汽车发动机组成部分及工作原理

汽车发动机组成部分及工作原理

发动机是汽车的动力装置。目前大多数汽车都采用往复活塞式内燃机,它一般是由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系等部分组成


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汽油机工作冲程

一般汽车用汽油机有4个冲程,即:进气、压缩、作功、排气。

动作如下:

进气:进气时将大气中的气体吸入气缸内,同时喷入汽油;

压缩:将吸入的空气和汽油一起进行压缩,使其压缩比和温度达到一定程度;

作功:在压缩到极点时,由火花塞进行点火,使压缩的气体混同汽油一起燃烧,使缸内气压急速增大,将活塞往回驱动。

排气:是将作功时燃烧过的气体,主要是二氧化碳排到大气中去。

通过这四个冲程,从而实现发动机曲轴的往复运动

一.曲柄连杆机构的组成部分及工作原理


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曲柄连杆机构的功用是将燃料燃烧时产生的热能转变为机械能,通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。曲柄连杆机构由机体组(主要包括气缸体、曲轴箱、油底壳、汽缸套、汽缸盖和汽缸垫等不动件)、活塞连杆组(主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件)和曲轴飞轮组(主要包括曲轴、飞轮、扭转减振器和平衡轴等机构)三部分组成。

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曲柄连杆机构有双曲柄、双摇杆、曲柄摇杆3种。可以做圆周运动的叫曲柄、只可以在小于360°范围内摆动的叫摇杆。双曲柄就是曲柄带动曲柄转动,双摇杆就是摇杆带动摇杆摆动。曲柄摇杆机构,当曲柄为主动件时是曲柄做圆周运动带动摇杆做摆动,当摇杆为主动件时,是摇杆做摆动带动曲柄做圆周运动

二.配气机构的组成部分及工作原理


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配气机构的要求是结构参数和形式有利于减少进气和排气阻力,而且进、排气门的开启时刻和延续的开启时间比较适当,使进气和排气都尽可能充分,以得到较大的功率转矩和排放性能。

新鲜混合气或空气充满气缸的程度,用充气效率来表示。充气效率越高,表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气质量越多,燃烧混合气可能发出的热量越大,发动机的功率越大。对一定容积(V)的发动机而言,质量与进气终了的T和P有关,进气的T和P越低,进气质量越大,充气效率越高。

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但由于进气系统对气体造成阻力使进气终了时的气缸内压力下降,又因为上一轮循环中残余的高温废气,使进气终了气体温度升高,实际进入气体的质量总小于在一般状态下的充满气缸气体的质量。也就是说,充气效率总小于1。一般为0.8~0.9。

组成部分

各式配气机构都可分为气门组和气门传动组两大部分。气门组包括气门及与之相关联的零件,其组成与配气机构的形式基本无关。

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配气机构组成气门传动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件,其组成视配气机构的形式而有所不同,它的功用是定时驱动气门使其开闭。

气门组

气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件。有的进气门还设有气门旋转机构,气门组应保证气门对气缸的密封性,气门组有以下要求:

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气门头部与气门座贴合严紧; 气门在气门导管中上下运动良好。 气门弹簧的两端面与气门杆中心线垂直,保证气门头部在气门座上不偏斜。 气门弹簧力足以克服气门运动惯性力,使气门能迅速开闭。

1)气门

气门是由气门头部和杆部组成。气门头部温度很高(进气门570~670,排气门1050~1200),而且还承受气体的压力、气门弹簧的作用力和传动组件惯性力,其润滑、冷却条件差,要求气门必须有一定强度、刚度、耐热和耐磨性能。进气门一般采用合金钢(铬钢、镍铬钢),排气门采用耐热合金(硅铬钢)。有时为了省耐热合金,排气门头部用耐热合金,而杆部用铬钢,然后将两者焊接起来。

