汽车发动机的布置形式
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汽车发动机复习题一:名词解释1、上止点:活塞顶部离曲轴中心的最远处。
2、下止点:活塞顶部离曲轴中心的最近处。
3、曲轴半径(R):曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离。
活塞冲程S与曲轴半径R的关系:S=2R4、气缸工作容积(Vs):活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的容积称为气缸工作容积或气缸排量。
5、燃烧室容积(Vc)活塞在上止点时,活塞顶上面的空间为燃烧室,它的容积称为燃烧室容积(单位为L)6、气缸总容积(Va):活塞在下止点时,活塞顶上面的整个空间的容积为气缸总容积(单位为L)。
它等于7、气缸工作容积与燃烧室容积之和,即Va=Vs+Vc8、压缩比:气缸总容积与燃烧室容积的比值,即9、发动机排量:多缸发动机各气缸工作容积的总和,称为发动机工作容积或发动机排量(单位L)Vl=iVs10、四冲程发动机:凡是曲轴旋转两周,活塞往复4个冲程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。
11、二冲程发动机:完成一个循环需要活塞往复2个冲程完成一个工作循环的称为二冲程发动机。
12、气门重叠:气门重叠角所谓的气门重叠角,通常是指发动机进气门和排气门处于同时开启的一段时间用曲轴转角来表示称为气门重叠角。
二:填空1、按着火方式分类:点燃式发动机和压然式发动机两种。
前者在汽车上获得了广泛的应用。
2、按燃料供给方式分类:化油器式发动机、汽油喷射式发动机和直接喷射式柴油机。
3、按使用燃料分类:汽油机、柴油机、煤气机、气体燃料发动机、多种燃料发动机等。
4、按冲程数分类:有二冲程发动机和四冲程发动机之分。
汽车发动机广泛采用的是四冲程发动机。
5、按冷却方式分类:有水冷式发动机和风冷式发动机之分。
汽车上广泛采用水冷式发动机。
6、按进气状况分类:有增压式发动机和非增压式发动机之分。
7、按气缸数分类:可分为单杠发动机和多缸发动机。
汽车上多采用四缸、六缸、八缸、十二缸发动机。
8、曲柄连杆机构的主要零件可分为三组组成:即:机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
汽车发动机的动力输出方式当我们谈到汽车,发动机无疑是其核心部件之一,而发动机的动力输出方式则是决定汽车性能的关键因素。
那么,汽车发动机究竟是如何将燃料燃烧产生的能量转化为推动车辆前进的动力呢?要理解汽车发动机的动力输出方式,首先得了解发动机的基本工作原理。
简单来说,发动机是通过燃料在气缸内的燃烧,产生高温高压气体,推动活塞做往复运动,再通过连杆将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
目前常见的汽车发动机动力输出方式主要有以下几种:前置前驱(FF)是较为常见的一种布局方式。
在这种动力输出方式中,发动机放置在汽车的前部,并且动力直接传递给前轮。
这种布局的优点是结构相对简单,成本较低,车内空间利用率高。
由于没有传动轴贯穿车身,后排地板较为平整,增加了乘坐的舒适性。
然而,前置前驱的缺点也比较明显,由于前轮既要负责转向又要负责驱动,在车辆操控性方面可能会受到一定限制,特别是在高速转弯或激烈驾驶时,容易出现转向不足的情况。
前置后驱(FR)则是另一种常见的布局。
发动机同样放置在汽车的前部,但动力通过传动轴传递到后轮。
这种布局使得车辆的前后重量分配更加均匀,有利于提高车辆的操控性能。
在加速和爬坡时,后轮驱动能够提供更好的抓地力。
