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  • 先来一个总图:这就是汽车的动力系统的结构,下面的问题就是围绕这个图来讲解的: 发动机 一、基本理论汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此,...

    摘自:http://club.autohome.com.cn/bbs/thread-c-172-10864192-1.html###

    先来一个总图:这就是汽车的动力系统的结构,下面的问题就是围绕这个图来讲解的:

    发动机

    一、基本理论

    汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车,最简单的办法是通过在发动机
    内部燃烧汽油来获得动能。因此,汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

    有两点需注意:
    1. 内燃机也有其他种类,比如柴油机,燃气轮机,各有各的优点和缺点。
    2. 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料
    (煤、木头、油)在发动机外部燃烧产生蒸气,然后蒸气进入发动机内部来产生动
    力。内燃机的效率比外燃机高不少,也比相同动力的外燃机小很多。所以,现代汽车不用蒸汽机。
    相比之下,内燃机比外燃机的效率高,比燃气轮机的价格便宜,比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。

    二、燃烧是关键

    汽车的发动机一般都采用4冲程。(马自达的转子发动机在此不讨论,汽车画报曾做过介绍)

    4冲程分别是:进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程,发动机完成一个周期(2圈)。

    理解4冲程

    活塞,它由一个活塞杆和曲轴相联,过程如下

    1.活塞在顶部开始,进气阀打开,活塞往下运动,吸入油气混合气
    2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气,使得爆炸更有威力。
    3.当活塞到达顶部时,火花塞放出火花来点燃油气混合气,爆炸使得活塞再次向下运动。
    4.活塞到达底部,排气阀打开,活塞往上运动,尾气从汽缸由排气管排出。
    注意:内燃机最终产生的运动是转动的,活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动,这样才能驱动汽车轮胎。

    三、汽缸数

    发动机的核心部件是汽缸,活塞在汽缸内进行往复运动,上面所描述的是单汽缸的运动过程,而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的(4缸、6缸、8缸比较常见)。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类:直列、V或水平对置(当然现在还有大众集团的W型,实际上是两个V组成)。
    不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点,配备在相应的汽车上。

    四、排量

    混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行,活塞往复运动,你可以看到燃烧室容积的变化,最大值和最小值的差值就是排量,用升(L)或毫升(CC)来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L,4缸的排量为2.0L,如果V型排列的6汽缸,那就是V6 3.0升。一般来说,排量表示发动机动力的大小。

    所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。

    五、发动机的其他部分

    凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭
    火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气,使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。
    阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和
    燃烧时,这两个阀都是关闭的,来保证燃烧室的密封。
    活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封:
    1.防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
    2.防止润滑油进入汽缸内燃烧。
    大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧:活塞环不再密封引起的(尾气管冒
    青烟)
    活塞杆 连接活塞环和曲轴,使得活塞和曲轴维持各自的运动。
    润滑油槽 包围着曲轴,里面有相当数量的油.

    一般发动机外观

    下面说下集中常见汽缸结构不同的发动机

    直列4缸(A3就是这样的结构)

    V6(中高档轿车)

    水平对置(比如斯巴鲁的翼豹)

    变速箱

    一、变速箱的作用

    发动机的物理特性决定了变速箱的存在。首先,任何发动机都有其峰值转速;其次,发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。比如,发动机最大功率出现在5500转。变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比,换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。理想情况下,变速箱应具有灵活的变速比。无级变速箱(CVT)就具有这种特性,可以较好的发挥发动机的动力性能。

    (1)CVT

    无级变速箱有着连续的变速比。其一直因为价格、尺寸及可靠性的关系而没有大量装备汽车。现在,改进的设计使得CVT的使用已比较普遍。
    国产AUDI 2.8 CVT 


    (2)这个是手动的变速箱

    奔驰C级Sport Coupe 6速手动变速箱

    变速箱通过离合器与发动机相连,这样,变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速

    一般都是5速的,参数仅供参考
    一个5档的变速箱提供5种不同的变速比,在输入轴和输出轴间产生转速差。见下表:


    二、简单的变速箱模型

    为了更好的理解变速箱的工作原理,下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型,看看各部分之间是如何配合的:

    •输入轴(绿色)通过离合器和发动机相连,轴和上面的齿轮是一个部件。

    •轴和齿轮(红色)叫做中间轴。它们一起旋转。轴(绿色)旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转,这时,中间轴就可以传输发动机的动力了。