气门头部的形状有平顶、球面顶和喇叭顶等。一般是使用平顶的。平顶气门头部结构简单、制造方便、吸热面积小、质量较小、进排气门都可以使用。球面顶气门适用于排气门,其强度高、排气阻力小、废气消除效果好,但其受热面积大,质量和惯性大、加工复杂。喇叭型有一定的流线型,可减少进气阻力,但其头部受热面积大,只适合进气门。

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气门锥角式气门密封面的角度一般是45°,有些是30°(CA1091型汽车6102型发动机).30的气门是考虑升程相同的情况下,气门锥度小,气门通过端面大,进气阻力小,但由于锥度小的气门头部边缘较薄,刚度小,密封性与导热性差,一般用于进气门。气门边缘的厚度一般为1~3mm,以防止工作中与气门座冲击而损坏或被高温烧坏。为了减少进气阻力,提高汽缸进气效率,多数发动机进气门比排气门大。用过的进气门与排气门颜色也不同。气门杆呈圆柱型,在气门导管中不断进行往复运动,其表面必经过热处理和磨光。气门杆端部的形状取决于气门弹簧的固定形式,常用的结构是两半锁片来固定弹簧座,气门杆的端部有环槽来安装锁片,有的是用锁销来固定,其端部有一安装锁销用的孔。

2)气门导管

气门导管的作用是起导向作用,保证气门做直线运动。使气门与气门座能正确贴合。此外,气门导管还在气门杆与汽缸体之间起导热作用。

气门导管的工作温度较高,约500K,气门杆在其中运动,仅靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑,易磨损,所以气门导管大多数是用灰铸铁、球墨铸铁等制造的。

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气门导管外圆柱面经过机加工后压入汽缸盖,为了防止气门导管在使用中松脱,有的发动机用卡环定位。气门杆与气门导管之间有0.05~0.12mm间隙,使气门杆能在导管中自由运动。

3)气门座

气门座可以在汽缸盖(气门顶置)或汽缸体(气门侧置)上直接搪出和气门座用较好的材料单独制作,然后镶嵌到汽缸盖或汽缸体上。他们与气门的头部共同对汽缸起密封作用,并接受气门出来的热量。

进气门的温度较低,可以直接镗出但排气门的温度较高,润滑条件较差,极易磨损,多用镶嵌式。镶嵌式的缺点是导热性差、加工精度高、容易脱落,一般直接镗出来好。用铝合金的汽缸盖,由于铝合金材质软,进排气门均镶嵌。

4)气门弹簧

气门弹簧的功用是克服在气门关闭过程中气门及传动件的惯性力,防止各传动件之间的惯性的作用产生间隙。保证气门及时坐落并紧密接触,防止气门在发动机震动时发生跳动,破坏其密封性。

气门弹簧多为圆柱型螺旋弹簧,其材料为高碳锰钢冷拔钢丝,加工后热处理,钢丝表面要磨光、抛光或用喷丸处理。为了防止生锈,表面镀锌。

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气门弹簧的一端支撑在气缸盖或气缸体上,而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上,弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。为了防止弹簧发生共振,可采用变螺距的圆柱弹簧(如红旗轿车的8V100发动机气门弹簧)。高速发动机多数是一个气门有同心安装的内、外两根气门弹簧。这样能提高气门弹簧工作可靠性,即不但可以防止共振,而且当一根弹簧折断时,另一根还可维持工作。此外还能使气门弹簧的高度减小。当装用两根气门弹簧时,弹簧圈的螺旋方向应相反。这样可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内。680Q型发动机,492Q型发动机和CA6102型发动机均采用双气门弹簧。

气门传动组

气门传动组主要包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导杆,推杆、摇臂臂和摇臂轴等,其作用是使进排气门按配气相位规定的时刻进行开闭,并保证有足够的开度。

