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文檔簡介

1、1 發(fā)動機相關知識發(fā)動機相關知識 工程車輛研究所 徐慶華 2011.03 熱力發(fā)動機的分類熱力發(fā)動機的分類 熱力發(fā)動機熱力發(fā)動機(熱機)(熱機) 內(nèi)燃機內(nèi)燃機 外燃機外燃機(如蒸汽機、(如蒸汽機、StirlingStirling機機) 燃氣輪機燃氣輪機(旋轉式內(nèi)燃機)(旋轉式內(nèi)燃機)活塞式內(nèi)燃機活塞式內(nèi)燃機 旋轉活塞式旋轉活塞式 (WankelWankel) 往復活塞往復活塞 發(fā)動機結構、原理發(fā)動機結構、原理 按燃料:按燃料:汽、柴、汽、柴、NG、LPG、酒精等、酒精等 按著火方式:按著火方式:壓燃式、點燃式壓燃式、點燃式 按沖程:按沖程:四、二四、二 按冷卻:按冷卻:水、風、油水、風、油 按

2、氣缸數(shù):按氣缸數(shù):單、雙、多單、雙、多 按轉速:按轉速:低、中、高低、中、高 按增壓:按增壓:非增壓、增壓非增壓、增壓 按氣缸排列:按氣缸排列:立、臥、直列、立、臥、直列、V、對置、對置 按混合氣準備方式:按混合氣準備方式:化油器、燃料噴射化油器、燃料噴射 按氣門、凸輪軸布置:按氣門、凸輪軸布置:頂置、側置頂置、側置 按用途:按用途:農(nóng)用、船用、汽車用、工程機械用、發(fā)電用農(nóng)用、船用、汽車用、工程機械用、發(fā)電用 發(fā)動機結構、原理發(fā)動機結構、原理 卡特皮勒3408型柴油機 基本術語基本術語 發(fā)動機基本術語 上止點和下止點上止點和下止點 曲柄半徑曲柄半徑R和活塞行程和活塞行程S 缸徑缸徑D 氣缸工作

3、容積和發(fā)動機排量氣缸工作容積和發(fā)動機排量 (Vh=1/4D2S,VL=iVh) 燃燒室容積燃燒室容積VC和氣缸總容積和氣缸總容積Va 壓縮比壓縮比 圖1-14 BJ492Q汽油機外特性 發(fā)動機的基本性能指標發(fā)動機的基本性能指標 動力性能指標動力性能指標(有效功率,有效轉矩,轉速,平均有效壓力) 經(jīng)濟性能指標經(jīng)濟性能指標(有效燃油消耗率,有效潤滑油消耗率,有效熱效率) 環(huán)保性能指標環(huán)保性能指標(排放,噪聲) 結構性能指標結構性能指標(比容積,比功率質量) 運轉性能指標運轉性能指標(冷啟動性,可靠性,耐久性) 加工工藝性能加工工藝性能指標指標等。 排放指標排放指標指從發(fā)動機指從發(fā)動機油箱油箱、曲軸

4、箱曲軸箱排出的氣體和從排出的氣體和從氣缸氣缸中排出的廢氣中所含中排出的廢氣中所含 的有害排放物的量。主要是的有害排放物的量。主要是CO、HC、NOX和和PM。 噪聲噪聲(GB1495-79GB1495-79)如)如轎車在加速行駛時,車外最大的允許噪聲為轎車在加速行駛時,車外最大的允許噪聲為82dB(A)。 比容積比容積單位容積的發(fā)動機功率單位容積的發(fā)動機功率 比功率質量比功率質量單位標定功率的發(fā)動機干質量(無冷卻液、潤滑油和燃油)單位標定功率的發(fā)動機干質量(無冷卻液、潤滑油和燃油) 有效功率有效功率是指發(fā)動機在單位時間內(nèi)發(fā)出的有效功,以是指發(fā)動機在單位時間內(nèi)發(fā)出的有效功,以Pe表示,單位是表示

5、,單位是kW 有效轉矩有效轉矩是指發(fā)動機曲軸輸出的轉矩是指發(fā)動機曲軸輸出的轉矩, ,以以Ttq表示表示, ,單位是單位是Nm,Pe=Ttqn/9550 轉速指標轉速指標是指發(fā)機曲軸每分鐘轉的轉數(shù),以是指發(fā)機曲軸每分鐘轉的轉數(shù),以n表示,單位是表示,單位是r/min 有效燃油消耗率有效燃油消耗率是指單位功率在單位時間內(nèi)燃料的消耗電量,以是指單位功率在單位時間內(nèi)燃料的消耗電量,以be表示,單表示,單 位是位是g/(kw.h) 有效潤滑油消耗率有效潤滑油消耗率是指單位功率在單位時間內(nèi)潤滑油的消耗量,以是指單位功率在單位時間內(nèi)潤滑油的消耗量,以b bm m表示,表示, 單位是單位是g/(kwh) 有效

6、熱效率有效熱效率指實際循環(huán)發(fā)出的有效功與消耗的燃料的熱值之比,以指實際循環(huán)發(fā)出的有效功與消耗的燃料的熱值之比,以et表示表示 (現(xiàn)代柴油機標定工況下的有效熱效率不超過現(xiàn)代柴油機標定工況下的有效熱效率不超過45%,汽油機不超過,汽油機不超過30%) 基本工作原理基本工作原理(以四沖程柴油機為例) 四沖程柴油機(除進氣、著火方式等以外,四沖程柴油機工作原 理和汽油機基本相同。)活塞在一個工作循環(huán)中從上止點到下止 點,又從下止點到上止點,往復運動兩次,同時完成進氣、壓縮 、作功和排氣四個工作過程。 發(fā)動機基本工作原理及組成 進氣沖程 : 進氣門 開啟,排氣門 關閉?;钊麖?上止點向下止 點移動。吸入