同时,由于前轮只负责转向,操控更加灵活,转向过度的特性也使得驾驶乐趣相对较高。
不过,前置后驱的结构相对复杂,成本也较高,车内后排地板中间往往会有凸起,影响乘坐舒适性。
后置后驱(RR)相对较为少见,发动机放置在汽车的后部,动力直接传递给后轮。
这种布局方式在一些小型车和跑车上有应用。
后置后驱的优点是可以使车辆获得更好的加速性能和操控稳定性,因为车辆的重心更靠近后轮,后轮的抓地力更强。
但缺点是车尾重量较大,在高速行驶或湿滑路面上容易出现甩尾的情况,对驾驶技术要求较高。
中置后驱(MR)则是将发动机放置在汽车的中部,靠近驾驶员座椅的后方,动力传递给后轮。
这种布局方式在高性能跑车中较为常见。
中置后驱能够实现最佳的重量分配,使得车辆在操控性能上达到极致。
1、根据汽车上发动机与各个总成相对位置不同,汽车的布置形式有哪几种?答:根据汽车上发动机与各个总成相对位置不同,汽车的布置形式有:发动机前置后轮驱动(FR)、发动机前置前轮驱动(FF )、发动机后置后轮驱动(RR)、发动机中置后轮驱动(MR )、全轮驱动(AWD )。
2、大多数载货汽车都采用哪种总体布置?为什么? 答:采用前置发动机后轮驱动,为了提高附着力。
3、提高附着力大小的因素有哪些?举例说明实际中如何提高附着力?答:附着力与车轮承受垂直于地面的法向力G (称为附着重力)成正比,例如可采用特殊花纹轮胎、镶钉轮胎或者在普通轮胎上绕装防滑链,以提高对冰雪路的抓着作用。
4、发动机的一个工作循环包括:进气、压缩、作功和排气。
5、对于四冲程发动机,曲轴、凸轮轴、分电器凸轮、喷油泵凸轮转速之间有什么联系? 答:若曲轴转速为2n,则凸轮轴、分电器凸轮、喷油泵凸轮转速都为n。
6、一般汽油机的压缩比在什么范围?柴油机的压缩比又在什么范围?为什么两者相差这么大?答:汽油机的压缩比为7~10,柴油机的压缩比为16~22,柴油比汽油的燃点高,故需要更大的压缩比。
7、引起发动机爆燃的原因是什么?答:压缩比太大,导致混合气压力过大、温度浓度过高,导致混合气不正常燃烧,产生爆燃现象。
8发动机产生表面点火的原因是什么?答:不依靠电火花点火,由炽热表面(排气门头部、火花塞电极处、积碳处)点燃可燃混合气而产生的一种不正常燃烧现象。
9、燃油消耗率与发动机的经济性能有什么联系?P37答:发动机每输出1KW?h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率,记为B――发动机在单位时间内的耗油量,kg / h――发动机的有效功率,KW。
显然,有效燃油消耗率越低,经济性能越好。
10、什么叫做发动机的外特性?P38答:发动机速度特性通过实验测得,节气门全开时测得的速度特性称为外特性。
11、4100Q汽油机的含义是什么?答:表示四缸、四冲程、缸径100mm,水冷车用,产品为基本型。
汽车基本名词解释 2 13、驱动方式:指发动机的布置方式以及驱动轮的数量、位置的形式。可以分为五类:发动机前置后轮驱动(FR)、发动机前置前轮驱动(FF)、发动机中置后轮驱动(MR)、发动机后置后轮驱动(RR)和四轮驱动(4WD)。 前置后驱(FR):最早期的汽车绝大部分采用FR布局,现在则主要应用在中、高级轿车中。FR的优点是:轴荷分配均匀,即整车的前后重量比较平衡,操控稳定性较好。缺点是:传动部件多、传动系统质量大,贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。 地台,操控性有明显的转向不足特性,另外其抗侧滑的能力也比FR强。缺点是:上坡时驱动轮附着力会减小;前轮由于驱动兼转向,导致结构复杂、工作条件恶劣。 中置后驱(MR) :发动机放置在前、后轴之间,同时采用后轮驱动,类似F1赛车的布置形式。