第四章 容積式流體機械修改

第四章容積式流體機械第一節(jié)容積式流體機械的結(jié)構(gòu)和應用范圍

第三節(jié)汽油機的結(jié)構(gòu)與工作原理第四節(jié)柴油機的結(jié)構(gòu)與工作原理第二節(jié)容積式流體機械的主要性能參數(shù)第一節(jié)容積式流體機械結(jié)構(gòu)和應用范圍一、容積式流體機械概述

工作原理：依靠運動元件改變工作容積來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化。

例如,各類液、氣介質(zhì)的往復式泵和轉(zhuǎn)子泵、液氣動馬達、

壓縮機、液壓缸筒、氣缸等。

分類：根據(jù)結(jié)構(gòu)，可分為回轉(zhuǎn)式和往復式。二、容積式流體機械的結(jié)構(gòu)及應用范圍

（一）往復式泵

工作原理：依靠泵缸內(nèi)的活塞作往復運動來改變工作容積。

主要結(jié)構(gòu)：由液缸、活塞、吸入閥、排出閥、閥室、曲柄或

曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、齒輪、皮帶輪和傳動軸等組成

分類：

按工作機構(gòu)可分為活塞泵、柱塞泵和隔膜泵。

按作用特點可分為單作用泵、雙作用泵和墨動泵。

按缸數(shù)可分為單缸泵、雙缸泵和多缸泵。

根據(jù)驅(qū)動特點分為電動往復泵、蒸汽往復泵和手動泵等。

根據(jù)動力端特點分為曲柄連桿機構(gòu)、直軸偏心輪機構(gòu)等。

根據(jù)活塞(或柱塞)每分鐘往復次數(shù)可分為低速泵

(n≤80r/min)、中速泵(80<n<250r/min)、高速泵

(250≤n<550r/min)和高速泵(n≥550r/min)。

根據(jù)排出壓力pd大小，往復泵可分為低壓泵(pd≤4MPa)、

中壓泵(4MPa）、高壓泵。

1、機動泵——用獨立的旋轉(zhuǎn)原動機驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)的原動機一般通過曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動活塞做往復式運動。通常由減速器、傳動端、液力端和其他輔助設備組成。機動泵結(jié)構(gòu)圖2、直動泵——由高壓蒸汽、壓縮空氣或其他有壓液體直接推

動泵活塞做往復運動。

由動力缸、液力端、配氣液機構(gòu)及其他輔助設備組成，動力活塞與液力活塞直接相連。直動泵結(jié)構(gòu)圖3、活塞泵、柱塞泵和隔膜泵

活塞泵——密封件裝在運動部件之上，用于流量較大、壓力

較低的情況。

柱塞泵——密封件裝在靜止部件之上，用于流量較小、壓力

較高的情況。

隔膜泵——將被輸送的介質(zhì)與往復運動的工作機構(gòu)隔離，完

全消除泄漏。

分

類：機械隔膜泵——往復運動的部件推動隔膜反復變形，造成工作腔容積周期性變化。

液壓隔膜泵——往復運動的柱塞造成工作缸中液體壓力變化，在通過此壓力來推動隔膜周期性的形。4、

計量泵——按照流量指示機構(gòu)的指示值精確調(diào)節(jié)流量。

又稱為調(diào)量泵、可排變量泵或比例泵。

分

類：按驅(qū)動方式——直動計量泵、機動計量泵。

按液力端的結(jié)構(gòu)——柱塞計量泵、隔膜計量泵。

（二）往復式壓縮機（活塞式壓縮機）

優(yōu)點：適用壓力范圍大、熱效率高。

單位耗電量少、加工方便。

對材料要求低，造價低廉。

生產(chǎn)、使用、設計、制造技術成熟。

裝置系統(tǒng)較簡單。分類：按氣缸位置——臥式、立式、角式。

按氣缸級數(shù)——單級、兩級、多級。按氣缸的排列方法——串聯(lián)式、并列式、復式、對稱平衡式。按活塞的壓縮動作——單作用式、雙作用式、多缸單作用式、

多缸雙作用式。按壓縮機的排氣終壓——低壓式、中壓式、高壓式、超高壓式。還可按壓縮機排氣量和轉(zhuǎn)速等分類。1、立式壓縮機氣缸中心線與地面垂直，占地面積小、高度很高，結(jié)構(gòu)緊湊，