7、 新鮮空氣(可 燃氣體) 壓縮沖程 : 進排 氣門關 閉,活 塞從下 止點向 上止點 移動。 作功沖程 (膨脹沖 程)進排 氣門關閉 ,可燃氣 體燃燒后 放出大量 熱能,形 成高溫高 壓推動活 塞從上止 點向下止 點運動。 排氣沖程: 進氣門 關閉,排 氣門開啟 ?;钊?下止點向 上止點運 動,將燃 燒后的廢 氣排出。 發(fā)動機的總體構造發(fā)動機的總體構造 機體與氣缸蓋機體與氣缸蓋 曲柄連桿機構曲柄連桿機構 配氣機構配氣機構 燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 點燃式發(fā)動機點火系統(tǒng)點燃式發(fā)動機點火系統(tǒng) 起動裝置起動裝置 發(fā)動機總體構造 曲柄連桿機構是運動件,是曲柄連桿機

8、構是運動件,是 發(fā)動機的主要部件之一?;旌蠚獍l(fā)動機的主要部件之一?;旌蠚?燃燒產(chǎn)生的壓力推動活塞在氣缸燃燒產(chǎn)生的壓力推動活塞在氣缸 內(nèi)運動,通過連桿變成為曲軸的內(nèi)運動,通過連桿變成為曲軸的 旋轉運動,并對外輸出功率。旋轉運動,并對外輸出功率。 曲柄連桿機構包括活塞連桿 組、曲軸飛輪組兩大部件兩大部件。 活塞連桿曲軸組結構及裝配 活塞連桿組結構及裝配 活塞組活塞組 活塞組在氣缸內(nèi)承受和傳遞燃燒氣體壓力,與氣缸蓋、活塞組在氣缸內(nèi)承受和傳遞燃燒氣體壓力,與氣缸蓋、 缸套內(nèi)壁構成密封的燃燒室空間?;钊M包括缸套內(nèi)壁構成密封的燃燒室空間?;钊M包括活塞、活塞環(huán)活塞、活塞環(huán) (氣環(huán)(氣環(huán)和和油環(huán))、活塞銷

9、油環(huán))、活塞銷及及活塞銷卡環(huán)活塞銷卡環(huán)等零件。等零件。 活塞結構活塞結構 活塞由活塞由活塞頂部、活塞頭部(環(huán)槽部)活塞頂部、活塞頭部(環(huán)槽部)和和裙部裙部三部分組成。三部分組成。 柴油機活塞 活塞頂部活塞頂部指從活塞頂面到到第一道氣指從活塞頂面到到第一道氣 環(huán)上環(huán)岸部分(汽油機活塞頂部和柴環(huán)上環(huán)岸部分(汽油機活塞頂部和柴 油機活塞頂部結構上有較大的差異)。油機活塞頂部結構上有較大的差異)。 活塞頭部活塞頭部是從第一道氣環(huán)槽到油環(huán)槽是從第一道氣環(huán)槽到油環(huán)槽 的環(huán)槽部。的環(huán)槽部。 活塞裙部活塞裙部是指從油環(huán)槽下環(huán)岸到活塞是指從油環(huán)槽下環(huán)岸到活塞 底部底部。 活塞頂面形狀 (a)平頂 (b)凹頂 (

10、c)凸頂 (d)(e)(f)深凹頂 新工藝:新工藝:活塞頂面一般進行陽極氧化處理,以增加熱阻?;钊斆嬉话氵M行陽極氧化處理,以增加熱阻。 活塞環(huán)活塞環(huán) 活塞環(huán)分活塞環(huán)分氣環(huán)氣環(huán)和和油環(huán)油環(huán)兩種兩種。 氣環(huán) 作用:作用:密封和導熱密封和導熱 材料:材料:優(yōu)質鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鑄鐵(耐熱、耐磨以及高強度和沖優(yōu)質鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鑄鐵(耐熱、耐磨以及高強度和沖 擊韌度),鍍鉻、噴鉬、磷化處理。鉻基陶瓷復合鍍層(擊韌度),鍍鉻、噴鉬、磷化處理。鉻基陶瓷復合鍍層(CYPR CCC)活塞環(huán)活塞環(huán)和粉末冶金的金屬陶瓷等和粉末冶金的金屬陶瓷等新工藝新工藝 切口:切口:直切口、階梯型切口直切口、階梯型切口、

11、斜切口、斜切口、帶防轉銷釘槽、帶防轉銷釘槽(見圖3-7) 斷面形狀斷面形狀:矩形環(huán):矩形環(huán)、錐面環(huán)、錐面環(huán)、正扭曲內(nèi)切環(huán)、反扭曲內(nèi)切環(huán)、正扭曲內(nèi)切環(huán)、反扭曲內(nèi)切環(huán)、 梯形環(huán)梯形環(huán)、桶面環(huán)、桶面環(huán)等等(見圖3-8) (a)直切口 (b)階梯型切口 (c) 斜切口 (d)帶防轉銷釘槽 氣環(huán)的切口形狀 (a)矩形環(huán) (b)錐面環(huán) (c)正扭曲內(nèi)切環(huán) (d)反扭曲內(nèi)切環(huán) (e)梯形環(huán) (f)桶面環(huán) 圖3-8 氣環(huán)的斷面形狀 油環(huán) 其作用是其作用是涂油涂油和和刮油刮油 普通槽孔式:普通槽孔式:回油孔有圓孔、指狀銑刀銑削的長條孔和回油孔有圓孔、指狀銑刀銑削的長條孔和 片狀銑刀銑削的扁孔等片狀銑刀銑削的扁孔

12、等 鋼帶組合式:鋼帶組合式:由上下刮片和支撐彈簧組成由上下刮片和支撐彈簧組成 背襯式:背襯式:在油環(huán)背面襯以波紋鋼帶圈或彈簧圈在油環(huán)背面襯以波紋鋼帶圈或彈簧圈 1.襯環(huán)是波紋鋼帶圈襯環(huán) 2.襯環(huán)是彈簧圈 (C)(C)背襯式油環(huán)背襯式油環(huán) 1回油孔 2、4刮片 3支撐彈簧 油 環(huán) 活塞銷及卡環(huán)活塞銷及卡環(huán) 活塞銷活塞銷 圖3-10 活塞銷 活塞銷卡環(huán)活塞銷卡環(huán) 連桿組連桿組 圖3-11 連桿組 組成:組成: 功能:功能: 材料:材料:要求強度高、剛度好、抗疲勞強度高且要求強度高、剛度好、抗疲勞強度高且 柔韌性好。一般用中碳鋼或中碳合金鋼,柔韌性好。一般用中碳鋼或中碳合金鋼, 模鍛成型,并調質處理