还有一种“前中置发动机”,即发动机置于前轴之后、乘员之前,类似于FR,但能达到与MR一样的理想轴荷分配,从而提高操控性。MR的优点是:轴荷分配均匀,具有很中性的操控特性。缺点是:发动机占去了座舱的空间,降低了空间利用率和实用性,因此MR大都是追求操控表现的跑车。 后置后驱(RR) :早期广泛应用在微型车上,现在多应用在大客车上,轿车上已很少用,但保时捷911的“甩尾”则是因RR出名的。RR的优点是:结构紧凑,没有沉重的传动轴,也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。缺点是:后轴荷较大,在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。
四轮驱动(4WD) :无论上面的哪种布局,都可以采用四轮驱动,以前越野车上应用的最多,但随着限滑差速器技术的发展和应用,四驱系统已能精确地调配扭矩在各轮之间分配,所以高性能跑车出于提高操控性考虑也越来越多采用四轮驱动。4WD的优点是:四个车轮均有动力,地面附着率最大,通过性和动力性好。
14、悬挂类型:悬挂根据结构可分为非独立悬挂和独立悬挂 非独立式悬挂:将非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,这样当一边车轮运转跳动时,就会影响另一侧车轮也作出相应的跳动,使整个车身振动或倾斜。采取这种悬挂系统的汽车一般平稳性和舒适性较差,但由于其构造较简单,承载力大,该悬挂多用于载重汽车、普通客车和一些其他特种车辆上。 独立式悬挂:独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架下面,这样当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受波及,车身的震动大为减少,汽车舒适性也得以很大的提升,尤其在高速路面行驶时,它还可提高汽车的行驶稳定性。不过,这种悬挂构造较复杂,承载力小,还会连带使汽车的驱动系统、转向系统变得复杂起来。目前大多数轿车的前后悬挂都采用了独立悬挂的形式,并已成为一种发展趋势。 独立悬挂按照结构形式又可分为横臂式、纵臂式和麦弗逊式等等 我们常见轿车的前悬挂一般为麦弗逊(Macphersan)式悬挂。麦弗逊式是当今最为流行的独立悬挂之一,一般用于轿车的前轮。简单地说,麦弗逊式悬挂的主要结构即是由螺旋弹簧加上减震器组成,减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象,限制弹簧只能作上下方向的振动,并可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬挂的软硬及性能。虽然麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现令人满意,其结构体积不大,可有效扩大车内乘坐空间,但也由于其构造为直筒式,对左右方向的冲击缺乏阻挡力,抗刹车点头作用较差。 四连杆前悬挂系统:全新的4连杆前悬挂系统多用于豪华轿车,它通过运动学原理巧妙地将牵引力、制动力和转向力分离,同时赋予车辆精确的转向控制。4连杆式悬挂系统在奥迪A4、A6、迈腾以及中华轿车上都可以看到。 现代的汽车越来越注重乘坐的舒适性,以致消费者往往将车的舒适性列为购买的一个重要衡量标准。事实上,汽车乘坐的舒适性除了座椅的柔软程度、支撑力等因素外,关系最大的就是汽车的悬挂系统,它还是车架与车轴之间连接的传力机件,对其他性能诸如行驶的安全性、通过性、稳定性以及附着性能都有重大影响。
L/H/V/W型汽车发动机原理图(动画)汽车发动机类型和原理图发动机工作原理图L直列四缸、V型六缸、H水平对置、W12、16缸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L直列、V型、H水平对置发动机,W12/16型发动机等。
