丰田花冠发动机的结构组成和工作原理分析

第二节丰田花冠发动机的结构组成和工作原理分析

2.1丰田花冠发动机的结构组成

发动机的结构如图（2-1）：

图2-1

图2-2

此发动机在设计时将发动机活塞的行程设计的很长，是一台长行程发动机，

此类发动机在中低速扭力充沛，驾驶性良好，燃烧也完全，能降低HC的污染，也能节省燃油，曲轴采用偏心放置，相对于曲轴中心来说，缸孔中心向进气侧偏移8mm（图2-2左）。从而在最大压力作用时侧压力减小，同时也能改善燃油经济性。

凸轮轴采用正时链条来驱动（图2-2右）。正时链条的寿命长，在正常的使用状况下，发动机用到报废都不需要调整与更换，可靠度比正时皮带高很多。气门采用新的技术，不使用气门调隙片，而以直接选配的方法来控制气门间隙，轻量化使得此发动机使用弹簧系数较低的气门弹簧，进而降低摩擦损失，行驶起来更加省油。

2.1.1进气系统:

图2-3

此发动机气门采用较小的气门夹角，且没有采用传统的气门座，而是以激光在汽缸头镀上一层较薄的耐磨耗合金来取代气门座（图2-3），使得整个汽缸盖的体积显得特别的紧凑、燃烧室空间增大，从而能够使用较大的气门，让进排气量更大，高速性能得以充分提高。

图2-4

图2-5

气缸盖采用垂直的进气道，以增加进气效率。喷油器安装在气缸盖上，防止燃油附在进气道壁上，同时减少废气排放量。气缸盖上水套通路使冷却性能最优，此外，冷却水旁通道设置在进气道下面，以减少部件数量，同时达到减轻重量的目的。进气门和排气门的角度小并设置在29度，以获得一紧凑型气缸盖。采用锥形挤压式燃烧室，使发动机抗爆燃性和燃油利用率得到提高（图2-4）。

液压间隙调节器位于滚针式摇臂的支点，主要由柱塞、柱塞弹簧、单向球和单向球弹簧组成，通过气缸盖和内置弹簧提供的发动机机油使液压间隙调节器工作。机油压力和弹簧力作用在柱塞上，推动滚针式摇臂抵住凸轮，以调整开启和关闭气门期间产生的气门间隙，从而降低了配气机构的工作噪音（图2-5）。

最关键的VVT-I系统是通过凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感、节气门位置传感器、空气流量计和水温传感器将信号传给发动机ECU，再由发动机ECU 控制凸轮轴正时机油控制阀来实现系统的正常工作。下面我们来详细的了解一下它的控制]1[。

图2-6 VVT-I正时控制器的内部结构

VVT-I系统控制器与进气凸轮轴耦合的叶片和从动正时链的壳体组成。与进气凸轮轴上的提前或滞后油路传送机油压力，使VVT-I控制器实行控制。主正时链驱动进气侧的VVT-I控制器外壳的链轮，外壳上的另一链轮驱动副正时链，并同时驱动排气侧VVT-I控制器外壳。VVT-I控制器（图2-6）的内部结构主要由控制器外壳、叶轮、锁销、叶轮回位弹簧、端盖及螺栓等组成。叶轮与凸轮轴是固定的，即为“硬连接”，而控制器外壳与叶轮之间不是硬连接，它们之间可以有相对运动。这一相对运动是由气门正时提前室和滞后室的容积决定，显然容积改变即改变了叶轮与控制器外壳之间的相对角度，也就改变了气门的配气相位。因此，当提前室容积增大，滞后室容积减小，叶轮相对于控制器外壳的转动方向与外壳的转动方向相同，则凸轮轴的相位也就提早，反之亦然。当发动机停止时进气凸轮轴多处在滞后状态，以确保启动性。

图2-7

如果液压没有传递至VVT-I控制器紧接着就启动发动机，这时候会对发动机VVT-I系统造成损坏。因此，就必须有一个控制元件来对系统进行保护，这就是锁销（图2-7），锁销就相当于一个单向阀，在发动机某种情况下不需要VVT-I 系统工作时，就锁止叶片。而在发动机需要系统工作时，则要开启锁销，使叶片能自由转动。