能充分利用高度方向的空間。

大型立式壓縮機2、臥式壓縮機中心線與地面平行安置，高度小，占地面積大，中間冷卻器和緩沖器配

置在機身上方。缺點：活塞桿密封填函易損壞，

對動式壓縮機的切向力矩波動較大。

3、角度式壓縮機（1）分類：常見有V形、L形、W形、扇形（2）結(jié)構(gòu)：氣缸中心線分布在一個立體空間（3）特點：曲軸長度短，缸體和中間冷卻器

等在曲軸軸向的迎風面（4）適用范圍：中小型機器

角度式壓縮機

設置十字頭的影響

無十字頭：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，用于單作用式或級差式機器，氣缸利用率低。

帶十字頭：氣缸雙作用壓縮、利用率高,活塞不承受側(cè)向力，摩擦損耗小。

用于大、中型高壓機器；中、小型氣缸少油或無油潤滑機器。

十字頭是連接活塞與連桿的零件，它具有導向作用。

4、開啟式制冷壓縮機

（1）結(jié)構(gòu)：

電動機和壓縮機主體各為一體，傳動軸、缸體和缸蓋暴露在

外界。典型結(jié)構(gòu)有6W-12.5型壓縮機，8AS-125型壓縮機。

（2）優(yōu)點：原動機獨立。

無電力供應時，由發(fā)動機來驅(qū)動運轉(zhuǎn)。

容易拆卸維修。

改變皮帶傳動比來調(diào)節(jié)制冷量。

（3）缺點：質(zhì)量大，工質(zhì)易泄漏、噪聲大。開啟式制冷壓縮機八缸半封閉式制冷壓縮機1-排氣截止閥；2-輔助吸氣液壓泵；3-軸承；4-安全閥；5-假蓋彈簧；6-排氣閥組；7-排氣閥；8-活塞；9-吸氣閥；10-連桿；11-氣缸蓋；12-均壓蓋；13-軸承；14-定子；15-吸氣截止閥；16-吸氣蓋室；17-轉(zhuǎn)子；18-分膈腔；19-吸氣濾網(wǎng)；20-內(nèi)置電動機保護裝置；21-電機室集泊器；22-磁塞

5、半封閉式壓縮機

（1）結(jié)構(gòu)：

壓縮機機體與電動機殼體連成一體，壓縮機機體(含氣缸缸

蓋)和連接法蘭暴露在環(huán)境中。

缸體——氣缸體-曲柄箱整體結(jié)構(gòu)形式。

主軸——曲柄軸或偏心軸的結(jié)構(gòu)形式，橫臥在滑動（滾動）

主軸承上。（2）特點及適用范圍：

結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲低；易于拆卸修理。

泄漏狀況比開啟式大有改善,氣密性不如全封閉式。

低蒸發(fā)溫度下適用。

6、全封閉式制冷壓縮機

（1）結(jié)構(gòu)：

整個壓縮機電動機組支承在封閉的鋼制薄壁機殼之中；

氣缸體、主軸承座、電動機座構(gòu)成剛性機體；制冷工質(zhì)

