汽車發動機的研究進展

發動機是將某一種形式的能量轉換為機械能的機器。其功用是將液體或氣體的化學能通過燃燒后轉化為熱能，再把熱能通過膨脹轉化為機械能并對外輸出動力。汽車的動力來自發動機。發動機是汽車的心臟，影響汽車的動力性，經濟性。發動機—汽車的心臟目錄1.發動機的歷史發展2.發動機的結構組成3.發動機的分類4.發動機的工作原理5.發動機的未來發展發動機的歷史發展1770年，居紐制作了第一輛三輪蒸汽機車1876年，德國人奧托發明了往復活塞式四沖程汽油機1892年，德國工程師狄塞爾發明了壓燃式發動機（即柴油機）1926年，瑞士人布希提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發動機排出的廢氣能量來驅動壓氣機，給發動機增壓1967年，德國博世公司推出由電子計算機控制的汽油噴射系統（ElectronicFuelInjection，EFI）1971年，第一臺熱氣發動機——斯特林機的公共汽車已開始運行1977年，在美國芝加哥召開了第一次國際電動汽車會議1978年，日本研究成功復合動力汽車，即內燃機——電力汽車1979年—現在，各種新能源車，各種汽車新技術涌現發動機的結構組成

曲柄連桿機構

兩大機構發配氣機構動冷卻系統機潤滑系統

五大系統

點火系統

燃料供給系統

啟動系統電控發動機組成是由兩大機構，五大系統組成。按照所用燃料分類：內燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機和柴油機。按照行程分類：內燃機按照完成一個工作循環所需的沖程數可分為四沖程內燃機和二沖程內燃機。按照氣缸排列方式分類：內燃機按照氣缸排列方式不同可以分直列式L型，V型，W型和水平對置H型。如果兩列之間的夾角<180°（一般為60°）稱為V型發動機，若兩列之間的夾角=180°稱為水平對置發動機。如果把氣缸排成四列，就是W型發動機。（“L4””H6””V8””W12”)按照氣缸數目分類：內燃機按照氣缸數目不同可以分為單缸發動機和多缸發動機。發動機的分類L型

水平對置H型V型發動機的工作原理上止點下止點燃燒室容積工作容積總容積（排氣量）

壓縮比：氣缸總容積與燃燒室容積的比值。發動機的工作原理

四沖程汽油機工作原理四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內完成一個工作循環。進氣沖程氣門開啟，活塞下行，氣缸內壓力下降，由汽油和空氣組成的新鮮混合氣，從進氣門進入氣缸。壓縮過程進氣門關閉（排氣門未開），活塞上行，新鮮混合氣在密閉的氣缸里被壓縮到燃燒室。燃燒膨脹行程壓縮行程即將終止，活塞快到上止點前，火花塞點火，新鮮混合氣燃燒，氣體壓力溫度升高，當活塞越過上止點后，燃燒的高壓氣體推動活塞向下，轉動曲軸對外作功。排氣行程排氣門開啟，活塞從下止點向上止點運行，將燃燒做功后的廢氣從排氣門排出，完成一個工作循環，然后再從進氣行程開始進行下一個工作循環。發動機的工作原理（1）壓縮沖程活塞自下止點向上移動，三個氣孔同時被關閉后，進入氣缸的混合氣被壓縮；在進氣孔露出時，可燃混合氣流入曲軸箱。（2）燃燒膨脹沖程活塞壓縮到上止點附近時，火花塞點燃可燃混合氣，燃氣膨脹推動活塞下移作功。這時進氣孔關閉，密閉在曲軸箱內的可燃混合氣被壓縮；當活塞接近下止點時排氣孔開啟，廢氣沖出；隨后換氣孔開啟，受預壓的可燃混合氣沖入氣缸，驅除廢氣，進行換氣過程。二沖程汽油機的工作原理二沖程發動機的優缺點優點：輕便，簡易，制造成本低廉。二沖程發動機另外還有將雙倍的動力裝進同一空間內的潛力，因為每一回轉它有雙倍的動力沖程。缺點：二沖程發動機無法像四沖程發動機那樣可持續使用那么長時間，潤滑油非常昂貴，燃油消耗率高，產生很多污染。發動機的未來發展

由于石油短缺和環保的雙重壓力，整車及發動機生產企業紛紛投入巨資進行各種高燃效、低能耗、低排放發動機的研發，因此，節能環保型的發動機將成為未來大發展趨勢。

優化發動機的結構設計，采用多種技術組合。如電控噴射技術、廢氣循環技術、多氣門技術、廢氣旁通技術和高效增壓中冷技術等等提高燃油的熱效率，改善汽車的動力性并降低有害氣體、有害微粒的排放。

新能源汽車發動機。新能源汽車包括混合動力汽車、燃料電池汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等，其廢氣排放量比較低，符合節能環保的要求。生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發揮重要的作用。先進柴油機，渦輪增壓發動機，燃氣汽車、生物燃料汽車等

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曲柄連桿機構的作用是提供燃燒場所，把燃料燃燒后產生的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉變為曲軸旋轉的轉矩，不斷輸出動力。（1）將氣體的壓力變為曲軸的轉矩（2）將活塞的往復運動變為曲軸的旋轉運動（3）把燃燒作用在活塞頂上的力轉變為曲軸的轉矩，以向工作機械輸出機械能.

配氣機構的作用是按照發動機每一氣缸內所進行的工作循環和點火順序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮充量得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出；在壓縮與作功行程中，保證燃燒室的密封。新鮮充量對于汽油機而言是汽油和空氣的混合氣，對于柴油機而言是純空氣。兩大機構冷卻系統的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。發動機的冷卻系有風冷和水冷之分。以空氣為冷卻介質的冷卻系稱為風冷系；以冷卻液為冷卻介質的冷卻系稱為水冷系。風冷系：利用氣流使散熱片的熱量散到大氣中水冷系：通過冷卻水的不斷循環，從發動機水套中吸收多余的熱量，并散發到大氣中五大系統五大系統潤滑系統的功用就是在發動機工作時連續不斷地把數量足夠、溫度適當的潔凈機油輸送到全部傳動件的摩擦表面，并在摩擦表面之間形成油膜，實現液體摩擦。從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機件磨損，以達到提高發動機工作可靠性和耐久性的目的。五大系統點火系統在引擎運轉時所扮演的角色是在任何引擎轉速及不同的引擎負荷下，均能在適當的時機提供足夠的電壓，使火花塞能產生足以點燃汽缸內混合氣的火花，讓引擎得到最佳的燃燒效率。汽油引擎屬于火花點火引擎，而柴油引擎則屬于壓縮點火引擎。五大系統燃料供給系統汽油機燃料供給系的任務是將汽油經過霧化和蒸發(汽化)并和空氣按一定比例均勻混合成可燃混合氣，再根據發動機各種不同工況的要求，向發動機氣缸內供給不同質(即不同濃度)和不同量的可燃混合氣，以便在臨近壓縮終了時點火燃燒而放出熱量燃氣膨脹作功，最后將氣缸內廢氣排至大氣中。目前汽油機的燃料供給系有：化油器式燃料供給系；汽油噴射式燃料供給系；液化石油氣燃料供給系以及其它混合燃料供給系統等。化油器式燃料供給系是汽油機傳統的供給系仍在廣泛應用，而汽油噴射式燃料供給系在汽油機上的使用已經普及。五大系統發動機的啟動系統要使發動機