1)凸轮轴

凸轮轴是配气机构的关键部件,由它控制气门的配气相位,有些发动机还用来驱动机油泵、汽油泵和分电器。

凸轮轴主要由进排气凸轮、支撑轴、正时齿轮轴、汽油泵偏心凸轮、机油泵及分电器驱动齿轮等组成的。

在发动机工作时,为了减少凸轮轴的变形以避免导致配气机构工作失常,凸轮轴的支承大多采用全支承方式,如上海桑塔纳、一汽奥迪100和丰田ZY、3Y型发动机的凸轮轴都采用五个轴颈。有些发动机则为非全支承方式,如解放CA6102和E吸10()型凸轮轴采用四道轴颈。

为了保证配气机构正常工作,凸轮在凸轮轴上的相对角位置有严格的要求。同一缸的各排气凸轮的相对角位置,保证一个工作循环中的配气相位;各缸进气(或排气)凸轮的相对角位置、则应与发动机的点火次序相一致。因此,只要知道了凸轮轴的旋转方向,以及各进气凸轮(或排气凸轮)的工作次序,就不难判断发动机的点火次序。对四缸四行程发动机的凸轮轴,其同名凸轮间的夹角为业四行程六缸发动机同名凸轮间的夹角为360W=60/6=60 凸轮轴通常由曲轴通过一对正时齿轮驱动,在装配曲轴和凸轮轴时,必须将正时记号对准,以保证正确的配气相位和发火时刻。为了防止凸轮轴的轴向移动,凸轮轴必须有轴向定位装置。现代汽车发动机的凸轮多采用止推凸缘定位装置在解放CA6102、东风EQ6llJ、丰田 ZY、3Y型凸轮轴,均采用这种定位方式,即将止推凸缘装在凸轮轴第一道轴颈前的凸台上,凸台比止推凸缘厚,以保证止推凸缘与正时齿轮之间的轴向间隙符合规定(轿车0.05~0.10S)。

凸轮轴的材料一般用优质钢模锻而成,也可以采用合金铸铁或球墨铸铁铸造,凸轮和轴径的工作表面一般经过热处理后精磨,以改善耐磨性。

2)气门挺柱

挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆(或气门杆),并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。对于气门侧置式配气机构,其挺柱一般做成菌式,在挺柱的顶部装有调节螺钉,用来调节气门间隙。气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式,以减轻重量。所示为滚轮式挺柱,其优点是可以减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。这种挺柱结构复杂,重量较大。一般多用于大缸径柴油机上。挺柱常用镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁制造。其摩擦表面应经热处理后精磨。

有的发动机的挺柱直接装在气缸体上相应处钻出的导向孔中,也有的发动机的挺柱装在可拆式的挺柱导向体中。

液压挺柱

在挺柱体1中装有柱塞3,在柱塞上端压入支承座5。柱塞经常被弹簧8压向上方,其最上位置由卡环4来限制。柱塞下端的阀架2内装有碟形弹簧6和单向阀7。发动机润滑系中的机油从主油道经挺柱体侧面的油孔流入,并经常充满柱塞内腔及其下面的空腔,当气门关闭时,弹簧8是柱塞3连同压合在柱塞上的支撑座紧靠推杆,整个排气机构中不存在间隙。

当挺柱被凸轮推举向上时,推杆作用于支承座5和柱塞3上的反力力图使柱塞克服弹簧8的力而相对于挺柱体1向下移动,于是柱塞下部空腔内油压迅速增高,使单向阀7关阀。由于液体的不可压缩性,整个挺柱如同一个缸体一样上升,这样便保证了必要的气门升程。当油压很高时,会有少许油液经柱塞与挺柱体之间的配合间隙漏出去,但这不致影响正常的工作。同样,在气门受热膨胀时,柱塞也因受压而与挺柱体作轴向相对运动,并将油液自下腔经上述间隙挤出。故使用液力挺柱时,可以不留气门间隙,而保证气门受热膨胀时仍能与气门座密合。