回位弹簧的作用是使叶轮回到最滞后的位置，这一位置是发动机停止运转位置，此时提前室容积最小，锁止销在弹簧力作用下被推入控制器外壳的销孔内，于是外壳与叶轮处于“硬连接”，这有利于发动机正常启动；当发动机启动后，由于系统建立了油压，锁止销在油压的作用下使弹簧被压缩，随之锁止销从控制器外壳销孔内脱出，于是外壳与叶轮之间就可以有相对运动，从而实现对提前室和滞后室容积的控制，能同时对进、排气门的开启和关闭正时进行控制，也就是能控制进、排气门打开和关闭的最大提前角和最大迟闭角。

这一系统根据发动机不同的工作状态，连续地调节进、排气门的闭合角度，以实现对凸轮轴相位进行实时智能调节，发动机的工作状态大致分为4个区域（如图2-8右所示），VVT-I系统根据不同的区域（如图所示的A、B、C及D区域）可以完全实现对配气相位进行智能调整]1[。

图2-8

气门在不同工作状态下实现的正时功能：

图2-9

A区域工况（图2-9）：怠速、轻载、低温和启动时，发动机转速低，进气量少，为防止出现缸内新鲜充量向进气管内的倒流，VVT-I控制进气门相位滞后，排气门相位提前，即减少了进排气门的叠开角，以便稳定燃烧，增加低速转矩，提高燃油经济性和环保性。

图2-10

B区域工况（图2-10）：中等载荷，发动机属于正常工况，为了降低NOx排放，VVT-I控制提早进气门开启角，推迟排气门关闭角，其目的是让部分废气倒流入进气管，降低了进入到汽缸的氧含量和混合气的燃烧温度，起到提高内部EGR率的效果，从而降低NOx的排放；另一方面，这一配气相位的好处也能降低泵气损失，改善燃油经济性。

图2-11

C区域工况（图2-11）：高速、重载，由于发动机转速较高，相当于发动机的换气时间缩短，因此，VVT-I控制排气门开启角度提前，同时应推迟进气门迟闭角，以最大程度低利用高转速时的气流惯性，充分进行过后充气，提高充气效率，满足发动机高速时动力性的要求。

图2-12

D区域工况（图2-12）：低中转速、大负荷VVT-I控制排气相位，使之适当推迟，即排气门开启角推迟，同时控制进气门相位提前，即减小进气门迟闭角，这样可提高充气效率，减小进气损失，使发动机获得最大转矩]2[。

2.1.2燃油系统:

图2-13

采用了无回油系统，以减少燃油蒸气排放量，与燃油泵合为一体的燃油滤清器、压力调节器、燃油油位传感器和燃油切断阀，可以断开发动机部件的回油，并能防止燃油箱内部温度升高，见图（2-13）。燃油泵使用快速连接器连接带燃油软管的燃油管，以提高维护的方便性，喷油器为12孔型，以提高燃油雾化程度。

2.1.3点火系统:

图2-14

采用了直接点火系统（DIS）,DIS能提高点火正时精度，减少高压损失（见图2-14）。取消了分电器，增强了点火系统的可靠性，DIS是一个独立的点火系统，每个汽缸有一个点火线圈（带点火器）。DIS共提供4个点火线圈，每个汽缸一个点火线圈，与点火线圈一体的火花塞帽与火花塞相接触。同时，点火器是封装的，以简化系统。

2.1.4 发动机缸体:

汽缸体图（2-15）采用轻质铝合金制造，薄的铸铁衬套和汽缸体作为一个部件压制而成，衬套较薄，汽缸体的汽缸孔间相距7mm,因此不能镗缸，缸套有刺状突起，大面积的不规则铸件外表面可加强缸套和铝缸体间的附着力，利于散热、降低整体温度及减小气缸孔热变形。在汽缸体上设置了水泵涡流室和进气道，进

气道孔设置

图2-15

在汽缸体曲轴轴瓦区域，因此，空气在汽缸体底部平稳流过，脉动损失减少，发动机输出性能得到改善，曲轴轴瓦盖采用梯形架结构，以提高刚性，降低噪声，汽缸体的后部加工成圆锥形，以改善与变速驱动桥的连接刚性。