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。
发动机汽缸排列型式分为L型、V型、H型和W型。
L型发动机:又称“直列”(LineEngine)发动机,是指汽缸是按直线排列的,它所有的汽缸均按同一角度肩并肩排成一个平面。
“直列”一般用L代表,后面加上汽缸数就是发动机代号,现代汽车上主要有L3、L4、L5、L6型发动机。
优点:稳定,成本低,结构简单,运转平衡性好,体积小稳定性高,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛。
缺点:当排气量和汽缸数增加时,发动机的长度将大大增加。
直列4缸发动机,一般广泛运用于2.2升排量以下的发动机中。
直列6缸发动机,目前的佼佼者就是著名的BMW,BMW直列6缸发动机凝聚了当今量产发动机的顶尖技术,堪称直列6缸的巅峰之作。
V型发动机:是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定的夹角布置在一起,使两组汽缸形成两个有一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。
V型发动机的高度和长度尺寸小,在汽车上布置起来较为方便。
尤其是现代汽车比较重视空气动力学,要求汽车的迎风面越小越好,也就是要求发动机盖越低越好。
常见的V型发动机有V6、V8、V10、V12。
还有V3、V5以及V16(不要跟有些直列发动机代表气门数搞浑了)。
顾名思义,V代表发动机气缸成V型排列,一般是90度,这样可以抵消运转时的震动,更加稳定。
也有75度和72度的。
雷诺赛车甚至用了超过90度的广角V10引擎。
几种发动机布置方式优劣解读毫无疑问,发动机应当是汽车上最重要的部分,而它的布置形式对于汽车的性能具有重大影响。
对于轿车来说,发动机的布置位置可以简单的分为前置,中置和后置三种,目前市面上绝大多数车型都是采用的前置发动机,后中置和后置发动机只在极少数的性能跑车使用。
在前置发动机中,根据发动机放置方向的不同,还可以分为纵置和横置两种。
大多数紧凑级车和中型车都采用横置发动机,而大多数的大型豪华轿车都采用纵置发动机。
横置发动机底盘布局纵置发动机底盘布局●横置和纵置的基本概念发动机横置就是指发动机的曲轴与汽车前桥平行,而纵置则是曲轴与汽车前桥垂直。
简单地说,就是你站在车头前面向发动机,如果发动机是横在(汽缸横向排列)在你面前的,就是横置发动机,如果是竖着放置则是纵置发动机。
● 对于一般家用轿车来说,使用前横置发动机是最合适的发动机产生动力使活塞推动曲轴,曲轴再通过变速箱将动力传递给驱动轮(如果是后轮驱动则还要通过车底的传动轴),这就是汽车动力传递的大概过程。
横置发动机的曲轴、变速器的输入输出轴以及车桥都是平行的,在动力传递过程中,曲轴通过齿轮组将动力传递到变速箱的输入轴,变速箱的输出轴就可以依靠锥齿轮直接将曲轴输出的动力传递给车轮,在动力传递过程中,动力传递的方向没有改变,有效地控制了动力传递过程中的能量损失,提高了动力传递的效率。
所以如果是前驱车的话,使用前横置发动机就是最经济的选择。
但如果横置发动机采用后轮驱动的话,就会显得费力不讨好,因为由于发动机曲轴和传动轴的方向垂直,前桥转换一次传动的方向,才能通过传动轴传输动力,而同样的,后前和传动轴也是垂直的,因此在后桥需要再将旋转方向转换过来,这无疑大大降低了传动系统的效率。
前置发动机所以说,普通家用轿车大多采用了前横置发动机前轮驱动。
这种驱动结构结构简单,传动效率高。
由于可以将发动机和变速箱平行连接在一起的集中布置在前轴之前,因此横置发动机车头发动机舱的规划弹性最大,可以把空间大幅节省下来给乘客室。