当气门开始关闭或冷却收缩时,柱塞所受压力减小,由于弹簧8的作用,柱塞向上运动,始终与推杆保持接触。同时柱塞下部的空腔中产生真空度,单向阀7被吸开,油液便流入而再度充满整个挺柱内腔。

3)推杆

推杆的作用是将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇行、它是气门机构中最易弯曲的零件。要求有很高的刚度,在动载荷大的发动机中,推杆应尽量地做得短些。对于缸体与缸盖都是铝合金制造的发动机,其推杆最好用硬铝制造。推杆可以是实心,或空心的.钢制实心推杆,一般是同球形支座锻成一个整体,然后进行热处理。

4)摇臂与摇臂轴

实际上是一个双臂杠杆,用来将推杆传来的力改变方向,作用到气门杆端以推开气门。摇臂7的两边臂长的比值(称为摇臂比)约为1.2~1.8,其中长臂一端是推动气门的。端头的工作表面一般制成圆柱形,当摇臂摆动时可沿气门杆端面滚滑。这样可以使二者之间的力尽可能沿气门轴线作用。摇臂内还钻有润滑油道和油孔。在摇臂的短臂端螺纹孔中旋入用以调节气门间隙的调节螺钉9,螺钉的球头与推杆顶端的凹球座相接触。

摇臂通过衬套6空套在摇臂轴2上,而后者又支承在支座5上,摇臂上还钻有油孔。摇臂轴为空心管状结构,机油从支座的油道经摇臂轴内腔和摇臂中的油道流向摇臂两端进行润滑。为了防止摇臂的窜动,在摇臂轴上每两摇臂之间都装有定位弹簧11。

三.燃料供给系的组成部分及工作原理


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结构部件

汽油供给装置:油箱(储存燃油)、汽油泵(泵油)、油管(输送)、汽油滤清器(清洁)、燃油压力调节器(恒定油压)

空气供给装置:空气滤清器、轿车上进气消声器;

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。

汽油机燃烧方式

汽油机燃料供给系的任务是将汽油经过雾化和蒸发(汽化)并和空气按一定比例均匀混合成可燃混合气,再根据发动机各种不同工况的要求,向发动机气缸内供给不同质(即不同浓度)和不同量的可燃混合气,以便在临近压缩终了时点火燃烧而放出热量燃气膨胀作功,最后将气缸内废气排至大气中。

汽油机的燃料供给系有:化油器式燃料供给系;汽油喷射式燃料供给系;液化石油气燃料供给系以及其它混合燃料供给系统等。化油器式燃料供给系是汽油机传统的供给系仍在广泛应用,而汽油喷射式燃料供给系在汽油机上的使用已经普及。


四.冷却器的组成部分及工作原理


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部件分析

在整个冷却系统中,冷却介质是冷却液,主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐、采暖装置(类似散热器)。

1.1发动机为何要及时冷却?冷却液统的功用如何?

发动机工作时,气缸内的气体温度可高达1727~2527C,若不及时冷却,将造成发动机零部件温度过高,尤其是直接与高温气体接触的零件,会因受热膨胀影响正常的配合间隙,导致运动件受阻甚至卡死。此外,高温还会造成发动机零部件的机械强度下降,使润滑油失去作用等。

冷却液

冷却液又称防冻液,是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。它需要具有防冻性,防蚀性,热传导性和不变质的性能。现在经常使用乙二醇为主要成分,加有防腐蚀添加剂水的防冻液。冷却液用水最好是软水,可防止发动机水套产生水垢,造成传热受阻,发动机过热。在水中加入防冻剂同时提高了冷却液的沸点,可起到防止冷却液过早沸腾的附加作用。另外,冷却液中还含有泡沫抑制剂,可以抑制空气在水泵叶轮搅动下产生泡沫,妨碍水套壁散热。