2.1.5 冷却系

图2-16

冷却系统（图2-16）为全封闭、强制循环型。带旁通阀的节温器位于进水软管上，以保持冷却系统温度分配适当。采用铝散热芯，以减轻重量。在汽缸体上发动机冷却液采用U形回流，以确保发动机冷却液平稳流动。此外，汽缸盖和汽缸体上的旁通道是封闭的。热水由发动机送到节气门以防止结冰。散热器储液罐和风扇护罩被组合成型，以减少部件数量。单冷却风扇（图2-17）维持冷却系统和空调两者的运转性能。

图2-17

2.1.6 控制系统:

图2-18

图2-19

发动机控制系统（图2-18）包括以下部分：电子燃油喷射系统、智能节气门电控系统、ESA电子点火提前角、双VVT-I智能可变气门正时、燃油泵控制、加热型氧传感器和空燃比传感器加热器控制、燃油蒸汽排放、发动机停机系统、冷却风扇控制。燃油泵控制系统接收来自SRS传感器的信号，当汽车发生正面碰撞气囊展开时，采用燃油切断控制停止燃油泵。发动机ECU检测到来自气囊传感器总成的气囊展开信号，并关闭电路断路继电器。激活燃油切断控制后，将点火开关从OFF切换至ON可取消燃油切断控制，并可重新启动发动机。如图2-19

中气囊传感器总成与发动机ECU之间采用CAN总线进行通讯]1[。

2.2丰田花冠发动机工作原理分析

2.2.1工作原理

图2-20

图2-21

VVT-I包含凸轮轴位置传感器和凸轮轴正时液压控制阀。发动机ECU依据曲轴位置传感器、空气流量计和节气门位置传感器的信号确定对叶轮正时的控制指令，液压控制电磁阀根据ECU来的控制信号推动滑阀（如图2-20）。压力油在滑阀的控制下有两个方向的流动，一个方向是使提前室容积增加、滞后室容积减小，另一个方向是提前室容积减小、滞后室容积增加，前者配气相位提早，后者配气相位推迟。当ECU判断不需要调整配气相位时，发出保持信号，使滑阀处于中间

状态，即压力油不流动，提前室与滞后室容积不变，凸轮轴相位也不变。由于各种原因，VVT-I控制器对凸轮轴的控制不一定准确地把凸轮轴位置调整到与气门相应的理想位置。因此，凸轮轴位置传感器的作用就是检测凸轮轴的实际位置，并把这一位置信号反馈给ECU，对目标叶轮正时进行控制，使凸轮轴的位置精确地处于理想的相位。与此同时，ECU还把水温传感器和车速传感器信号作为修正信号，也对目标叶轮进行修正控制（如图2-21），以根据发动机工作状态实时地对正时相位进行调整]3[。

(1)提前状态根据来自发动机ECU的提前信号，凸轮轴在提前位置，总油压作用到正时提前侧叶片室，使凸轮轴向正时提前方向转动（如图2-22）。

图2-22 凸轮轴正时机油控制阀（提前状态）

(2)滞后状态根据来自发动机ECU的滞后信号处在滞后位置，总油压作用在正时滞后侧叶片室，使凸轮轴向正时滞后方向转动（如图2-23）。

图2-22 凸轮轴正时机油控制阀（滞后状态）

(3)保持状态发动机ECU根据移动状况计算出预定的正时角，预定正时被设定后，使凸轮轴正时机油控制阀在空挡位置，保持气门正时直到移动状况改变。调整气门正时在预期目标位置，防止发动机机油在不必要时流出。凸轮轴正时机油控制阀位置处在保持位置（如图2-24）。

图2-22 凸轮轴正时机油控制阀（保持状态）

VVT-I工作范围

发动机工作过程和原理基本分析

发动机工作过程和原理基本分析 发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。那么，它是怎样完成这个能量转换过程呢？也就是说它是怎样把热能转换成机械能的呢？要完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气(或新鲜空气)压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气(或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃)；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。即进气、压缩、作功、排气四个过程。 把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。把完成一个工作循环，曲轴转两圈(720°)，活塞上下往复运动四次，称为四行程发动机。而把完成一个工作循环，曲轴转一圈(360°)，活塞上下往复运动两次，称为二行程发动机。下面介绍一下四行程发动机的工作原理和工作过程。 一.四行程汽油机的工作原理 四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。

（1) 进气行程（图1-22） 由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。 在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温