13、模鍛成型,并調質處理 平切口和斜切口連桿平切口和斜切口連桿 斜切口連桿常用的定位方法:斜切口連桿常用的定位方法: 止口定位止口定位 套筒定位套筒定位 鋸齒定位鋸齒定位 斜切口連桿大頭的定位方式 1.止口定位 2.鋸齒定位 3.套筒定位 (a)普通形狀軸承 (b)等厚度合金層 (c )軸向變厚度軸承 1.定位舌 2.瓦背 3.合金層 連桿軸瓦 連桿軸瓦連桿軸瓦 (上瓦和下瓦上瓦和下瓦) 3.3 3.3 曲軸飛輪組曲軸飛輪組 曲軸組 v 組成組成 v 功能功能 曲軸曲軸 組成組成: : 前端、后端、曲拐和平衡重等。有整體式和組合式之分。前端、后端、曲拐和平衡重等。有整體式和組合式之分。 材料:材料

14、:要求疲勞強度、沖擊韌性和耐磨性好。一般用中碳鋼或鎳鉻、鉻鉬、要求疲勞強度、沖擊韌性和耐磨性好。一般用中碳鋼或鎳鉻、鉻鉬、 鉻釩等合金鋼鍛模,或高強度球墨鑄鐵鑄成。主軸頸、曲柄銷表面進鉻釩等合金鋼鍛模,或高強度球墨鑄鐵鑄成。主軸頸、曲柄銷表面進 行高頻淬火或氮化處理,曲柄銷與曲柄臂的過渡圓角出采用滾壓噴丸行高頻淬火或氮化處理,曲柄銷與曲柄臂的過渡圓角出采用滾壓噴丸 等硬化處理等硬化處理 曲軸軸承曲軸軸承(主軸瓦):(主軸瓦):有上、下瓦。由瓦背和合金層組成,用定位舌定位。有上、下瓦。由瓦背和合金層組成,用定位舌定位。 瓦背用低碳鋼制造,合金層有錫基和鉛基白合金(汽油機),銅基、鋁銻鎂和瓦背用低

15、碳鋼制造,合金層有錫基和鉛基白合金(汽油機),銅基、鋁銻鎂和 鋁錫合金(柴油機)鋁錫合金(柴油機) 常見的曲拐排列與發(fā)火順序常見的曲拐排列與發(fā)火順序 三缸機三缸機( (單列單列) ),三個曲拐互成三個曲拐互成120120 夾角,發(fā)火間隔為夾角,發(fā)火間隔為720720 /3=240/3=240 , ,發(fā)火順序為發(fā)火順序為1-2-31-2-3 四缸機四缸機( (單列單列),),四曲拐布置在同一平面四曲拐布置在同一平面, ,發(fā)火間隔發(fā)火間隔720720 /4=180/4=180 , ,發(fā)火順序發(fā)火順序1-3-4-2/1-2-4-31-3-4-2/1-2-4-3 五缸機五缸機( (單列單列),),五個

16、曲拐沿圓周均勻布置在五個平面內(nèi)五個曲拐沿圓周均勻布置在五個平面內(nèi), ,各平面夾角為各平面夾角為7272 , ,發(fā)火間隔為發(fā)火間隔為 720720 /5=144/5=144 , ,發(fā)火順序為發(fā)火順序為1-2-4-5-31-2-4-5-3 六缸機六缸機( (單列單列),),六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi)六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi), ,各平面夾角為各平面夾角為120120 , ,發(fā)火間隔為發(fā)火間隔為 720720 /6=120/6=120 , ,發(fā)火順序為發(fā)火順序為1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4 六缸機六缸機(V(V型型),),曲拐布置和單列三缸機相同曲拐布置和單列三缸機相同, ,三個

17、曲拐互成三個曲拐互成120120 夾角夾角,V,V型夾角為型夾角為9090 , ,采用交采用交 替式發(fā)火替式發(fā)火, ,發(fā)火順序為發(fā)火順序為1-4-2-5-3-61-4-2-5-3-6 八缸機八缸機(V(V型型),), V V型夾角為型夾角為9090 , ,發(fā)火間隔發(fā)火間隔720720 /8=90/8=90 , ,四個曲拐可布置在同一平面四個曲拐可布置在同一平面, ,采用交采用交 替式發(fā)火替式發(fā)火, ,發(fā)火順序為發(fā)火順序為1-8-3-6-4-5-2-71-8-3-6-4-5-2-7或或1-5-3-7-4-8-2-61-5-3-7-4-8-2-6;四個曲拐也可布置在互相錯開;四個曲拐也可布置在互相

18、錯開9090 的的 平面內(nèi)平面內(nèi)( (空間曲拐布置空間曲拐布置),),發(fā)火順序為發(fā)火順序為1-5-4-2-6-3-7-81-5-4-2-6-3-7-8等等 飛輪飛輪 功用:功用:蓄能和供能,啟動,上止點標記蓄能和供能,啟動,上止點標記 材料材料: : 鑄鐵、鑄鋼或球墨鑄鐵鑄鐵、鑄鋼或球墨鑄鐵 機體、氣缸套和氣缸蓋是發(fā)動機的非運動件,是發(fā)動機形機體、氣缸套和氣缸蓋是發(fā)動機的非運動件,是發(fā)動機形 狀尺寸的主要決定因素。機體氣缸蓋是箱體類零件,是發(fā)動機狀尺寸的主要決定因素。機體氣缸蓋是箱體類零件,是發(fā)動機 主要運動件的安裝位置和運動空間,發(fā)動機其他系統(tǒng)和附件的主要運動件的安裝位置和運動空間,發(fā)動機其