和潤滑油密封在密閉的機殼內(nèi)。（2）特點及適用范圍：

機器的密封性高，振動和噪聲小。

廣泛應用于家用制冷空調(diào)和小型商用制冷機械中。

（3）布置方式：

主軸直立布置、主軸橫臥布置。（三）回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機

工作容積做回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。工作原理：

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動容積變化氣體壓縮、壓力變化

結(jié)構(gòu)特點：

結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕、零部件少，可靠性高；

運轉(zhuǎn)時力矩變化小，動力平衡性好，轉(zhuǎn)速高，輸氣脈動

?。徊僮骱啽?，易于實現(xiàn)自動化。

分類（按結(jié)構(gòu)元件的特征）及應用范圍：

螺桿式制冷壓縮機、滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機、渦旋式制

冷壓縮機等廣泛應用于冷凍、冷藏及空調(diào)裝置中。1、螺桿式壓縮機

利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸入、壓

縮和排氣過程。（1）結(jié)構(gòu)：

互相嚙合、相反旋向的螺旋形齒——陽轉(zhuǎn)子，陰轉(zhuǎn)子；

轉(zhuǎn)子的齒——活塞；

齒槽、機體的內(nèi)壁面和兩端端蓋等共同構(gòu)成——氣缸；

機體兩端設有吸、排氣孔口；（2）分類：

雙螺桿壓縮機、單螺桿壓縮機（蝸桿壓縮機）（3）工作原理：

轉(zhuǎn)子在機體內(nèi)旋轉(zhuǎn)改變工作容積吸氣、壓縮和排

氣基元容積——在運動周期內(nèi)，進行相同的工作過程的

工作容積。螺桿式制冷壓縮機工作原理a-吸氣終了；b-壓縮；c-壓縮終了；d-排出（4）特點：

兼具活塞式與速度式壓縮機的特點。

結(jié)構(gòu)簡單、耐磨強度高、動力平衡性能好、能量無級調(diào)節(jié)、

容積效率高。噪聲大、需專用設備和刀具、終了壓力較低。（5）螺桿式制冷壓縮機組

壓縮機、驅(qū)動電機及上述輔助機構(gòu)組裝成的機組。

結(jié)構(gòu)：氣路、油路、電路及能量調(diào)節(jié)裝置等。

2、滾子式制冷壓縮機工作原理：

轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動

改變工作容積

氣體的吸入、壓縮和排出

滾動轉(zhuǎn)子壓縮機簡圖（1）結(jié)構(gòu)：

在圓筒形氣缸內(nèi)，偏心配置一個轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子由偏心輪上裝一可以轉(zhuǎn)動的套筒

組成；在氣缸的吸氣孔與排氣孔間開有一個徑向槽，

槽中裝有滑片。

（2）特點：

結(jié)構(gòu)簡單，零部件少，體積小，重量輕。

振動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

沒有吸氣閥，效率高。

（3）應用范圍：

大型開啟式壓縮機，多用氨為工質(zhì)。

小型全封閉式壓縮機，廣泛應用于小型冷凍、冷藏與

空調(diào)裝置中。

3、渦旋式制冷壓縮機

固定渦旋盤

由兩個渦旋盤相錯180°對置而成

旋轉(zhuǎn)渦旋盤（1）結(jié)構(gòu)：固定渦旋盤、旋轉(zhuǎn)渦旋盤、十字滑環(huán)、曲軸支

架、機殼等組成。固定渦旋盤和電動機定子安裝在機殼

內(nèi)壁上（2）類型：全封閉及開啟式兩種機型

應用在汽車空調(diào)及2.2~4.4kW的家用熱泵型空調(diào)器中。（3）工作原理

氣體由邊緣吸入，月牙形容積逐漸縮小而壓縮氣體。

高壓氣體由軸向中心孔排出。渦旋壓縮機的工作過程（4）特點

效率高。

力矩變化小、振動小、噪聲低。

結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。

運動零部件少。

可靠性好。

4、滑片式壓縮機

增添若干個在轉(zhuǎn)子或缸體上開的槽內(nèi)自由滑動的葉片而形成。

分類：

單工作腔、雙工作腔及貫穿滑片壓縮機三種類型。特點：結(jié)構(gòu)簡單，動力平衡性能好，起動沖擊小，效率高。輸氣量較大。滑片與轉(zhuǎn)子、氣缸間的機械摩擦比較嚴重。（1）單工作腔滑片壓縮機

由機體(又稱氣缸)、轉(zhuǎn)子及滑片三部分組成。

轉(zhuǎn)子偏心安裝在氣缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子外表面間形成一

個月牙形空間。轉(zhuǎn)子上開有縱向凹槽，凹槽中裝有能沿徑向

自由活動的滑片。（2）雙工作腔滑片式壓縮機

由氣缸、轉(zhuǎn)子、滑片、兩端蓋、進排氣孔及排氣閥等組成。

滑片置于轉(zhuǎn)子上的槽中來回滑動，當原動機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動

時，滑片被甩出，緊貼在氣缸內(nèi)表面，形成壓縮機的工作

基元。每個基元在轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)中完成兩個工作過程。

雙工作腔滑片壓縮機

特點：

輸氣量大且結(jié)構(gòu)緊湊。

軸承使用壽命長、可靠性好。

制造和安裝較為便利。（3）貫穿滑片式壓縮機

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，帶動滑片運動。滑片的運動受到氣缸內(nèi)壁的

約束，因此氣缸型線是根據(jù)滑片運動機理生成的曲（面）。貫穿滑片壓縮機特點：除具有傳統(tǒng)滑片壓縮機的特點外，這種壓縮機既能保證滑片端部密封又能大大地減輕該部位的摩擦損失，這也是貫穿滑片壓縮機的最大優(yōu)點。（四）回轉(zhuǎn)式泵（1）

外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)：由主、從動齒輪，驅(qū)動軸，泵體及側(cè)板等主要零