电喷发动机工作原理

电喷发动机工作原理 现在的电喷车在行驶过程中，当司机突然松开油门踏板（使节气门完全关闭）时，发动机不需要输出转矩，而是由汽车的动能拖动。这一工况被称为拖动工况或滑行工况。 在拖动工况为了减少废弃排放和降低燃油消耗以及改善行驶特性，电控系统中央控制器识别出发动机处于拖动工况后，首先立即推迟当时的点火角，然后全部切断向发动机喷油，这样可使工况的过度过程较为平稳。 当发动机转速超过规定转速界限（转速界限２）并且节气门关闭时，喷嘴将不再喷油，发动机的供油被切断；而发动机转速一旦低于下个转速界限（转速界限３），则喷嘴又重新开始喷油。如果在拖动工况出现发动机转速急剧下降，如在紧急刹车时，则喷嘴将在较高转速（转速界限１）恢复喷油，以防止低于发动机怠速转速或发动机完全熄火。 一、简介 电子燃油喷射控制系统（简称EFI或EGI系统），以一个电子控制装置（又称电脑或ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。 此外，电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。 电子控制燃油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵装在油箱内，

浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压，压力燃油经燃油滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方的分配油管。分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。喷油器是一种电磁阀，由电脑控制。通电时电磁阀开启，压力燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。分配油管的末端装有燃油压力调节器，用来调整分配油管中燃油的压力，使燃油压力保持某一定值，多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口返回燃油箱。 进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气量也不同，进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下，进气歧管真空度与进气量成一定的比例关系。进气管压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给电脑，电脑根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量，再根据曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速。根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。电脑根据进气压力和发动机转速控制各缸喷油器，通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间为2～10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发动机转速（曲轴位置）传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机每个工作循环中喷油两次，喷油是间断进行的，属于间歇喷射方式 二、电子燃油喷射控制的原理 （一）各种工况控制简介

发动机的基本工作原理

发动机的基本工作原理 发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。下面是收集的发动机的基本工作原理，欢迎阅读。 我们以单缸汽油发动机为例，讲解一下汽油机的工作原理。 气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞 在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。 活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活 塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。 活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或 发动机排量，用符号VL表示。 四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压 缩行程、膨胀行程(作功行程)和排气行程。 进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内

的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。 压缩行程 为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。 压缩终了时，活塞到达上止点，活塞上方形成很小空间，称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以ε表示： 压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况下，温度和压力急剧升高。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧(也称为炽热点火或早燃)。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声(较沉闷)，产生的高压会使发动机件负荷增加，寿命降低。

汽车发动机的工作原理和各部件作用

汽车发动机的工作原理和各部件作用 汽车, 原理, 发动机 发动机，又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。（把电能转化为机器能的称谓电动机）有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器.比如汽油发动机,航空发动机. 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。 结构 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 一. 气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却 水套和润滑油道等。 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常 把气缸体分为以下三种形式。

飞行器发动机的分类及工作原理.

飞行器发动机的分类及工作原理 飞行器发动机的主要功用是为飞行器提供推进动力或支持力,是飞行器的心脏。自飞机问世以来的几十年中,发动机得到了迅速的发展,从早期的低速飞机上使用的活塞式发动机,到可以推动飞机以超音速飞行的喷气式发动机,还有运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机等。时至今日,飞行器发动机已经形成了一个种类繁多,用途各不相同的大家族。飞行器发动机常见的分类原则有两个:按空气是否参加发动机工作和发动机产生推进动力的原理。按发动机是否需要空气参加工作,飞行器发动机可分为两类:吸气式发动机和火箭喷气式发动机。吸空气发动机简称吸气式发动机,它必须吸进空气作为燃料的氧化剂 (助燃剂,所以不能到稠密大气层之 外的空间工作,只能作为航空器的发动机。一般所说的航空发动机即指这类发动机。根据吸气式发动机工作原理的不同,吸气式发动机又分为活塞式发动机、燃气涡轮发动机、冲压喷气发动机和脉动喷气发动机等。火箭喷气发动机是——种不依赖空气工作的发动机。航天器由于需要飞到大气层外,所以必须安装这种发动机。它也可用作航空器的助推动力。按形成喷气流动能的能源不同,火箭喷气发动机又分为化学火箭发动机、电火箭发动机和核火箭发动机等。按产生推进动力的原理不同,飞行器发动机又可分为直接反作用力发动机和间接反作用力发动机两类。直接反作用力发动机是利用向后喷射高速气流,产生向前的反作用力来推进飞行器。直接反作用力发动机又叫喷气式发动机,这类发动机有涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机,脉动喷气式发动机,火箭喷气式发动机等。间接反作用力发动机是由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋翼旋转对空气作功,使空气加速向后(向下流动时,空气对螺旋桨(旋翼产生反作用力来推进飞行器。这类发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨风扇发动机等。而涡轮风扇发动机则既有直接反作用力,也有间接反作用力,但常将其划归直接反作用力发动机一类,所以也称其为涡轮风扇喷气发动机。活塞式发动机空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在密闭的容器(气缸内燃烧,膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨,由螺旋桨产生推(拉力。所以,作为飞机的动力装置发动机与螺旋桨是不能分割的。主要组成主要由气缸、活塞、连杆、曲气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气(汽油和空气进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点