19、他系統(tǒng)和附件的 安裝位置,都要由機體和缸蓋提供。安裝位置,都要由機體和缸蓋提供。 發(fā)動機機體與氣缸蓋 1.氣缸蓋 2.氣缸墊 3.氣缸體 機體、氣缸套和氣缸蓋(卡特皮勒柴油機) 機體與氣缸套機體與氣缸套 機體的結構形式機體的結構形式 機體的結構形式 平分式:平分式:一般一般 龍門式:龍門式:桑塔納桑塔納2000GSi2000GSi的的AJRAJR型型 隧道式:隧道式:6135Q6135Q 機體的排列方式機體的排列方式 L L型:型:一般一般 對置式:對置式:保時捷保時捷2.5L62.5L6 V V型:型:奧迪奧迪A2.4-1V6A2.4-1V6 氣缸套氣缸套 無無缸套缸套 干缸套干缸套 濕缸套

20、濕缸套 缸套的定位 氣缸蓋和氣缸墊氣缸蓋和氣缸墊 功用功用 結構特點:結構特點:燃燒室,各種零部件的布置燃燒室,各種零部件的布置 材料:材料:優(yōu)質灰鑄鐵、合金鑄鐵或鋁合金優(yōu)質灰鑄鐵、合金鑄鐵或鋁合金 形式:形式:整體式和組合式整體式和組合式 氣缸蓋氣缸蓋 氣缸墊氣缸墊 氣缸蓋螺栓氣缸蓋螺栓 油底殼油底殼 配氣機構的功用配氣機構的功用 配氣機構的功用配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火順序是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火順序 的要求,定時開啟和關閉進、排氣門,使新鮮可燃混合氣或空氣得以及時進入的要求,定時開啟和關閉進、排氣門,使新鮮可燃混合氣或空氣得以及時進入

21、氣缸,廢氣得以及時從氣缸排出。氣缸,廢氣得以及時從氣缸排出。 發(fā)動機配氣機構 包括氣門組和氣門傳 動組。氣門組包括氣門、 氣門鎖銷、氣門彈簧等, 氣門傳動組包括凸輪軸、 搖臂、挺桿、推桿等。 曲軸通過正時齒輪或 鏈輪帶動凸輪軸旋轉, 如左圖所示,凸輪8推 動挺桿6經(jīng)推桿3、搖臂 5開啟進氣門或排氣門4 ,保證按時吸入新氣或 排除廢氣。 配氣機構 配氣機構的布置方式及特點配氣機構的布置方式及特點 氣門的布置形式氣門的布置形式 氣門側置氣門側置 氣門頂置氣門頂置 氣門混合布置氣門混合布置 凸輪軸布置形式凸輪軸布置形式 凸輪軸上置凸輪軸上置 凸輪軸下置凸輪軸下置 凸輪軸中置凸輪軸中置 下置凸輪軸側置

22、氣門 單頂置凸輪軸(SOHC) 雙頂置凸輪軸(DOHC) Single (Dual ) Over Head Camshaft 1.進氣門 2.排氣門 氣門混合布置方式 凸輪軸的傳動方式凸輪軸的傳動方式 齒輪傳動齒輪傳動 鏈傳動鏈傳動 帶傳動帶傳動 每缸氣門數(shù)每缸氣門數(shù) 氣門間隙氣門間隙 凸輪軸帶傳動 DOHC帶傳動 DOHC鏈傳動 每缸四氣門 每缸五氣門 1、3凸輪軸 2、4進、排氣門 配氣定時配氣定時 為了提高發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能,就需要提高發(fā)動機的為了提高發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能,就需要提高發(fā)動機的 充氣系數(shù)充氣系數(shù)。 提高充氣系數(shù)除了提高氣門通過能力,即增加氣門升程、采用合提高充

23、氣系數(shù)除了提高氣門通過能力,即增加氣門升程、采用合 理的氣門錐理的氣門錐 角、加大氣門和氣道喉口直徑、設計有優(yōu)異動力性能的配氣凸輪角、加大氣門和氣道喉口直徑、設計有優(yōu)異動力性能的配氣凸輪 型線等以外,型線等以外, 合理的配氣定時(配氣相位)也是一個很重要的因素合理的配氣定時(配氣相位)也是一個很重要的因素。 配氣定時配氣定時指的是進、排氣門開啟關閉時刻和延續(xù)的曲軸轉角指的是進、排氣門開啟關閉時刻和延續(xù)的曲軸轉角 。發(fā)動機配。發(fā)動機配 氣定時可以用配氣定時(或配氣相位)圖表示,也可用配氣相位氣定時可以用配氣定時(或配氣相位)圖表示,也可用配氣相位 角圖表示。角圖表示。 配氣機構的零部件配氣機構的

24、零部件 配氣機構的零部件 氣門組件氣門組件 凸輪軸凸輪軸 挺柱挺柱 挺桿挺桿 搖臂搖臂 ? ? 氣門組件氣門組件 氣門氣門 氣門彈簧氣門彈簧 氣門導管氣門導管 氣門座圈氣門座圈 氣門組 氣門氣門 材料:要求足夠的強度、剛度,耐熱和耐磨能力。進氣門一般用鉻鋼、材料:要求足夠的強度、剛度,耐熱和耐磨能力。進氣門一般用鉻鋼、 鎳鉻鋼等普通合金鋼。排氣門用高鉻硅耐熱合金鋼。鎳鉻鋼等普通合金鋼。排氣門用高鉻硅耐熱合金鋼。 結構:頭部和桿部結構:頭部和桿部 頭部形狀頭部形狀 鈉冷氣門鈉冷氣門 氣門彈簧氣門彈簧(雙彈簧和變螺距彈簧)(雙彈簧和變螺距彈簧) 氣門頭部形狀 鈉冷氣門 氣門導管和氣門座氣門導管和氣