件構(gòu)成。相互嚙合的主、從動齒輪與兩端蓋及泵體構(gòu)成

密封工作容積，嚙合點將左、右兩腔隔開，形成了吸、

壓油腔。

1、齒輪泵

依靠泵缸與嚙合齒輪間工作容積變化和移動來輸送

液體或使之增壓。

按齒輪嚙合形式可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種。

適用范圍：

用于潔凈，有潤滑液體的輸送。

當輸送無潤滑液體時，可采用外置軸承式齒輪泵。（2）內(nèi)嚙合齒輪泵

采用齒輪內(nèi)嚙合原理，主軸上的主動內(nèi)齒輪帶動外齒輪同

向轉(zhuǎn)動，在進口處形成負壓而吸入液體，齒輪在出口處不

斷嵌入嚙合而將液體擠壓輸出。特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊,制造容易,維護方便，有自吸能力。流量、壓力脈動較大且噪聲大，必須配帶安全閥。分類：漸開線齒形——小齒輪和內(nèi)齒輪之間裝有月牙隔板，把吸油

腔和壓油腔隔開。擺

線

齒

形

——小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一齒，無隔板。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。在低速、高壓下時，壓力脈動大，容積效率低。適用范圍：中、低壓系統(tǒng)和適用于輸送石油、化工、涂料、染料、食品、油脂、醫(yī)藥等行業(yè)中的牛頓液體或非牛頓液體。2、螺桿泵

結(jié)構(gòu)：主要部件是轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子和定子間形成了儲存介

質(zhì)的空間，當轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)運轉(zhuǎn)時，介質(zhì)沿軸向由吸入端向

外排出運動。

分類：單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵和五螺桿泵。（1）單螺桿泵

由螺桿、襯套、萬向聯(lián)軸器、傳動軸和泵軸等零部件組

成?？柯輻U與襯套之間的內(nèi)嚙合相對運動，使嚙合密封

腔沿軸向運動，完成輸液過程。適用范圍：輸送高固體含量的介質(zhì)。一泵多用可以輸送不同粘度的介質(zhì)。輸送敏感性物品和易受離心力等破壞的物品。單螺桿泵(2)雙螺桿泵

利用相互嚙合、互不接觸的兩根螺桿來抽送液體。

特點：

結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟性能好。

很強的自吸能力，能汽液混輸。

分類及適用范圍：：

內(nèi)置軸承——軸承由輸送物進行潤滑，輸送潤滑性良好質(zhì)；

外置軸承——工作腔同軸承是分開的，結(jié)構(gòu)和螺桿間存在側(cè)

間隙。用于輸送非潤滑性介質(zhì)。（3）三螺桿泵

三螺桿泵是一種外嚙合的密閉式螺桿泵，由固定在泵體

中的襯套(泵缸)、安插在泵缸中的主動螺桿、兩根從動螺

桿所組成。三根互相嚙合的螺桿，在泵缸內(nèi)按每個導程

形成為一個密封腔，造成吸排口之間的密封。三螺桿泵3、旋轉(zhuǎn)活塞泵

具有特殊形狀的轉(zhuǎn)子做旋轉(zhuǎn)運動，使吸入腔與排出腔容積

變化，從而實現(xiàn)泵的輸液。

分類：

凸輪泵、球形轉(zhuǎn)子泵、羅茨泵和滑片泵等。（1）凸輪泵：轉(zhuǎn)子帶有從輪上凸出的輪葉

單葉凸輪泵：一個工作周期兩次排液。

按轉(zhuǎn)子上輪葉個數(shù)

雙葉凸輪泵：一個工作周期四次排液，

流量均勻性比單葉好。羅茨真空泵羅茨真空泵工作動畫（2）球形轉(zhuǎn)子泵

結(jié)構(gòu)：圓形的泵殼內(nèi)，球形萬向節(jié)工作時形成4個容腔，

進入球形轉(zhuǎn)子的液體，利用容腔的張開與收縮來完成吸

送物料的工作。

特點：

無接觸摩擦噪音低，無泄漏，節(jié)能耗，安全可靠，壽命長。

適用范圍：

適用于一般潤滑性液體的輸送，溫度較高，黏度較大，

及含顆粒液體物料，易燃易爆稀釋容積的輸送，是化工，

制漆，制藥，煉油，食品等行業(yè)的理想輸送設備。4、撓性泵

結(jié)構(gòu)

泵腔內(nèi)有一偏心凸塊，當撓性葉片離開偏心塊時，葉片間

容積增大，產(chǎn)生真空，吸入液體。

分類

蠕動泵、撓性轉(zhuǎn)子泵和撓性襯圈泵。

應用范圍

由于撓性泵具有可無液啟動、快速、強勁的自吸能力，用

于各種需自吸、但灌液不便的場合，進行倒桶、倒罐、掃

倉、地下漕池中液體的吸排。第二節(jié)容積式機的主要性能參數(shù)一、機動往復泵的主要性能參數(shù)

機動往復泵的主要性能參數(shù)包括流量、揚程、功率、

效率、活塞每分鐘的往復次數(shù)及允許真空度等。

1.

