此时,排气门打开,活塞从下止点移动到上止点,废气随着活塞的上行,被排出气缸。由于排气系统有阻力,且燃烧室也占有一定的容积,所以在排气终了地,不可能将废气排净,这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。

排气行程结束时,活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后,曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,开始下一个循环。如此周而复始,发动机就不断地运转起来。

二、发动机分类

1.按活塞运动方式的不同,活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。


往复活塞式和旋转活塞式 往复活塞式和旋转活塞式

往复活塞式是比较常用的发动机类型,市面上基本都是这种形式。但其是将往复直线运动的活塞通过连杆曲轴转变成了圆周运动,并且需要一定惯性才能往复完成循环。振动、偏心、惯性等等问题比较突出,不过随着技术进步,不断改进,已经较为成熟且完善了,舒适度也较高。但这些先天问题只能无限减少,不能彻底根治。

转子发动机,应该现在是马自达专属了,由于使用寿命,耐磨性,油耗指标等等问题,转子发动机还没有普及开来。其特点就是旋转运动变旋转运动,传动效率更高且振动、偏心、惯性等等问题是基本没有的。

2.根据所用燃料种类,活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机和柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。

汽油机、柴油机 汽油机、柴油机

一般来讲,汽油机运行品质更好,振动,运行噪音,线性输出,可靠性等等方面都是要优于柴油机的。而柴油机则因为是压燃,无火花塞,热效率更高,更加省油,且低扭强劲。但其高转速情况下不给力。不过,随着技术不断进步,汽油机和柴油机在相互交叉进化,马自达下一次汽油机就要压燃,优秀柴油机也能把运行品质做得非常好。

3.按冷却方式的不同,活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式内燃机,而以空气为冷却介质的则称作风冷式内燃机。

水冷式和风冷式 水冷式和风冷式

现行汽车100%都是水冷的,水冷具有冷却效果好,冷却能力稳定可靠等优点。而风冷发动机现在多见于排量很小的摩托车发动机,这些小发动机,功率只有几千瓦,风冷就可以满足其日常使用,此类车型长时间运行可能性比较小,采用风冷可以减轻重量,进而提高整车效率。

当然发动机还有其他类型,篇幅有限,下期继续讲发动机还有哪些常规分类。

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