25、門座 1氣門導管 2卡圈 3氣缸蓋 4氣門座圈 氣門導管和氣門座圈 凸輪軸凸輪軸 功用功用 材料:材料:要求有足夠的剛度和韌性凸輪表面要耐磨,一般用優(yōu)質鑄鐵、中要求有足夠的剛度和韌性凸輪表面要耐磨,一般用優(yōu)質鑄鐵、中 碳鋼和中碳合金鋼制造,經(jīng)調質處理以提高疲勞強度。凸輪表面淬火、碳鋼和中碳合金鋼制造,經(jīng)調質處理以提高疲勞強度。凸輪表面淬火、 光磨。光磨。 結構結構 凸輪軸結構 凸輪軸的驅動:凸輪軸的驅動:齒輪、鏈輪和齒形皮帶齒輪、鏈輪和齒形皮帶 挺柱挺柱 1.凸輪中心線與挺柱軸線不重合 2.凸輪表面傾斜 挺柱 (機械挺柱和液壓挺柱)機械挺柱和液壓挺柱) 挺桿挺桿 搖臂搖臂 汽油機燃料供給系統(tǒng)的

26、功能汽油機燃料供給系統(tǒng)的功能是根據(jù)發(fā)動機運轉工況是根據(jù)發(fā)動機運轉工況 的需要,向發(fā)動機定時、定量供給一定數(shù)量的汽油,的需要,向發(fā)動機定時、定量供給一定數(shù)量的汽油, 以形成產(chǎn)生一定輸出功率的可燃混合氣。汽油機供給以形成產(chǎn)生一定輸出功率的可燃混合氣。汽油機供給 的汽油,要霧化良好并與空氣形成均質混合氣。傳統(tǒng)的汽油,要霧化良好并與空氣形成均質混合氣。傳統(tǒng) 汽油機采用化油器供油,用節(jié)氣門來控制混合氣數(shù)量,汽油機采用化油器供油,用節(jié)氣門來控制混合氣數(shù)量, 以達到控制汽油機運轉工況的目的。以達到控制汽油機運轉工況的目的。 汽油機燃料供給系統(tǒng) 化油器式汽油機供給系示意圖 化油器供油系統(tǒng)化油器供油系統(tǒng) 化油器

27、化油器 汽油箱汽油箱 汽油濾清器汽油濾清器 汽油泵汽油泵 油管油管 柴油機燃料供給系統(tǒng)的功能柴油機燃料供給系統(tǒng)的功能是根據(jù)內(nèi)燃機工作循環(huán)要求,是根據(jù)內(nèi)燃機工作循環(huán)要求, 定時、定量、定壓、按一定的供油規(guī)律定時、定量、定壓、按一定的供油規(guī)律將柴油噴入氣缸,將柴油噴入氣缸, 霧化并與空氣形成混合氣燃燒。霧化并與空氣形成混合氣燃燒。 柴油機燃料供給系統(tǒng) 組成組成 : 柴油機工作過程柴油機工作過程 1 1、低壓油路、低壓油路 2 2、高壓回路、高壓回路 3 3、回油回路、回油回路 三三 條條 油油 路路 1 1、低壓油路:從柴油箱到噴油泵入口的這段油路中的油壓是、低壓油路:從柴油箱到噴油泵入口的這段油

28、路中的油壓是 由輸油泵建立的而輸油泵的出油壓力一般為由輸油泵建立的而輸油泵的出油壓力一般為0.15MPa0.15MPa 0.3Mpa0.3Mpa,這段油路稱為低壓油路。這段油路稱為低壓油路。 2 2、高壓油路:從噴油泵到噴油器這段油路中的油壓是由噴油泵建、高壓油路:從噴油泵到噴油器這段油路中的油壓是由噴油泵建 立的,一般在立的,一般在10Mpa10Mpa以上,故這段油路稱為高壓油路。以上,故這段油路稱為高壓油路。 3 3、回油回路:由于輸油泵的供油量比噴油泵的最大噴油量大、回油回路:由于輸油泵的供油量比噴油泵的最大噴油量大3 34 4 倍,為了保持進入噴油泵進油室內(nèi)的油壓穩(wěn)定,噴油泵進油室的倍

29、,為了保持進入噴油泵進油室內(nèi)的油壓穩(wěn)定,噴油泵進油室的 一端裝有限壓閥(又稱溢流閥),大量多余的燃油經(jīng)限壓閥和回一端裝有限壓閥(又稱溢流閥),大量多余的燃油經(jīng)限壓閥和回 油管流回輸油泵的進口或直接流回柴油箱。噴油器工作間隙漏泄油管流回輸油泵的進口或直接流回柴油箱。噴油器工作間隙漏泄 的極少數(shù)柴油也經(jīng)回油管流回柴油箱。的極少數(shù)柴油也經(jīng)回油管流回柴油箱。 發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的功能發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的功能 潤滑作用:潤滑作用:潤滑運動零件表面,減小摩擦阻力和磨損,減小發(fā)動機的功率消耗;潤滑運動零件表面,減小摩擦阻力和磨損,減小發(fā)動機的功率消耗; 清洗作用:清洗作用:機油在潤滑系內(nèi)不斷循環(huán),清洗摩擦表面,帶走

30、磨屑和其它異物;機油在潤滑系內(nèi)不斷循環(huán),清洗摩擦表面,帶走磨屑和其它異物; 冷卻作用:冷卻作用:機油在潤滑系內(nèi)循環(huán)還可帶走摩擦產(chǎn)生的熱量,起冷卻作用;機油在潤滑系內(nèi)循環(huán)還可帶走摩擦產(chǎn)生的熱量,起冷卻作用; 密封作用:密封作用:在運動零件之間形成油膜,提高它們的密封性,有利于防止漏氣或漏油;在運動零件之間形成油膜,提高它們的密封性,有利于防止漏氣或漏油; 防銹蝕作用:防銹蝕作用:在零件表面形成油膜,對零件表面起保護作用,防止腐蝕生銹;在零件表面形成油膜,對零件表面起保護作用,防止腐蝕生銹; 液壓作用:液壓作用:潤滑油還可用作液壓油,如液壓挺柱,起液壓作用;潤滑油還可用作液壓油,如液壓挺柱,起液壓