这样就极大限度缩短了发动机舱的纵向空间,换来的是宽敞的驾乘空间,尤其是前排乘客的腿部拓展的空间。
这对于尺寸有限的紧凑型轿车来讲尤为重要,这点在擅长于空间拓展的日系车中表现得尤为突出,例如日产的骐达,本田的飞度等,虽然车身长度很有限,但是前后排的乘坐空间都非常宽敞。
沃尔沃一直坚持使用的横置发动机可以有效增加发动机舱的溃缩区域此外,由于横置发动机占用的纵向空间较小,因此可以在发动机舱内预留更多的溃缩吸能空间,发生碰撞时能够保证发动机不容易侵入驾驶舱,使得前排乘客拥有更高的安全系数。
这也是沃尔沃一直坚持使用横置发动机的原因之一,当然另一个原因则是沃尔沃拥有前驱车的传统。
沃尔沃S80和XC9使用横置的4.4L V8发动机。
当然,横置发动机的缺点同样明显。
而轴荷分布不平衡的问题则横置发动机的最大缺陷。
由于横置发动机发动机曲轴变速箱输入轴平行连接在一起的,使其可以布置在发动机前轴之前,但是这些重量最重的汽车部件全部集中在车头前方就使得前轴负荷过大,从而容易出现转向不足的情况,而头重脚轻的前后轴配重也会在高速过弯时使车尾的后轮缺乏重压、容易漂浮,不容易高速而流畅地过弯。
由于出于安全的考虑,工程师们也会刻意将前驱车调校成比较明显的转向不足,从而提醒驾驶者在过弯时放慢车速。
58:42的前后配重比造就了高尔夫出色的操控性能某些轴荷分配不合理的横置发动机轿车甚至达到了前70%后30%,其性能可想而知。
为克服轴荷分布的问题,设计师们常常将重量较大的蓄电池移至后座椅内、或是行李厢内,以平衡前后的重量分配。
在这点上,欧系车普遍比日系车做得更出色,例如大众的高尔夫和速腾的前后轴荷分布也做到了前58%后42%的水平,可以说难能可贵。
大马力的福克斯RS在急加速会出现“扭力转向”的现象由于横置发动机变速器安装位置过于偏向一侧的原因,其驱动轴是一长一短的,当巨大的驱动力作用在不等长的传动轴上时,会使车两个前轮有转速差,从而导致急加速时车头有左右摆动现象,专业术语称之为扭力转向。
这点在大排量的横置发动机前驱车更加明显,在top gear第十三季的某一集中,Jeremy测试搭载了2.5T发动机的福克斯RS时,急加速时就出现了明显的车头左右摆动的现象。
●对于大尺寸豪华轿车或者性能轿跑车,使用纵置发动机是最好的选择大部分的豪华轿车或者主打运动的性能轿跑使用的都是前纵置发动机后轮驱动的驱动方式。
前纵置发动机后轮驱动对于这种驱动方式来说,需要一根传动轴将动力从发动机舱从车底传送到后桥。
因此为使动力传递更直接,就必须使发动机曲轴与传动轴平行,这样就可以直接将动力传递给传动轴,再由后桥将动力传给车轮。
这是后驱车采用纵置发动机的最重要的一个原因。
此外,对于使用了机械式中央差速器的四驱车来说,纵置发动机就更为必要了。
因为采用四轮驱动时,由于同样需要传动轴将发动机的动力传递到后轮上,因此将发动机的动力直接传递给传动轴,这样才能尽可能的降低动力传递过程中的能量损失。
宝马将发动机重心置于前轴以后已达到50:50的前后配重比当然,纵置发动机最大的优势还在于他对于平衡前后配重比的作用。
众所周知,50:50的前后完美轴荷一直是以操控著称的宝马汽车不惜一切所坚持的。
而整车最具重量的发动机和变速器总成的布置无疑是左右前后轴荷配比的关键因素,宝马将前轴尽量前移,而把发动机重心尽量置于前轴之后,就是为了达到更完美前后的配重比。
奥迪坚持纵置发动机前轮驱动的原因就是为了匹配Quattro四驱系统在纵置发动机平台上,还有一个比较特殊的例子,这就是使用纵置发动机前轮驱动的奥迪。
虽然奥迪使用纵置发动机更多是为了照顾Quattro系统这个传统,但是其纵置发动机前轮驱动发动机的布局同样可以带来不错的前后配重比。