    •轴(黄色)是一个花键轴,直接和驱动轴相连,通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。

    •齿轮(蓝色)在花键轴上自由转动。在发动机停止,但车辆仍在运动中时,齿轮(蓝色)和中间轴都在静止状态,而花键轴依然随车轮转动。

    •齿轮(蓝色)和花键轴是由套筒来连接的,套筒可以随着花键轴转动,同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮(蓝色)。


    挂进1档时,套筒就和右边的齿轮(蓝色)啮合。见下图:

    如图所示,输入轴(绿色)带动中间轴,中间轴带动右边的齿轮(蓝色),齿轮通过套筒和花键轴相连,传递能量至驱动轴上。在这同时,左边的齿轮(蓝色)也在旋转,但由于没有和套筒啮合,所以它不对花键轴产生影响。

    当套筒在两个齿轮中间时(第一张图所示),变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动,速度是由中间轴上的齿轮和齿轮(蓝色)间的变速比决定的。

    三、真正的变速箱(A3的变速箱原理亦如此)

    如今,5档手动变速箱应用已经很普遍了,以下是其模型。 


    换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉,见下图 


    在换挡杆的中间有个旋转点,当你拨入1档时,实际上是将连杆和换档叉往反方向推。

    你左右移动换档杆时,实际上是在选择不同的换档叉(不同的套筒);前后移动时则是选择不同的齿轮(蓝色) 

    四、倒档


    倒档 通过一个中间齿轮(紫色)来实现。如图所示,齿轮(蓝色)始终朝其他齿轮(蓝色)相反的方向转动。因此,在汽车前进的过程中,是不可能挂进倒档的,套筒上的齿和齿轮(蓝色)不能啮合,但是会产生很大的噪音。

    五、同步装置

    同步是使得套筒上的齿和齿轮(蓝色)啮合之前产生一个摩擦接触,见下图

    齿轮(蓝色)上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口,两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮(蓝色)同步,套筒的外部滑动,和齿轮啮合。

    转载于:https://www.cnblogs.com/zhuwenlubin/p/5667379.html

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  • 多工作模式往复活塞式发动机的研究,邸立明,杨春婧, 本文在介绍了无凸轮轴气门驱动技术之后,通过对往复活塞式发动机的结构和工作原理进行创新,提出了多工作模式发动机(EMWM,Engi
  • 发动机的工作原理,你知道吗?

    千次阅读 2014-04-14 21:00:15
    发动机是汽车的动力装置,性能优劣直接影响到汽车性能,发动机的类型很多,结构各异,以适应不同车型的需要。按发动机使用燃料划分,可分成汽油发动机柴油发动机等类别。按发动机汽缸排列方式划分,可分成直列、V...

    http://auto.jxedt.com/info/5352.htm


    发动机是汽车的动力装置,性能优劣直接影响到汽车性能,发动机的类型很多,结构各异,以适应不同车型的需要。按发动机使用燃料划分,可分成汽油发动机和柴油发动机等类别。按发动机汽缸排列方式划分,可分成直列、V型、水平对置发动机等。发动机排量等于各汽缸工作容积之和,增加缸数可以增加发动机排量,提高发动机输出功率,还可使发动机运转平稳,减少振动与噪声。

      一、直列四缸发动机工作原理动画

      

     

      6缸以下的发动机汽缸多为单排直列方式,少数6缸发动机也有直列方式的。直列式发动机结构简单,价格便宜,缺点是发动机高度较高,长度较长。

      二、V型六缸发动机工作原理动画

      

     

      V型发动机将所有汽缸分成两组,两组相邻汽缸成一定的夹角布置在一起,可以抵消一部分振动,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。V型发动机运转比较平稳,振动与噪声较小,高度较低,长度较短,能为驾乘舱留出更大的空间,缺点是必须使用两个汽缸盖,结构相对复杂,价格也较贵。中高级轿车上普遍采用V6发动机。V型发动机的汽缸数一般为6、8、10、12、16。据说,有的汽车公司还有V5、V7、V11等非对称式V型发动机。

      三、水平对置发动机工作原理动画

      

     

      水平对置发动机一般安装在整车的中心线上,活塞平均分布在曲轴两侧,在水平方向上左右运动,两侧活塞产生的力矩相互抵消,大大降低车辆运行中的振动,减少噪音,发动机转速得到很大提升,油耗较低,并使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低,车辆行驶更加平稳,适合运动型轿车或跑车。缺点是润滑系统不太理想,技术要求很高,冷却系统也要求很严格,制造成本比V型发动机更高。