31、作用; 減震緩沖作用:減震緩沖作用:在運動零件表面形成油膜,吸收沖擊并減小振動,起減震緩沖作用在運動零件表面形成油膜,吸收沖擊并減小振動,起減震緩沖作用。 在現(xiàn)代發(fā)動機中,潤滑油還起到不解體在現(xiàn)代發(fā)動機中,潤滑油還起到不解體即即可判斷發(fā)動機故障可判斷發(fā)動機故障的作用,即根據(jù)對機油進行變質分析和的作用,即根據(jù)對機油進行變質分析和 磨屑質量的測定,找出發(fā)動機故障部位,判斷發(fā)動機是否應該大修。磨屑質量的測定,找出發(fā)動機故障部位,判斷發(fā)動機是否應該大修。 發(fā)動機潤滑系統(tǒng) 發(fā)動機的主要潤滑方式發(fā)動機的主要潤滑方式 壓力潤滑壓力潤滑, ,飛濺潤滑飛濺潤滑, ,混合潤滑混合潤滑以及以及潤滑脂潤滑潤滑脂潤滑

32、8.3 8.3 潤滑系統(tǒng)的組成和潤滑油潤滑系統(tǒng)的組成和潤滑油 v 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 組成組成 由油底殼、機油集濾器、機油泵、機油粗、精濾清器和潤滑油道機油冷卻由油底殼、機油集濾器、機油泵、機油粗、精濾清器和潤滑油道機油冷卻 器等組成。有的汽車發(fā)動機潤滑系統(tǒng)還有機油冷卻器。用機油壓力表監(jiān)視壓力潤滑器等組成。有的汽車發(fā)動機潤滑系統(tǒng)還有機油冷卻器。用機油壓力表監(jiān)視壓力潤滑 油壓力,有的還用機油溫度表監(jiān)視機油溫度。油壓力,有的還用機油溫度表監(jiān)視機油溫度。 工作原理工作原理 機油泵通過集濾器將潤滑油從油底殼內(nèi)抽出,送入機體主油道,通過機油濾清器過濾雜質,機油泵通過集濾器將潤滑油從油底殼內(nèi)抽出,送入機體主

33、油道,通過機油濾清器過濾雜質, 進入各潤滑油道。當機油輸出壓力太高時,溢流閥開啟,保護機油泵以免過載。當機油濾清器進入各潤滑油道。當機油輸出壓力太高時,溢流閥開啟,保護機油泵以免過載。當機油濾清器 阻塞,旁通閥開啟,以保證流入潤滑油道的潤滑油量。限壓閥用來限制主油道潤滑油壓力。進阻塞,旁通閥開啟,以保證流入潤滑油道的潤滑油量。限壓閥用來限制主油道潤滑油壓力。進 入潤滑油道的壓力油,一部分潤滑曲軸主軸頸,再通過曲柄臂斜油道潤滑曲柄銷,同時從連桿入潤滑油道的壓力油,一部分潤滑曲軸主軸頸,再通過曲柄臂斜油道潤滑曲柄銷,同時從連桿 桿身上的油道對活塞銷進行潤滑。另一部分經(jīng)單向閥和機體缸蓋油道到達氣缸蓋

34、油道,供給液桿身上的油道對活塞銷進行潤滑。另一部分經(jīng)單向閥和機體缸蓋油道到達氣缸蓋油道,供給液 壓挺柱所需的機油,同時潤滑挺柱。到達凸輪軸的潤滑油,對凸輪軸頸進行壓力潤滑。壓挺柱所需的機油,同時潤滑挺柱。到達凸輪軸的潤滑油,對凸輪軸頸進行壓力潤滑。 桑塔納2000GSi轎車發(fā)動機潤滑系統(tǒng) 1 1集濾器集濾器 2 2油底殼油底殼 3 3皮帶輪皮帶輪 4 4機油濾清器機油濾清器 5 5機油冷卻器機油冷卻器 6 6轉子泵齒輪轉子泵齒輪 7 7轉子泵齒圈轉子泵齒圈 8 8安全閥安全閥 本田NSX轎車V62汽油機潤滑系統(tǒng) 1旁通閥 2機油泵 3集濾器 4油底殼 5放油塞 6 安全閥7機油濾清器 8主油道

35、 9分油道 10曲軸 11中間軸 12限壓閥 13凸輪軸 桑塔納發(fā)動機潤滑系 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)發(fā)動機冷卻系統(tǒng) 的的 功功 能能 保證發(fā)動機在任何工況保證發(fā)動機在任何工況 下都能運轉在適當?shù)墓ぷ飨露寄苓\轉在適當?shù)墓ぷ?溫度下,保證發(fā)動機可靠溫度下,保證發(fā)動機可靠 工作,減少磨損,減少油工作,減少磨損,減少油 耗,降低有害氣體排放。耗,降低有害氣體排放。 分類分類: :風冷風冷和和水冷水冷 發(fā)動機的水冷卻系統(tǒng) 冷卻系功能和分類冷卻系功能和分類 發(fā)動機冷卻系統(tǒng) 水冷卻系是以水作為冷卻介質,把發(fā)動 機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去 。目前汽車發(fā)動機上采用的水冷系大都 是強制循環(huán)式水冷系,利用水泵強制水

36、 在冷卻系中進行循環(huán)流動。它由散熱器 、水泵、風扇、冷卻水套、溫度調節(jié)裝 置和水溫指示裝置等組成。 水冷系的組成水冷系的組成 1百葉窗 2散熱器 3散熱器蓋 4風扇 5水泵 6節(jié)溫器 7缸蓋水套 8水溫表 9機體水套 10分水管 11放水閥 冷卻液在強制循環(huán)水冷系中的流動 散熱器內(nèi)的冷卻水加壓后通過氣缸體進水孔 壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內(nèi),冷卻 水在吸收了機體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出 水孔流回散熱器。由于有風扇的強力抽吸 ,空氣流由前向后高速通過散熱器。因此 ,受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程 中,熱量不斷地散發(fā)到大氣中去,冷卻后 的水流到散熱器的底部,又被水泵抽出, 再次壓送到發(fā)動機的水