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发动机工作原理

发动机工作原理 第一节 发动机的分类和基本构造 1. 分类 车用内燃机（internal combustion engine ），根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式内燃机（reciprocating engine ）和旋转活塞式内燃机两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最为广泛,是本课研究的重点。汽车（automobile ）发动机（主要指车用往复活塞式内燃机）分类方法很多，按照不同的分类方法可以把汽车发动机分成不同的类型，下面是其分类 情况。 (1) 按照所用燃料分类 内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机 （gasoline engine ）和柴油机(diesel engine)(图1-1)。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能 都比汽油机好。 (2) 按照行程(stroke)分类 内燃机按照完成一个工作循环(operating cycle)所需的行程数可分为四行程内燃机(four - stroke cycle engine)和二行程内燃机(two - stroke cycle engine) (图1-2 )。把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈(360°)，活塞在气 U n R e g i s t e r e d

缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广 泛使用四行程内燃机。 (3) 按照冷却方式分类 内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机 (liquid - cooled engine) 和风冷发动机(air - cooled engine)(图1-3)。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液(coolant)作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片(fins)之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。 (4) 按照气缸(cylinder)数目分类 内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机(single - cylinder engine)和多缸发动机(multi - cylinder engine )(图1-4)。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。 如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发U n R e g i s t e r e d

简述汽车发动机ECU工作原理

简述汽车发动机ECU工作原理 汽车电脑工作原理汽车电脑是按照预定程序自动地对各种传感器的输入信号进行处理，然后输出信号给执行器，从而控制汽车运行的电子设备。 汽车电脑的分类 目前汽车电脑已经得到了广泛的应用，例如车身电脑、发动机电脑、变速器电脑以及ABS 电脑等。虽然不同车型上配置的电脑数量和类型不尽相同，但总的发展趋势是用一台主电脑处理大多数传感器的输入信号，用一些较小的电子控制单元控制其他系统。 汽车电脑的构成 汽车电脑的主要部分是单片机，单片机是一块集成了微处理器(CPU)、存储器以及输入和输出接口的电路板。微处理器是单片机的核心部件，微处理器将输入模拟信号转化为数字信号，并根据存储的参考数据进行对比处理，计算出输出值，输出信号经过功率放大后控制执行器，例如喷油器和继电器等。随着单片机计算能力和内存容量越来越大，汽车电脑的功能也越来越多。 汽车电脑的工作过程 (1)信号过滤和放大输入电路接收传感器和其他装置的输入信号，并对信号进行过滤和放大。输入信号放大的目的是使信号增加到汽车电脑可以识别的程度，某些传感器，例如氧传感器，产生一个小于1V的低电压信号，只能产生极小的电流，这样的信号送入电脑内的微处理器之前必须放大，这个放大作用由电脑中输入芯片中的放大电路来完成。 (2)模数(A/D)转换由于很多传感器产生的是模拟信号，而微处理器处理的是数字信号，所以必须把模拟信号转换为数字信号，这项工作由电脑输入芯片中的模数转换器完成。模数转换器以固定的时间间隔不断对传感器的模拟输入信号进行扫描，并对模拟信号赋予固定的数值，然后将这个固定值转换成二进制码。在一些汽车电脑中，输入处理芯片和微处理器制成一体。 (3)微处理器将已经预处理过的信号进行运算，并将处理后的数据送至输出电路。输出电路将数字信号放大，有些还要还原为模拟信号，以驱动执行元件工作 随着汽车电子化和自动化程度的提高，汽车电脑将越来越多，这样必将导致车身线束日益复杂。为了实现多个汽车电脑之间的信息快速传递、简化电路以及降低成本，汽车电脑之间要采用通信网络技术连成一个网络系统。例如变速器需要与发动机协调配合，根据车速、发动机转速以及动力负荷等因素自动进行换挡，因此变速器电脑需要得到节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器以及发动机转速传感器等信号，这就要实现变速器电脑与发动机电脑之间的信息传递，这个工作通常是由CAN总线来完成的。