节温器

从介绍冷却循环时,可以看出节温器是决定走“冷车循环”,还是“正常循环”的。节温器在80℃后开启,95℃时开度最大。节温器不能关闭,会使循环从开始就进入“正常循环”,这样就造成发动机不能尽快达到或无法达到正常温度。节温器不能开启或开启不灵活,会使冷却液无法经过散热器循环,造成温度过高,或时高时正常。如果因节温器不能开启而引起过热时,散热器上下两水管的温度和压力会有所不同。

水泵

水泵的作用是对冷却液加压,保证其在冷却液中循环流动。水泵的故障通常为水封的损坏造成漏液,轴承毛病使转动不正常或出声。在出现发动机过热现象时,最先应该注意的是水泵皮带,检查皮带是否断裂或松动。

散热器

发动机工作时,冷却液在散热器芯内流动,空气在散热器芯外通过,热的冷却液由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件,就是散热器盖,这小零件很容易被忽略。随着温度变化,冷却液会“热胀冷缩”,散热器器因冷却液的膨胀而内压增大,内压到一定时,散热器盖开启,冷却液流到蓄液罐;当温度降低,冷却液会流入散热器。如果蓄液罐中的冷却液不见减少,散热器液面却有降低,那么,散热器盖就没有工作!

散热风扇

正常行驶中,高速气流已足以散热,风扇一般不会在这时候工作;但在慢速和原地运行时,风扇就可能转动来助散热器散热。风扇的启动由水温感应器控制。

水温感应器

水温感应器其实是一个温度开关,当发动机进水温度超出90℃以上,水温感应器将接通风扇电路。如果循环正常,而温度升高时,风扇不转,水温感应器和风扇本身就需要检查。

蓄液罐

蓄液罐的作用是补充冷却液和缓冲“热胀冷缩”的变化,所以不要加液过满。如果蓄液罐完全用空,就不能仅仅在罐中加液,需要开启散热器盖检查液面并添加冷却液,不然蓄液罐就失去功用。

采暖装置

采暖装置在车内,一般不太出问题。从循环介绍可以看出,此循环不受节温器控制,所以冷车时打开暖气,这个循环是会对发动机的升温有稍延后的影响,但影响实在不大,不用为了让发动机升温而使人冻着。也正因为这循环的特点,在发动机出现过热的紧急情况下,打开车窗,暖气开到最大,对发动机的降温会有一定的帮助。

循环

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。冷却器主要由水泵、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。

冷却发动机的主循环

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。

车内取暖的循环

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。


五、润滑系统的组成部分及工作原理

  

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  润滑方式

  由于发动机传动件的工作条件不尽相同,因此,对负荷及相对运动速度不同的传动件采用不同的润滑方式。

  1)压力润滑 压力润滑是以一定的压力把机油供人摩擦表面的润滑方式。这种方式主要用于主轴承、连杆轴承及凸轮轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。

  2)飞溅润滑 利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或喷雾润滑摩擦表面的润滑方式,称飞溅润滑。该力式主要用来润滑负荷较轻的气缸壁面和配气机构的凸轮、挺柱、气门杆以及摇臂等零件的工作表面。

  3)润滑脂润滑 通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零件的工作表面,如水泵及发电机轴承等。

  润滑系统的组成及油路

  发动机润滑系统组成的主要部件及功用

  油底壳——用来贮存润滑油。在大多数发动机上,油底壳还起到为润滑油散热的作用。

  机油泵——它将二定量的润滑油从油底壳中抽出加压后,源源不断地送至各零件表面进行润滑,维持润滑油在润滑系中的循环。机油泵大多装于曲轴箱内,也有些柴油机将机油泵装于曲轴箱外面,机油泵都采用齿轮驱动方式,通过凸轮轴、曲轴或正时齿轮来驱动。

  机油滤清器——用来过滤掉润滑油中的杂质、磨屑、油泥及水分等杂物,使送到各润滑部位的都是-干净清洁的润滑油。分粗机油滤清器和细机油滤清器,它们是并联在油道中。机油泵输出绝大多数的机油通过粗机油滤清器,只有很少部分通过细机油滤清器但汽车每行驶5km,机油被细机油滤清器滤清一边。