37、套中,如此不斷循 環(huán),把熱量不斷地送到大氣中去,使發(fā)動 機不斷地得到冷卻。 工作原理工作原理 通常,冷卻水在冷卻系內(nèi)的 循環(huán)流動路線有兩條,一條 為小循環(huán),另一條為大循環(huán) 。所謂小循環(huán)就是水溫低時 ,水不經(jīng)過散熱器而進行的 循環(huán)流動,從而使水溫升高 ;而大循環(huán)是水溫高時,水 經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流 動。 通常利用節(jié)溫器來控制通過散熱器冷卻 水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通 路中(一般裝在氣缸蓋的出水口),根 據(jù)發(fā)動機負荷大小和水溫的高低自動改 變水的循環(huán)流動路線,以達到調節(jié)冷卻 系的冷卻強度。 節(jié)溫器有蠟式和乙醚皺紋筒式兩種,目 前多數(shù)發(fā)動機采用蠟式節(jié)溫器。 節(jié)溫器節(jié)溫器 節(jié)溫器是冷卻系中

38、用來調節(jié)冷 卻溫度的重要機件,它的工作 是否正常,對發(fā)動機工作溫度 影響很大,間接地影響了發(fā)動 機的動力性能和耗油量,因此 ,節(jié)溫器不可隨便拆除。 蠟式節(jié)溫器蠟式節(jié)溫器 蠟式節(jié)溫器在橡膠管和感應體之間的空間里裝有石 蠟,為提高導熱性,石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。 常溫時,石蠟呈固態(tài),閥門壓在閥座上。這時閥 門關閉了通往散熱器的水路,來自發(fā)動機缸蓋出 水口的冷卻水,經(jīng)水泵又流回氣缸體水套中,進 行小循環(huán)。當發(fā)動機水溫升高時,石蠟逐漸變成 液態(tài),體積隨之增大,迫使橡膠管收縮,從而對 反推桿上端頭產(chǎn)生向下的推力。由于反推桿下端 固定,故反推桿對橡膠管、感應體產(chǎn)生向上反推 力,閥門開啟,當發(fā)動機水溫達到8

39、6以上時, 閥門全開,來自氣缸蓋出水口的冷卻水流向散熱 器,而進行大循環(huán)。 功用:保證發(fā)動機達到穩(wěn)定運轉的最低轉速,使發(fā)動機順利起動。功用:保證發(fā)動機達到穩(wěn)定運轉的最低轉速,使發(fā)動機順利起動。 一般汽油機一般汽油機50rpm,在在1010時,時,1515秒起動。秒起動。柴油機柴油機100rpm, 55時,時,1515秒起動。秒起動。 起動方式:起動方式:人力起動、電力起動機起動壓縮空氣起動、慣性起動和輔助人力起動、電力起動機起動壓縮空氣起動、慣性起動和輔助 發(fā)動機起動等。發(fā)動機起動等?,F(xiàn)代汽車發(fā)動機都采用電力起動系統(tǒng)。電力起動方便、迅現(xiàn)代汽車發(fā)動機都采用電力起動系統(tǒng)。電力起動方便、迅 速,起動

40、可靠,結構簡單,起動系統(tǒng)體積小。速,起動可靠,結構簡單,起動系統(tǒng)體積小。 電力起動系統(tǒng)組成電力起動系統(tǒng)組成:蓄電池、直流電動機、控制裝置蓄電池、直流電動機、控制裝置和和傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)等等 電力起動機分類:電力起動機分類:慣性嚙合式、機械嚙合式、慣性嚙合式、機械嚙合式、 電樞移動式和電樞移動式和電磁嚙合式電磁嚙合式 發(fā)動機起動系統(tǒng) 電磁嚙合式起動機總體結構 工工 作作 原原 理理 起動開關11打到起動檔,電磁開關2得電,電磁開關中的活動鐵芯5在電磁力的作用 下滑行,經(jīng)拉桿6帶動傳動叉7將驅動小齒輪8嚙入飛輪齒圈,當小齒輪嚙入飛輪后, 活動鐵芯5推動接觸盤4將接柱12、13接通,蓄電池15電流直

41、接流入電動機14的勵磁繞 組和電樞繞組,產(chǎn)生轉矩使發(fā)動機起動。此時,吸拉線圈10被短路失效,齒輪的嚙合 由保位線圈9的電磁力保持。松開起動開關11的鑰匙,此時,保位線圈9經(jīng)吸拉線圈10 通電,兩線圈的電磁力互相抵消,活動鐵芯5在回位彈簧的作用下迅速恢復原位,使 小齒輪8退出嚙合,接觸盤4脫離接觸,切斷主電路,啟動機停止工作。 輔助起動措施輔助起動措施 進氣預熱等進氣預熱等 q發(fā)動機點火系的功能:發(fā)動機點火系的功能:是根據(jù)發(fā)動機工況,定時按是根據(jù)發(fā)動機工況,定時按 次序產(chǎn)生高壓火花,點燃燃燒室內(nèi)的可燃混合氣。擊次序產(chǎn)生高壓火花,點燃燃燒室內(nèi)的可燃混合氣。擊 穿火花塞電極間混合氣,在兩電極間產(chǎn)生電

42、火花所需穿火花塞電極間混合氣,在兩電極間產(chǎn)生電火花所需 要的電壓,稱為要的電壓,稱為擊穿電壓擊穿電壓(其大小與火花塞電極間間(其大小與火花塞電極間間 隙大小和形狀,與氣缸內(nèi)可燃混合氣的壓力、溫度以隙大小和形狀,與氣缸內(nèi)可燃混合氣的壓力、溫度以 及發(fā)動機的工況等有關)及發(fā)動機的工況等有關)。 q發(fā)動機點火系是發(fā)動機點火系是能夠定時、按次序在火花塞電極間能夠定時、按次序在火花塞電極間 產(chǎn)生電火花的全部設備的總稱產(chǎn)生電火花的全部設備的總稱 。 發(fā)動機點火系統(tǒng) 傳統(tǒng)觸點式點火系傳統(tǒng)觸點式點火系 組成:組成: 1蓄電池 2點火和起動開關 3點火線圈 4分電器 5點火電容 6觸點斷電器 7火花塞 傳統(tǒng)點火

