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原来如此简单:发动机两大机构五大系统

汽车已经走进千家万户,成为人们生活出行的必需品。你对汽车的结构了解多少呢?今天就介绍一下汽车的心脏发动机的结构。以后和朋友聊起发动机,再也不会一脸懵逼啦!

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

汽车发动机仓

常见的汽油发动机由两大机构和五大系统组成。两大机构为曲柄连杆机构和配气机构,五大系统分别为:供给系统、点火系统、润滑系统、冷却系统、启动系统。发动机结构就是这么简单,下面分别介绍这两大机构和五大系统。

曲柄连杆机构

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

曲柄连杆结构

上图是一台可以点火的发动机的曲柄连杆机构,它包含了所有的配件,看起来比较复杂。简化如下图所示,它就是由曲轴、连杆、活塞组成。

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

曲柄连杆机构

当汽缸内的汽油燃烧爆炸后,推动活塞向下移动,活塞带动连杆使曲轴做旋转运动。这样,汽油燃烧的化学能就转化为曲轴旋转的机械能,发动机就可以利用曲轴的旋转,再配合变速箱和底盘的结构,从而带动汽车跑起来。

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曲轴旋转输出动力

配气机构

发动机配气机构主要部件有气门传动组、凸轮轴、气门组等。曲轴驱动正时轮旋转,正时轮通多正时皮带或者正时链条带动凸轮轴旋转,凸轮轴上的凸轮控制进气门和排气门在合适的时刻开启气门。这里需要特别说明的是,由于一个工作循环内,进气(进气门开,排气门关)、压缩(进气门关,排气门关)、做功(进气门关、排气门关)、排气(进气门关、排气门开),曲轴转2圈,凸轮轴只转一圈,所以凸轮轴上的正时轮的外径是曲轴上正时轮外径的2倍。

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发动机配气机构

气门传动组合气门组的详细构成如下图所示

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发动机配气机构组成

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原来如此简单:发动机两大机构五大系统

供给系统

燃油供给系统主要由油箱、燃油泵、燃油滤清器、脉动阻尼器、燃油压力调节器、燃油分配管、配油器等部件组成。

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

燃油供给系统

空气供给装置:空气滤清器、进气消声器;

可燃气混合气形成装置:化油器、喷油器;

可燃混合气供给和废气排放装置:进气管、排气管、排气消声器。

点火系统

发动机点火系统有传动蓄电池点火系统、半导体点火系统、微机控制点火系统、磁电机点火系统等四类。最早使用的蓄电池点火系统主要由电源(蓄电池和电机)、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、阻尼电阻、高压导线等组成。

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

传统点火系统

点火系统将12V或者24V的低压电转变为1000V以上的高压电是由点火线圈和断电器共同完成,并由配电器分配到各缸火花塞。

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

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传统点火系统中,断电器由中间的凸轮驱动触电的开合,随着电子技术的发展,这部分的控制由ECU代替,就是微机控制点火系统,点火变得更加可靠。

润滑系统

润滑系统的组成主要有:油底壳、集滤器、机油泵、油管和油道、机油滤清器、旁通阀、安全阀等部件。发动机运行过程需要润滑的部件有:

曲轴主轴颈、连杆颈

凸轮轴轴颈、凸轮工作面、偏心轮工作面、螺旋齿轮

正时齿轮

活塞销-活塞、活塞-缸壁

摇臂轴-支座

挺柱-座孔

机油泵传动轴-座孔

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发动机润滑系统

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桑塔纳润滑系统

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润滑系统动图示意

冷却系统

汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系,即利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。

在冷却系统中,其实有两个散热循环:一个是冷却发动机的主循环,另一个是车内取暖循环。这两个循环都以发动机为中心,使用是同一冷却液。

主循环中包括了两种工作循环,即“冷车循环”和“正常循环”。冷车着车后,发动机在渐渐升温,冷却液的温度还无法打开系统中的节温器,此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”,目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。随着发动机的温度,冷却液温度升到了节温器的开启温度(通常这温度在80℃后),冷却循环开始了“正常循环”。这时候的冷却液从发动机出来,经过车前端的散热器,散热后,再经水泵进入发动机。

这是一个取暖循环,但对于发动机来说,它同样是一个发动机的冷却循环。冷却液经过车内的采暖装置,将冷却液的热量送入车内,然后回到发动机。有一点不同的是:取暖循环不受节温器的控制,只要打开暖气,这循环就开始进行,不管冷却液是冷的、还是热的。

原来如此简单:发动机两大机构五大系统

冷却系统循环示意图

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。

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发动机启动系统

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与发动机飞轮轴缘上的环齿啮合时,电动机旋转时产生的电磁转矩通过飞轮传递给发动机的曲轴,使发动机启动。电力起动机简称起动机。它以蓄电池为电源,结构简单、操作方便、起动迅速可靠。

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启动电机

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