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发动机的基本组具体由哪些核心部件组成?

tjadmin2周前 (09-07)发动机介绍8

发动机作为汽车的心脏,其核心功能是将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能,驱动车辆行驶,而实现这一能量转换的基础,便是发动机的“基本组”——由两大机构和五大系统协同构成,各部分精密配合,确保发动机高效稳定运行。

发动机的基本组

两大机构:实现能量转换的核心骨架

发动机的基本组首先包括两大机构,它们是完成“热能→机械能”转化的核心骨架,直接决定了发动机的动力输出特性。

曲柄连杆机构:动力传递的“主力军”

曲柄连杆机构是发动机实现往复运动与旋转运动转换的关键,主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。

  • 机体组:作为发动机的“骨架”,包括气缸体、气缸盖、气缸套和油底壳等,气缸体内部铸造有气缸和冷却水道,为活塞提供运动空间;气缸盖封闭气缸顶部,与活塞共同形成燃烧室;油底壳则用于储存机油,为润滑系统提供油源,机体组的强度和刚性直接影响发动机的可靠性和寿命。
  • 活塞连杆组:包括活塞、活塞环、活塞销和连杆,活塞顶部承受燃烧气体的压力,通过活塞销将力传递给连杆;活塞环(分为气环和油环)密封气缸,防止高温高压燃气泄漏,同时刮除气缸壁上多余的机油;连杆则连接活塞与曲轴,将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动。
  • 曲轴飞轮组:由曲轴、飞轮、扭转减振器等组成,曲轴将连杆的推力转化为旋转扭矩,并通过飞轮储存能量,克服活塞往复运动的惯性,使曲轴旋转更平稳;飞轮外缘的齿圈还与起动机齿轮啮合,用于启动发动机。

配气机构:进排气的“指挥官”

配气机构负责根据发动机工作顺序,定时开启和关闭进排气门,确保可燃混合气(汽油机)或纯净空气(柴油机)及时进入气缸,燃烧后的废气及时排出,其核心是“定时换气”。

  • 气门组:包括气门、气门弹簧、气门座圈和气门导管等,气门头部呈锥形,与气门座圈紧密配合密封燃烧室;气门弹簧保证气门关闭时与座圈贴合,防止漏气。
  • 气门传动组:由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂等组成(顶置凸轮轴结构中省略推杆和摇臂),凸轮轴上的凸轮驱动挺柱和推杆(或直接驱动摇臂),使气门按时开启和关闭;凸轮轴的正时齿轮(或链轮)与曲轴齿轮通过正时皮带或链条连接,确保曲轴转两圈、凸轮轴转一圈,实现配气正时。

五大系统:保障运行的“支撑体系”

除了两大机构,发动机还需五大系统协同工作,为燃烧、润滑、冷却等提供保障,确保各部件在适宜环境下高效运转。

发动机的基本组

供给系:燃料与空气的“调配师”

供给系根据发动机工况,按比例供给燃油和空气,并形成可燃混合气(汽油机)或将柴油喷入高温高压气缸(柴油机)。

  • 汽油机供给系:包括油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、喷油器、进气歧管等,汽油泵将汽油从油箱泵出,经滤清器过滤后,由喷油器喷入进气歧管(或气缸),与空气混合形成可燃混合气,进入气缸燃烧。
  • 柴油机供给系:包括油箱、输油泵、高压油泵、喷油器等,输油泵将柴油送入高压油泵,经增压后以高压(10-20MPa)通过喷油器喷入气缸,在高温高压下自行着火燃烧(压燃式)。

点火系(汽油机专属):混合气的“点燃者”

汽油机采用点燃式,需点火系提供高压电火花点燃混合气,主要由蓄电池、点火线圈、火花塞、电子控制单元(ECU)等组成,ECU根据传感器信号(如曲轴位置、转速、水温等)计算最佳点火提前角,控制点火线圈产生高压电(1-2万伏),击穿火花塞电极间隙,点燃混合气。

冷却系:温度的“调节器”

发动机工作时,燃烧温度可达2000℃以上,冷却系通过强制循环(或自然循环)带走多余热量,使发动机保持在80-95℃的最佳工作温度,主要包括水泵、节温器、散热器、冷却风扇、气缸体水套等,水泵驱动冷却液在气缸体水套、散热器间循环;节温器根据水温自动调节冷却液流量,低温时小循环(快速升温),高温时大循环(加强散热)。

润滑系:部件的“保护神”

润滑系通过机油在运动部件表面形成油膜,减少摩擦、磨损,同时起到冷却、清洁、密封和防锈作用,主要由机油泵、机油滤清器、限压阀、油道等组成,机油泵将油底壳的机油加压后,经滤清器过滤,通过主油道输送至曲轴轴承、连杆轴承、凸轮轴等部位,最后流回油底壳循环使用。

发动机的基本组

起动系:发动机的“唤醒者”

起动系用于在外力带动下曲轴转动,实现气缸内混合气着火燃烧,主要由蓄电池、起动机、点火开关等组成,启动时,点火开关接通,起动机驱动齿轮与飞轮齿圈啮合,带动曲轴旋转(通常需200-300r/min),直至发动机自行运转后,起动机自动脱开。

发动机基本组组成与功能归纳

机构/系统 主要组成部件 核心功能
曲柄连杆机构 机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组 将活塞往复运动转化为曲轴旋转运动,输出动力
配气机构 气门组、气门传动组 定时开启/关闭气门,实现换气
供给系 油箱、汽油泵/高压油泵、喷油器、进排气歧管 供给燃油与空气,形成可燃混合气(汽油机)或喷入柴油(柴油机)
点火系(汽油机) 蓄电池、点火线圈、火花塞、ECU 产生高压电火花,点燃混合气
冷却系 水泵、节温器、散热器、冷却风扇 降低发动机温度,维持最佳工作温度
润滑系 机油泵、机油滤清器、油道、限压阀 减少摩擦、磨损,冷却、清洁部件
起动系 蓄电池、起动机、点火开关 带动曲轴转动,实现发动机启动

相关问答FAQs

Q1:发动机的曲柄连杆机构中,活塞为什么需要安装活塞环?其作用是什么?
A:活塞环是活塞连杆组的关键部件,分为气环和油环,气环的主要作用是密封气缸,防止高温高压燃气从活塞与气缸壁之间的间隙泄漏,同时将活塞顶部吸收的热量传递给气缸壁散出;油环则用于刮除气缸壁上多余的机油,避免机油窜入燃烧室造成积碳和烧机油,同时在气缸壁表面形成一层薄油膜,减少活塞运动时的摩擦,若无活塞环,发动机将因漏气、动力不足、机油消耗异常等问题无法正常工作。

Q2:为什么柴油发动机没有点火系,而汽油发动机需要?
A:柴油发动机与汽油发动机的着火方式不同,这是两者结构差异的核心原因,柴油机采用“压燃式”工作原理:在压缩行程中,活塞将气缸内的空气压缩至体积的1/16-1/22,温度升高至500-700℃,此时高压柴油喷油器将柴油喷入高温空气中,柴油遇高温后自行着火燃烧,而汽油发动机采用“点燃式”,汽油的自燃温度较高(约427℃),在压缩行程中无法通过压缩达到自燃温度,需依靠火花塞产生高压电火花点燃混合气,柴油机无需点火系,而汽油发动机必须配备点火系。

标签: 曲轴活塞

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