流量

機動往復泵的活塞為變速運動，吸入和排出過程是交

替進行的。所以，平均流量和瞬時流量不同。（1）理論平均流量：

理想情況下，工作腔完全被液體所充滿且泵沒有泄漏

損失，其理論平均流量qVt(m3/h)為：

單作用泵：

雙作用泵：式

中：Vh——行程容積（m3）

z

——液缸數(shù)

n——活塞每分鐘往復次數(shù)（min）Ap——活塞的截面面積（m2）Ad——活塞桿的截面面積（m2）s——活塞行程（m）引入作用數(shù)K和排擠系數(shù)后，可得出機動泵理論平均流量的通用計算公式：

式中：K——作用數(shù)，對單作用泵K=1，雙作用泵K=2；——排擠系數(shù)，表示活塞桿截面積對流量影響的系數(shù)。（2）理論瞬時流量

往復泵工作循環(huán)中，吸入和排出過程是交替進行的，而且

活塞做變速運動，所以瞬時理論流量也是變化的。將液體

介質(zhì)視為不可壓縮時，則泵的理論瞬時流量就等于活塞面

積與活塞速度的乘積。對單缸單作用機動往復泵，瞬時理論流量為：單缸雙作用機動往復泵在兩個行程中均有吸入和排出，但是需考慮活塞桿對流量的影響，其瞬時理論流量為：

數(shù)值為負值時表示吸入流量，正值則表示排出流量。理論瞬時流量與曲柄轉(zhuǎn)角間的關系曲線，稱為流量曲線。單缸單作用泵的流量曲線與活塞運動速度曲線相類似，也是由曲柄轉(zhuǎn)角的一階正弦曲線和二階正弦曲線合成，只是符號與之相反，數(shù)值乘上一個面積。液缸數(shù)越多，泵的理論瞬時流量就越趨向于均勻，且奇數(shù)缸比偶數(shù)缸的效果更明顯，但是液缸數(shù)越多，往復泵的機構(gòu)就越復雜，制造和維修就越困難。而且，過多的增加缸數(shù)對減小流量脈動的作用也越來越小。所以，通常使用較多的是單缸單作用泵、單缸雙作用泵、雙缸雙作用泵和三缸單作用泵。2．流量曲線3．流量不均勻系數(shù)

往復泵的流量脈動程度可以用流量不均勻系數(shù)和來表示。

式中：——最大理論瞬時流量。

——最小理論瞬時流量。4．實際流量和流量系數(shù)

往復泵在單位時間內(nèi)實際排出的液體量成為實際流量，

以qv表示。很顯然，實際流量是小于理論流量的，即：式中：a——流量系數(shù)，a<1。

6．排出壓力和揚程

排出壓力是指在往復泵出口處的壓力換算到基準面上的值，

用p2表示，單位是Pa，在技術文件中規(guī)定的排出壓力指往

復泵允許的最大排出壓力。

式中：——泵出口處壓力表的讀數(shù)。

——壓力表中心至基準面的垂直距離。7．功率和效率

有效功率Pe是指單位時間內(nèi)通過泵的液體所獲得的能量，

單位kW。泵的揚程是指單位重量液體通過泵以后能量的增值，即泵出口處液體比能之差：式中qvi

——單位時間內(nèi)從活塞得到能量的液體流量（m3/s）

Hi

——指示揚程，即單位重量液體從活塞獲得的能量。水力效率表示單位重量液體通過泵后獲得的能量，與活塞傳給單位重量液體的能量之比。

指示效率是指有效功率Pe與指示功率Pi之比。容積效率表示往復泵的實際流量和進入液壓缸的液體流量的比值，它僅考慮泄漏所造成的損失。機械效率由于經(jīng)過曲柄連桿機構(gòu)、填料箱等各種傳動機構(gòu)，要消耗一部分功率。因此，泵的指示功率必然小于軸功率，其比值稱為機械效率?？傂适侵副玫挠行Чβ蔖e與軸功率之比。曲柄連桿機構(gòu)往復泵的效率=0.70~0.85。原動機功率Pd泵和原動機直連時，原動機的輸出功率即為泵的軸功率；而在間接連接時，還必須考慮傳動功率。二、制冷壓縮機的基本性能參數(shù)1、實際輸氣量(簡稱輸氣量)在一定工況下，單位時間內(nèi)由吸氣端輸送到排氣端的氣體質(zhì)量稱為在該工況下的壓縮機質(zhì)量輸氣量qma，單位為kg/h。若按吸氣狀態(tài)的容積計算，則其容積輸氣量為qva，單位為m3/h。式中——質(zhì)量體積。