  机油集滤器——它多为滤网式,能滤掉润滑油中粒度大的杂质,其流动阻力小,串联安装于机油泵进油口之前。机油粗滤器用来滤掉润滑油中粒度较大的杂质,其流动阻力小,串联安装于机油泵出口与主油道之间。机油细滤器能滤掉润滑油中的细小杂质,但流动阻力较大,故多与主油道并联,只有少量的润滑油通过细滤器过滤。

  主油道——是润滑系的重要组成部分,直接在缸体与缸盖上铸出,用来向各润滑部位输送润滑油。

  限压阀——用来限制机油泵输出的润滑油压力。旁通阀与粗滤器并联,当粗滤器发生堵塞时,旁通阀打开,机油泵输出的润滑油直接进入主油道。机油细滤器进油限压阀用来限制进入细滤器的油量,防止因进入细滤器的油量过多,导致主油道压力降低而影响润滑

  机油泵吸油管 ——它通常带有收集器,浸在机油中。作用是避免油中大颗粒杂质进入润滑系统。

  曲轴箱通风装置—— 它的作用是防止一部分可燃混合气和废气经活塞环与气缸之间的间隙窜入曲轴箱内。可燃混合气进入曲轴箱后,其中的汽油蒸气会凝结,并溶入润滑油中,使润滑油变稀;废气中水蒸气与酸性气体会形成酸性物质,从而对机件造成腐蚀;窜气还会使曲轴箱灯压力增大,造成曲轴箱密封件失效而使润滑油透漏。为了防止这种现象,必须设置通风系统。

  现代汽车发动机润滑系统的油路大致相同。

  在此系统中,曲轴的主轴颈、曲柄销、凸轮轴颈及中间轴(分电器和机油泵的传动轴)颈均采用压力润滑,其余部分则用飞溅润滑或润滑脂润滑。

六.点火系统的组成部分及工作原理


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基本作用


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点火系统汽油机在压缩接近上止点时,可燃混合气是由火花塞点燃的,从而燃烧对外作功,为此,汽油机的燃烧室中都装有火花塞。点火系的功用就是按照气缸的工作顺序定时地在火花塞两电极间产生足够能量的电火花。[1]

2要求介绍


电压

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点火系统火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压,才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响,其中主要有:

1)火花塞电极间隙和形状:火花塞电极的间隙越大,击穿电压就越高;电极的尖端棱角分明,所需的击穿电压低。

2)气缸内混合气体的压力和温度:混合气的压力越大,温度越低,击穿电压就越高。

3)电极的温度:火花塞电极的温度越高,电极周围的气体密度越小,击穿电压就越低。[2]

火花能量

发动机正常工作时,由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度,仅需要1~5mJ的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时,发动机起动、怠速或节气门急剧打开时,则需要较高的火花能量。并且随着现代发动机对经济性和排气净化要求的提高,都迫切需要提高火化能量。因此,为了保证可靠点火,高能电子点火系一般应具有80~100mJ的火花能量,起动时应产生高于100mJ的火花能量。

适应发动机

首先,点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。其次,必须在最有利的时刻进行点火。

由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间,所以混合气不应在压缩行程上止点处点火,而应适当提前,使活塞达到上止点时,混合气已得到充分燃烧,从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示,即从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。

如果点火过迟,当活塞到达上止点时才点火,则混合气的燃烧主要在活塞下行过程中完成,即燃烧过程在容积增大的情况下进行,使炽热的气体与气缸壁接触的面积增大,因而转变为有效功的热量相对减少,气缸内最高燃烧压力降低,导致发动机过热,功率下降。如果点火过早,由于混合气的燃烧完全在压缩过程进行,气缸内的燃烧压力急剧升高,当活塞到达上止点之前即达最大,使活塞受到反冲,发动机作负功,不仅使发动机的功率降低,并有可能引起爆燃和运转不平稳现象,加速运动部件和轴承的损坏。[3]