这种布置可以将发动机纵向布置在汽车前轴之前,与发动机直接相连的变速箱就会受到发动机舱空间的限制,就要布置在前轴之后,变速箱的输入轴与发动机曲轴围绕同一轴线转动,对于承受着发动机和变速箱重量的车前轴来说,他就像是天平的支点,发动机和变速箱分布在前轴的前后两侧,使得前轴承受的发动机和变速箱重量分布更加均匀,重心配比更为合理,虽然还是会有前驱车的推头现象,但是其配重比要明显优于普通横置发动机车型,例如前驱的奥迪A4的前后配重比就达到了较完美的55:45。
拥有修长车头的本田S2000就使用的前中置发动机还有一种特殊的前置发动机布局:前中置发动机是介于前置发动机和中置发动机之间的一种动力布置形式,它和前置发动机的差别,是前者乃是摆设位置在前轴之前;而所谓的“前中置”乃是在前轴之后、但仍在乘客室之前,与纯中置发动机的位在乘客室后方不同。
例如奔驰SLR,马自达的RX-8和经典的本田S2000等。
这种设计级可以获得完美的前后配重比,而且不像中置发动机那样必须以牺牲掉后座为代价。
另外,由于要将发动机放在前轴之后,这类性车型一般都拥有修长的车头,而这样充满美感而独特的车身比例也让它们更抢眼。
纵置发动机车型为复杂的悬挂结构留出更多空间众所周知,汽车悬架和操控性能是直接相关的,其重要性不言而喻,而悬架的结构显然是悬架性能的关键,因此许多高档车型不惜在前悬就采用双横臂、多连杆的复杂悬架。
对于大排量的V型发动机来说,纵向布置有利于在发动机舱内节省出更多的横向空间用以安放结构复杂的悬挂系统。
当然,将体积紧凑的V6甚至V8发动机横着放进发动机舱并不是不可能,像沃尔沃S80甚至有使用横置4.4L V8发动机的车型,但是这样发动机舱就没有多余的地方来安放复杂的悬架,这样的情况下,作为沃尔沃顶级车型的S80也不得不使用了简单的麦弗逊结构的前悬。
● 后置和中置是两种轿车中比较少见的发动机布置形式对于非常讲究操控性能的性能跑车来说,通常会采取中置发动机的摆设方式,而它也一定是一部后轮驱动(或四驱)车型,因为绝对没有道理把已经非常接近后轮轴的发动机、再自己找麻烦似地将动力传到遥远的前轮去。
中置发动机所谓发动机中置就是指发动机位于驾驶员座椅之后,后轴之前,这样布置的好处除了可以将前后轴的配重达成完美的50:50之外,更因重量最重的发动机远离了车头、车尾这二个偏摆力矩最大的部位,因此在过弯时,车子的操控稳定性最高,可以用更快的速度、更流畅的姿态过弯,因此这也是速度最快的方程式赛车之标准发动机布置方式。
中置发动机一般为高性能跑车由于中置发动机车型的后座空间已经被发动机占据了,因此这类车型的一个缺点是只能安放两个座位,此外发动机的噪音也会比前置发动机更大,但是对于那些只为驾驶者准备的高性能跑车来说,它根本不需要拥有后座,而且车主们也会很乐意听到高亢的引擎声浪。
后置发动机当然,说到更为少见的后置发动机,我们还得请出独一无二的保时捷911,其后置发动机后轮驱动的搭配水平对置发动机形式更是绝无仅有。
这种配置方式与前置前驱车刚好相反,由于重量集中在车尾,因此在高速过弯时会产生明显的转向过度。
这种特性也使得早期的911非常难以驾驭,对驾驶员的技术要求非常高。
不过随着技术的进步,铝质发动机、铝质悬架的轻量化、以及多连杆悬架的新设定,新911的操控已经变得比较理性,这使得很多驾驶技术一般的朋友也能够感受到911的魅力所在。
保时捷911小结:一般的家庭用车由于考虑的更多是空间实用性和经济性,所以大多使用了传动效率高,结构简单且节省空间的前横置发动机前轮驱动的结构。
而对于需要平衡性能和实用性的高档和豪华轿车而言,则会普遍使用纵置发动机后轮驱动的结构,归根结底,发动机的布置都是为了满足车辆的性能需求。
至于高性能的跑车来说,为达到极致的性能表现,其动力布置方式更为特殊,除了中置发动机和保时捷911的后置发动机之外,还有像前置发动机搭配后置变速箱这样特殊的结构。