軸功率P是指輸入至泵軸上的功率，單位kW。指示功率Pi是指單位時間內(nèi)活塞對液體所作的功，單位kW。2、容積效率

壓縮機的容積效率是實際輸氣量與理論輸氣量之比值：制冷壓縮機是作為制冷機中一重要組成部分而與系統(tǒng)中其它部件配合工作而獲得制冷的效果。因此，它的工作能力有必要直觀地用單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的冷量——制冷量Q0來表示，單位為kW，它是制冷壓縮機的重要性能指標之一。

－制冷劑在給定制冷工況下的單位質(zhì)量制冷量，單位為J/kg。

－制冷劑在給定制冷工況下的單位容積制冷量，單位為J/m3。3、制冷量排熱量是壓縮機的制冷量和部分壓縮機輸入功率的當量熱量之和。這個參數(shù)對于熱泵系統(tǒng)中的壓縮機來講是一個十分重要的性能指標。從圖所示的實際制冷循環(huán)或熱泵p-h循環(huán)圖可見，壓縮機在一定工況下的排熱量為Qh：實際制冷循環(huán)圖及壓縮機平衡關系圖

4、排熱量從壓縮機的能量平衡關系圖上不難發(fā)現(xiàn)：由原動機傳到壓縮機主軸上的功率稱為軸功率，單位為kW。5、軸功率

6、電功率和電效率輸入電動機的功率就是壓縮機所消耗的電功率，單位為kW。電效率是等熵壓縮理論功率與電功率之比，它是用以評定利用電動機輸入功率的完善程度。二、汽油機結(jié)構(gòu)汽油機一般采用往復活塞式結(jié)構(gòu)。汽油機由兩大機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成：曲柄連桿機構(gòu)燃料供給系潤滑系兩大機構(gòu)五大系統(tǒng)冷卻系點火系配氣機構(gòu)起動系一、汽油機概述第三節(jié) 汽油機結(jié)構(gòu)與工作原理汽油機是用汽油作燃料的一種電火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機。內(nèi)燃機是指燃料直接在機器內(nèi)部燃燒的發(fā)動機，包括往復活塞式柴油機、汽油機、燃氣輪機和噴氣式發(fā)動機等。特點：功率高、噪音低、振動小、對負荷變化的反應迅速；在小客車上的應用占壓倒優(yōu)勢，也用于中、小型載重汽車、摩托艇、小型農(nóng)業(yè)、林業(yè)機械中。汽油機總體組成1-凸輪軸；2-搖臂；3-排氣門；4-火花塞；5-電控噴油器；6-燃油濾清器；7-電動燃油泵；8-燃油箱；9-點火線圈組件；10-燃油壓力調(diào)節(jié)閥；11-進氣門；12-水溫傳感器；13-爆振傳感器；14-進氣管；15-進氣溫度傳感器；16-節(jié)氣門；17-節(jié)氣門傳感器；18-空氣濾清器；19-空氣質(zhì)量計；20-控制單元；21-冷卻水套；22-發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器；23-點火開關；24-蓄電池；25-起動馬達；26-飛輪；27-油底殼；28-機油；29-曲軸；30-連桿；31-曲軸皮帶輪；32-傳動皮帶；33-氣缸；34-排氣三元催化轉(zhuǎn)化器；35-氧傳感器；36-活塞；37-凸輪軸皮帶輪（一）曲柄連桿機構(gòu)1、機體組使發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換；將氣缸中混合氣燃燒時放出的熱能轉(zhuǎn)換為機械能。包括機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套和氣缸墊等不動件組成。機體的構(gòu)造與氣缸排列形式、氣缸結(jié)構(gòu)形式和曲軸箱結(jié)構(gòu)形式有關。氣缸排列形式有3種：直列式、V型和水平對置式。（1）氣缸體(2)氣缸套