汽车工作原理

带您真正去了解汽车——总体工作原理概述 可以说，汽车是当代科学与艺术的结晶。从汽车的引擎启动开始就已经发生了涉及到物理、化学、机械等数不清的多种变化，因此，汽车的总体工作是一个非常复杂的过程。由于汽车行业的飞速发展，所以，我们仅对当今非常普遍的采用燃油喷射(EFI)引擎的汽车予以了解。 在驾驶者通过钥匙启动点火开关时： 此时点火开关迅速接通蓄电池与起动机，起动机将蓄电池的电能转化为机械能，起动机的前端齿轮啮合引擎曲轴后方的大飞轮旋转实现发动机的运转。 在引擎正常运转以后，起动机停止工作。此时，引擎控制计算机（在钥匙插入点火开关并旋转时已经开始工作）同时控制燃油泵通过油箱向引擎输送燃油、引擎点火线圈在适当时机点火。 因为引擎的运转，气缸内的活塞已经高速的在气缸内上下运动，同时产生真空效应将外界的新鲜空气通过空气流量计和进气门引入到气缸内。在空气进入到气缸同时，引擎控制计算机所控制的燃油也通过喷油嘴喷注到气缸内并与空气形成混合气体。在混合气体形成后，计算机控制点火线圈通过火花塞迅速在气缸内点燃混合气体，产生巨大能量的爆炸将活塞向下推动。 在汽车的怠速阶段： 引擎多个气缸内的活塞在混合气爆炸的推动下有顺序的交替上下运动，带动引擎曲轴的高速转动，这样就形成了汽车的最原始动力。这时曲轴输出的原始动力将通过离合器（手排挡方式的变速箱）传递到变速箱。在怠速阶段变速箱应处于空挡状态，此时，引擎传递过来的原始动力不会通过变速箱传递到车轮，而是

在变速箱内部转化为热能。这样就形成了汽车的停车怠速。在此状态下驾驶者通过油门对发动机所做出的任何动作都不会导致汽车运行。 在汽车的行驶阶段： 在怠速过程中踩下离合器（使变速箱与引擎的原始动力脱离）时，将档位操纵杆推入到相应的档位上，再松开离合器（使变速箱接受引擎的原始动力）。这时，由引擎所传递的动力在变速箱内通过不同档位的齿轮比转换后，通过传动轴传递到车轮上，就形成了汽车的行驶运动。同时在行驶时按照需要，可以变换不同的档位使动力动态的传递到车轮上来满足行驶的需求。

发动机基本工作原理

发动机基本工作原理 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。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）。见下图 直列4缸V6 水平对置4缸 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，

汽车发动机构造与原理

22 第1篇 汽车发动机构造与原理 第1章 发动机基本结构与工作原理 发动机：将其 它形式的能量转化为机械能的机器。 内燃机：将燃料在气缸内部燃烧产生的热能直接转化为机械能的动力机械。有活塞式和旋转式两大类。本书所提汽车发动机，如无特殊说明，都是指往复活塞式内燃机。 内燃机特点：单机功率范围大（0.6-16860kW ）、热效率高（汽油机略高于0.3，柴油机达0.4左右）、体积小、质量轻、操作简单，便于移动和起动性能好等优点。被广泛应用于汽车、火车、工程机械、拖拉机、发电机、船舶、坦克、排灌机械和众多其它机械的动力。 1.1 四冲程发动机基本结构及工作原理 1.1.1 四冲程汽油机基本结构及工作原理 1.四冲程汽油机基本结构（图1-2） 2.四冲程汽油机基本工作原理（图1-2） 表1-1 四冲程汽油机工作过 程 内容提要 1.四冲程汽油机基本结构与工作原理 2.四冲程柴油机基本结构与工作原理 3.二冲程汽油机基本结构与工作原理 4.发动机的分类 5.发动机的主要性能指标 图1-2 四冲程汽油机基本结构简图 1-气缸 2-活塞 3-连杆 4-曲轴 5-气缸盖 6-进气门 7-进气道 8-电控喷油器 9-火花塞 10-排气门