3分类介绍

传统点火系

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传统点火系电源是蓄电池,其电压为12V 或24V ,由点火线圈和断电器共同产生高压10000V以上。分初级回路和次极回路。点火线圈实际上是一个变压器,主要由初级绕组(primary winding),次极绕组(secondary winding)和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮驱动,并以同样的转速旋转,即曲轴齿轮每转两圈,凸轮轴转一圈,为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次,断电器凸轮的凸棱数一般等于发动机的气缸数,断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联,用来切断或接通初级绕组的电路。

触点闭合时,初级电路通电,初级电流从蓄电池的正极经点火开关、点火线圈的初级绕组、断电器触点臂、触点,搭铁流回蓄电池的负极,为低压电路。触点断开时,在初级绕组通电时,其周围产生磁场,并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时,初级电路被切断,初级电路迅速下降到零,铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失,因而在匝数多,导线细的次极绕组中感应出很高的电压,使火花塞两极之间的间隙被击穿,产生火花。

初级绕组中电流下降的速度愈大,铁芯中磁通的变化就愈大,次极绕组中的感应电压也就愈高。初级电路为低压电路,次极电路为高压电路。

在断电器触点分开瞬间,次极电路中分火头恰好与侧电极对准,次极电流从点火线圈的次极绕组,经蓄电池正极、蓄电池,搭铁、火花塞侧电极、火花塞中心电极、高压导线,配电器流回次极绕组。[4]

电子点火系

传统点火系工作时,断电器触点分开瞬间,会在触点处产生火花,烧损触点。当火花塞积炭时,易漏电,次极电压上不去,不能可靠地点火,产生高速缺火现象。半导体点火系克服了这些缺点,具有较强的跳火能力,使点火可靠。

电子式点火系统大体分为以下3类:

(1)由电磁、红外或霍尔元器件构成的非接触式断电器组成的点火系统称为无触点点火器,其放大电路又分晶体管电路和电容放电电路两种。

(2)ECU(Electronic Control Unit)控制的点火系由ECU中的微处理器根据曲轴转角传感器的信号确定点火时刻,因而它没有断电器,只有分电器,根据ECU送来的信号直接控制点火线圈初级电路的通断。

(3)无分电器点火系统(Distributor-Less Ignition)是当前最先进的点火系统,曲轴传感器送来的不仅有点火时刻信号,而且还有气缸识别信号,从而使点火系统能向指定的气缸在指定的时刻送去点火信号,这就要求每缸配有独立的点火线圈,但如果是六缸机则1,6缸、2,5缸和3,4缸分别共用一个点火线圈,即共有三个点火线圈,显然每一个点火线圈点火时,总有一个缸是空点火,检测时应注意到这一点。

无触点点火系统能使用低阻抗电感线圈,从而大幅度提高初级电流,使次级电压高达30kV以上,增强点火能量以提高点燃稀混合气的能力,在改善燃料经济性的同时也降低排气污染。无分电器点火系统完全是电子器件而无机械运动部件,彻底解决了凸轮和轴承磨损以及触点烧蚀间隙失调而引起的一系列故障。

七.起动系的组成部分及工作原理


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动系统由蓄电池、点火开关、起动继电器、起动机等组成。起动系统的功用是通过起动机将蓄电池的电能转换成机械能,起动发动机运转。

1.起动开关接通起动机电磁开关电路,以使电磁开关通电工作。汽油发动机的起动开关与点火开关组合在一起。

2.起动继电器由起动继电器触点(常开型)控制起动机电磁开关电路的通断,起动开关只是控制起动继电器线圈电路,从而保护了起动开关,有单联型(保护起动开关)和复合型(既保护起动开关又保护起动机)。

以上就是小编为大家整理的汽车车发动的组成部分希望能够帮助到大家