結(jié)構(gòu)形式有3種：

干氣缸套式、無氣缸套式和濕氣缸套式。(3)氣缸蓋

氣缸蓋上加工有進、排氣門座孔，氣門導管孔，火花塞安

裝孔(汽油機)。汽缸蓋內(nèi)鑄有水套、進排氣道和燃燒室或

燃燒室的一部分。若凸輪軸安裝在氣缸蓋上，則氣缸蓋上

還加工有凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其潤滑油道。(4)曲軸箱

曲軸箱結(jié)構(gòu)形式的不同機體有平底式、龍門式和隧道式3

種。

平底式軸線與缸體下平面共面，多用于中小型發(fā)動機。

龍門式軸線高于缸體下平面，用于中型及重型車用發(fā)動機。

隧道式主軸承座、蓋為一體，用于機械負荷大柴油機。（5）油底殼

油底殼的主要功用是儲存機油和封閉機體或曲軸箱。

用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。油底殼內(nèi)設有擋板，

用以減輕汽車顛簸時油面的震蕩。（a）平底式（b）龍門式（c）隧道式

曲軸箱結(jié)構(gòu)形式

2、活塞連桿組

活塞連桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿組

等運動件組成。

（1）活塞

活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力傳

給連桿，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，與氣缸蓋共同組成燃燒室?；钊身敳?、頭部和裙部等3部分構(gòu)成。（2）活塞環(huán)

分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。

氣環(huán)：封氣、導熱，將活塞頂吸收的分熱量傳給缸壁。

油環(huán)：刮除多余燃油，形成均勻的油膜，減小磨損，

輔助封氣。（3）活塞銷

用來連接活塞和連桿，并將活塞承受的力傳給連桿。

活塞銷是一個厚壁空心圓柱。其內(nèi)孔形狀有圓柱形、

兩段截錐形和組合形。

連桿組部件（4）連桿組

連桿組主要將活塞承受的力傳給曲軸，將活塞的往

復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。連桿由連桿大

頭、連桿小頭、連桿桿身等組成。3、曲軸飛輪組

曲軸飛輪組包括曲軸、曲軸軸承、飛輪、曲軸油封、曲

軸扭轉(zhuǎn)減震器、曲軸平衡機構(gòu)等。(2)曲軸前后端油封

曲軸前端密封：曲軸前端借助甩油盤和橡膠油封實現(xiàn)密封。

曲軸后端密封：由自緊式油封由金屬保持架、氟橡膠密封

環(huán)和拉緊彈簧構(gòu)成。(1)曲軸將活塞的直線往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置。曲軸由若干個單元曲拐組成。

單元曲拐：一個曲柄銷、兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸。

（3）

扭轉(zhuǎn)減震器：消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動

類型：橡膠扭轉(zhuǎn)減震器，硅油扭轉(zhuǎn)減震器。（4）飛輪

飛輪是能量存儲器，保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。（5）曲軸軸承

連桿軸承和主軸承均由上下兩片軸瓦對合而成。（6）平衡機構(gòu)