43、系組成 q轉速的要求不同:叉車發(fā)動機要求轉速相對低轉速的要求不同:叉車發(fā)動機要求轉速相對低 q外特性曲線不同:低速大扭矩外特性曲線不同:低速大扭矩 q動力輸出方式:很多需要帶動力輸出方式:很多需要帶PTOPTO口口 q飛輪結構:配較大的摩擦片需較大直徑的飛輪飛輪結構:配較大的摩擦片需較大直徑的飛輪 q油門和熄火操作方向的差別油門和熄火操作方向的差別 q其他附件:發(fā)電機、懸置、油底殼、風扇高度、其他附件:發(fā)電機、懸置、油底殼、風扇高度、 進排氣口的朝向等進排氣口的朝向等 叉車發(fā)動機和汽車發(fā)動機的主要差異 叉車用柴油機特性曲線簡介叉車用柴油機特性曲線簡介 柴油機工作時,功率、扭矩、轉速、耗油率 等

44、參數(shù)的相互變化規(guī)律就稱柴油機的特性。將這些 變化規(guī)律用曲線的形式表示出來,就叫柴油機的特 性曲線。在柴油機的各個參數(shù)中,如果將曲軸轉速 n作為獨立的變數(shù),其它參數(shù)(功率N、扭矩M,耗 油率g等)的變化關系,就叫柴油機速度特性。表 示這一關系的變化曲線N=f1(n)、M=f2(n)、 g=f3(n)稱為速度特性曲線。柴油機除速度特性外 ,還有負荷特性、萬有特性等,但速度特性是柴油 機最主要的特性。在速度特性中,對叉車匹配來說 ,又以扭矩特性和功率特性最重要。 當油門開度最大時所測得的速度特性,稱為 柴油機的外特性。試驗測定時,將柴油機置 于測功試驗臺上,通過水力或電力測功器加 載,使曲軸在一定的

45、轉速下穩(wěn)定運轉,(如 :n=600、800轉/分),分別測得各個轉 速下的扭矩M(牛頓米)。將測得的數(shù)據(jù)繪在 M-n坐標系中,連接各點得一平滑曲線,如 圖1所示,這就是扭矩特性曲線。然后按下 式計算各個轉速時的功率N: N=Mn/9550 千瓦 并在圖中畫出功率曲線。柴油機的外特性曲 線如圖1和2所示。 圖1 柴油機外特性曲線示意圖 圖2 ISUZU 6BG1柴油機外特性曲線 柴油機都裝有調速器,以使柴油機工作穩(wěn) 定。柴油機的外特性中由調速器控制的部 分叫調速特性。如圖2功率曲線中柴油機 轉速n在20002270轉/分時對應的特性就 稱調速特性。 叉車用柴油機的主要技術參數(shù)叉車用柴油機的主要技

46、術參數(shù) 柴油機參數(shù)很多,在此介紹一些主要參數(shù),包括柴油機功率 、轉速、扭矩、排放指標等參數(shù)。 1 轉速參數(shù) 額定轉速:柴油機在額定工況下的轉速,如圖2中最 大功率點對應的轉速2000 r/min。叉車用柴油機額定轉 速一般在20002800r/min。 低怠速:柴油機不帶負荷的最低穩(wěn)定轉速,一般稱為 怠速;柴油機低怠速一般在6001000 r/min之間。 高怠速:柴油機在最大油門下的不帶負載轉速,一般 稱為最高空轉速,如圖2中無負荷最大速度2270r/min。 調速率:是指柴油機調速區(qū)段的轉速范圍與額定轉速 的比值。其計算公式為: 調速率(最高空轉速額定轉速)/額定轉速100% : 叉車用柴

47、油機的主要技術參數(shù)叉車用柴油機的主要技術參數(shù) 2 扭矩參數(shù) 額定扭矩:指柴油機在額定轉速時的扭矩 。 最大扭矩:指柴油機在外特性上扭矩的最大值 。如圖8-2中最大扭矩416.8Nm。 扭矩儲備系數(shù):指柴油機的過載能力,其計算 公式為: 扭矩儲備系數(shù)(最大扭矩-額定扭矩)/額定扭 矩100% 叉車用柴油機的主要技術參數(shù)叉車用柴油機的主要技術參數(shù) 3 功率 額定功率:指發(fā)動機在額定工況下的功率。額定功率 分為15min功率、1h功率、12h功率、持續(xù)功率等。 1) 15min功率是指發(fā)動機很少在大負荷下工作,只有短時間 達到大負荷,這樣確定的功率為15min功率,適用于汽車 、軍用車輛、摩托車的發(fā)

48、動機功率的標定。 2) 1h功率是指發(fā)動機連續(xù)在大負荷下工作不超過1h,這樣 確定的功率為1h額定功率,適用于拖拉機、工程機械、 船舶用發(fā)動機功率標定。 3) 12h功率是指發(fā)動機連續(xù)在大負荷下工作不超過12h,這 樣確定的功率為12h額定功率,適用于拖拉機、農(nóng)業(yè)排灌 、電站等發(fā)動機功率標定。 4) 持續(xù)功率指發(fā)動機在最大負荷下不間斷工作,這樣確定 的額定功率為持續(xù)額定功率,適用于農(nóng)業(yè)灌溉、電站、 船舶、鐵路牽引等發(fā)動機功率標定。 叉車發(fā)動機一般采用1h功率進行標定。 叉車用柴油機的主要技術參數(shù)叉車用柴油機的主要技術參數(shù) 4 經(jīng)濟性參數(shù) 柴油機經(jīng)濟性參數(shù)主要是指燃油消耗率,即柴油機每發(fā)出 1千瓦有效功率,在1小時內(nèi)所消耗的燃油量,單位為 g/kwh。其次還有機油消耗率等。 5 排放指標 銷往中國的叉車用柴油機噪聲應該符合GB14097 “中 小功率柴油機噪聲限值”標準。 銷往中國的叉車用柴油機排放應該符合GB20891“非道路移 動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法”標準 。 銷往國外的叉車均要求符合對方當?shù)貓?zhí)行的相關排放標準 。 叉車用柴油機的主要技術參數(shù)叉

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