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  • 发动机是汽车的动力装置,性能优劣直接影响到汽车性能,发动机的类型很多,结构各异,以适应不同车型的需要。按发动机使用燃料划分,可分成汽油发动机柴油发动机等类别。按发动机汽缸排列方式划分,可分成直列、V...
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    发动机是汽车的动力装置,性能优劣直接影响到汽车性能,发动机的类型很多,结构各异,以适应不同车型的需要。按发动机使用燃料划分,可分成汽油发动机和柴油发动机等类别。按发动机汽缸排列方式划分,可分成直列、V型、水平对置发动机等。发动机排量等于各汽缸工作容积之和,增加缸数可以增加发动机排量,提高发动机输出功率,还可使发动机运转平稳,减少振动与噪声,汽车发动机工作原理动画图解析:

     一、直列四缸发动机工作原理动画

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    6缸以下的发动机汽缸多为单排直列方式,少数6缸发动机也有直列方式的。直列式发动机结构简单,价格便宜,缺点是发动机高度较高,长度较长。

     二、V型六缸发动机工作原理动画

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    V型发动机将所有汽缸分成两组,两组相邻汽缸成一定的夹角布置在一起,可以抵消一部分振动,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。V型发动机运转比较平稳,振动与噪声较小,高度较低,长度较短,能为驾乘舱留出更大的空间,缺点是必须使用两个汽缸盖,结构相对复杂,价格也较贵。中高级轿车上普遍采用V6发动机。V型发动机的汽缸数一般为6、8、10、12、16。据说,有的汽车公司还有V5、V7、V11等非对称式V型发动机。

    三、水平对置发动机工作原理动画

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  • 对于四冲程发动机来说,每四个活塞行程作功一次,即只有作功行程作功,而排气、进气压缩三个行程都要消耗功。因此曲轴对外输出转矩呈周期性变化,曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况,在曲轴后端装置飞轮。 ...

    曲轴飞轮组机构结构图

    飞轮(flying wheel),转动惯量很大的盘形零件,其作用如同一个能量存储器。对于四冲程发动机来说,每四个活塞行程作功一次,即只有作功行程作功,而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。因此曲轴对外输出的转矩呈周期性变化,曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况,在曲轴后端装置飞轮。

    4冲程发动机只有做功冲程对外输出功,其它三个冲程进气、压缩、排气都是消耗功的。因为四冲程发动机720度才能完成一次做工,而只有燃烧做工行程的180度有动能,飞轮就把做工的能量储存起来,利用自身的惯性来辅助发动机完成另外3个行程的做工,发动机的气缸数量越少飞轮的质量就越大,发动机的气缸多了就可以降低做工的间隔角度,所以气缸越多发动机也就越平稳,相对来说飞轮的重量也不需要那么大了。

    飞轮的转动惯量大一些,会使发动机的输出扭矩更平滑,转速更稳定。但是飞轮的转动惯量也不能太大,惯量大,飞轮的质量也会增大,发动机启动功率需求就会增大,发动机扭矩输出的响应性也会变差。所以,飞轮设计时,把大部分质量集中在轮缘上,把轮缘做的又宽又厚,以便在较小的飞轮质量下获得较大的转动惯量。

    飞轮除了起到储能作用外,还有以下功用:

    1、在启动时,起动机通过与飞轮上的齿圈啮合,带动曲轴转动,实现发动机的启动。

    2、为使飞轮既具有较大的转动惯量,质量又要尽可能小,飞轮的质量多集中在轮缘上。多缸机的飞轮应与曲轴一起进行动平衡,否则在旋转时会因为质量不平衡而产生离心力将加剧发动机的振动,加大主轴承的磨损。为了在拆装时不破坏它们的平衡状态,飞轮与曲轴之间有严格的相对位置,一般用定位销或不对称布置螺栓给予保证。在使用自动变速箱的车辆上,由于液力变矩器本身有较大的转动惯量,飞轮仅起连接发动机和变速箱的作用,这时飞轮简化为在一个柔性钢板上安装有启动齿圈的柔性连接盘。

    飞轮是与曲轴一起进行动平衡,为了保持动平衡后曲轴和飞轮的相对位置,通常采用定位销或不等距的螺栓将飞轮固定在曲轴后端。

     

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发动机的结构和工作原理