23 （1）四冲程发动机：活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当于曲轴旋转了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程发动机。 四个行程中，只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大。所以在曲轴后端安装了一个质量较大的飞轮，作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程则依靠飞轮惯性维持转动。 （2）冲程与活塞行程： 冲程：指发动机的类型； 行程S ：指活塞在上、下两个止点之间距离； 气缸工作容积V s ：一个活塞在一个行程中所扫过的容积。 S D V s 10 6 2 4?=π 式中 V s ——工作容积（m 3）； D ——气缸直径（mm ）； S ——活塞行程（mm ）。 发动机的排量V st ：一台发动机所有气缸工作容积之和。 i V V s st = 式中 V st ——发动机的排量（L ）； i ——气缸数。 （3）压缩行程的作用 一是提高进入气缸内混合气的压力和温度（压缩终了的气缸内气体压力可达0.6~1.2MPa ，温度达600K~700K ），为混合气迅速着火燃烧创造条件； 二是可以有效提高发动机的燃烧热效率η。由热力学第一定律 1 2 1T T - =η 当混合气被压缩程度提高时，发动机混合气燃烧所达到的最高温度（T 1）升高，而排气的温度（T 2）降低，导致热效率提高。 1860年，法国人Lenoir （勒努瓦）研制成功的世界第一台内燃机，没有压缩行程，热效率仅4.5%；1876年，德国人奥托（Otto ）制造出第一台四冲程内燃机，采用压缩 行程名称 曲轴转角 活塞行向 进气门 排气门 进气 0o～180o ↓ 开 关 压缩 180o～360o ↑ 关 关 作功 360o～540o ↓ 关 关 排气 540o～720o ↑ 关 开

汽车发动机构造原理图解

汽车发动机构造原理图解 发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。 （1) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

（2) 配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 （3) 燃料供给系统 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

（4) 润滑系统 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 （5) 冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷

发动机工作原理-教案设计

发动机工作原理教案 一、教学内容分析： 本节内容主要包括四冲程汽油发动机工作原理、四冲程柴油发动机工作原理和二冲程汽油机的工作原理。通过学习使学生对几种发动机的工作原理工作过程中的区别能够熟练掌握，学生清晰理解发动机的工作原理将为今后进行发动机故障诊断和拆修打下基础。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握四冲程发动机的四个冲程； 2、掌握四冲程发动机和二冲程发动的基本工作原理； 3、理解四冲程汽油机和四冲程柴油机工作过程中的区别 过程与方法： 通过对四冲程发动机和二冲程发动机工作原理的讲解，并结合多媒体动画演示，使学生能够真正理解发动机的工作原理。 情感态度与价值观： 在工作原理掌握的基础上，能够分析四冲程汽油发动机工作过程中，各组成部分的工作状态和它们之间的相互工作关系，提高学生在学习专业课过程中分析问题的能力。 三、教学重点、难点: 1、教学重点：四冲程汽油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程； 四冲程柴油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程； 2、教学难点：四冲程汽油发动机各个工作行程的工作特点； 二冲程发动机各工作行程的工作特点。 四、教学方法：讲授法、讨论法、视频演示法 五、课时安排：2课时 六、教学过程： 第一课时 四冲程汽油发动机工作原理 新课导入： 展示一张四冲程汽油机结构图，通过提问的方式让学生们回 答各个部件的名称。 设计意图： 通过小组抢答的方式回忆上节课所学知识内容，即考查学生 对于基本知识结构的掌握程度，也为这节新内容做好铺垫，同时 使学生有学习的成就感，可以有效的激发学生探究的欲望，产生 对新课学习的兴趣。 讲授新课： 一、发动机的概念： 发动机是一种能够把一种形式的能量转化为机械能的机器， 通常是把化学能转化为机械能。