平衡機構(gòu)平衡往復慣性力及其力矩。平衡狀況

與氣缸數(shù)、氣缸排列形式及曲拐布置形式等因

素有關。（二）配氣機構(gòu)工作原理：

定時開啟和關閉各缸的進、排氣門，使新鮮可燃混合氣

或空氣得以及時進入氣缸，廢氣得以從氣缸及時排除。

組成：

氣門組：氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門導管等；

氣門傳動組：凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂組等。

1、氣門組（1）氣門：氣門工作溫度很高，

需要承受氣缸壓力、

彈簧力、傳動組零

件慣性力。由足夠

的強度剛度、耐熱、

耐磨能力的材料制成。氣門

進氣門用合金鋼(鉻鋼或鎳鉻鋼)；排氣門用耐熱合金鋼(硅

鉻鋼)。

三種形式：平頂、凹頂、凸頂。（2）氣門座與氣門座圈

氣門座與氣門配合對氣缸起密封作用，接受氣門傳來的熱

量進行散熱。氣門座圈一般用合金鑄鐵、粉末冶金、奧氏

體鋼制成。部分鑄鐵缸蓋不鑲氣門座圈。（3）氣門導管

對氣門的運動導向，保證氣門作直線往復運動。將熱量部

分傳給氣缸蓋。

一般由灰鑄鐵，球墨鑄鐵，鐵基粉末冶金制造。（4）氣門油封

控制和減少機油消耗量而配備氣門油封。（5）氣門彈簧

保證氣門關閉時緊密與氣門座貼合，使

傳

動件不相互脫離，克服慣性力。

根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為三種：

變螺距氣門彈簧—螺距小端向缸蓋頂面。

錐形氣門彈簧—彈簧大端向缸蓋頂面。

雙氣門彈簧—彈簧旋向相反。

5、氣門傳動組（1）凸輪軸

凸輪軸配置有各缸進、排氣凸輪，使氣門按一定的工作

次序和配氣相位及時開閉。由優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼鍛造，

用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造。（2）挺柱

凸輪的從動件，將來自凸輪的運動和作用力傳給推桿或

氣門。由碳鋼、合金鋼、鎳鉻合金鑄鐵和冷激合金鑄鐵

制成。

機械挺柱的結(jié)構(gòu)形式有球面挺柱、平面挺柱、滾子挺柱。（3）搖臂

將推桿或凸輪傳來的運動和作用力，改變方向傳給氣門

使其開啟。

由鍛鋼、鑄鐵、鋁合金制成。（三）燃料供給系統(tǒng)

汽油機供給系將發(fā)動機工況配制合適的可燃混合氣，

供給氣缸，并將燃燒產(chǎn)物排至大氣中。

1、汽油箱

通常由耐油硬塑料制成，裝有油量傳感器，由空氣閥

保證油箱與外界的密封，當供油引起油箱內(nèi)壓力下降

時，可通過空氣閥吸入空氣。燃料供給系統(tǒng)

2、汽油濾清器

除去汽油中的雜質(zhì)和水分，減少化油器和汽油泵等部件

的故障。分類：

可拆式汽油濾清器：紙質(zhì)濾芯、多孔陶瓷濾芯、金屬片

縫隙式和金屬網(wǎng)式濾芯；

不可拆式汽油濾清器：定期更換總成，轎車多采用。

3、汽油泵

將汽油從汽油箱吸出，經(jīng)油管和汽油濾清器泵入化油器

浮子室。分類：

可分為機械驅(qū)動膜片式汽油泵和電動汽油泵。4、化油器式發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)組成

汽油供給裝置：油箱、汽油泵、油管、汽油濾清器。

空氣供給裝置：空氣濾清器、轎車上進氣消聲器。

可燃混合氣形成裝置：化油器。

可燃混合氣供給和廢氣排出裝置：進氣管、排氣管、

排氣消聲器。

5、噴油器

按電控單元指令將一定數(shù)量的汽油適時地噴入進氣管內(nèi)。

6、燃油分配管

將汽油均勻等壓輸送給各缸噴油器。消聲器剖面圖（四）起動系統(tǒng)

1、起動系

曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉(zhuǎn)

的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，

稱為發(fā)動機的起動系。

起動過程：發(fā)動機從靜止到轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的全過程；

起動時間：由起動到自行運轉(zhuǎn)所需時間；

起動轉(zhuǎn)速：起動時必須的最低轉(zhuǎn)速；

起動方法：人力起動；電起動；壓縮空氣起動。2、電源系

由蓄電池、發(fā)電機和調(diào)節(jié)器組成，蓄電池和發(fā)電機是并聯(lián)

連接配合工作。

發(fā)動機起動或低速運行時，蓄電池向起動機、點火系及其

它用電設備供電。

發(fā)電機為主要電源，汽車正常運轉(zhuǎn)時，向除起動機外的全

部用電設備供電，并向蓄電池供電。

用電設備用電量超過發(fā)電機的供電能力時，由蓄電池和發(fā)

電機共同供電。（五）冷卻系統(tǒng)

使發(fā)動機得到適度冷卻，防止發(fā)動機過冷、過熱，以保證

發(fā)動機在正常的溫度范圍內(nèi)工作。

1、風冷卻系統(tǒng)：冷卻介質(zhì)是空氣,利用氣流使散熱片的熱量散

到大氣中。由風扇、導流罩、散熱片、氣缸

導流罩、分流板組成。

2、水冷卻系統(tǒng)

冷卻介質(zhì)是“冷卻液”。通過冷卻水的不斷循環(huán)，從發(fā)動機水

套中吸收多余的熱量，并散發(fā)到大氣中。由水泵、水套、散

熱器、百葉窗、風扇、冷卻水管、冷卻軟管、節(jié)溫器、水溫

表（水溫傳感器）等組成。（1）發(fā)動機水套——氣缸體和氣缸蓋內(nèi)的一層水套，是氣缸體

和氣缸蓋的雙層壁所形成的空間。（2）水泵——對冷卻水加壓，強制冷卻水流動，汽車發(fā)動機廣

泛采用離心式水泵。

水泵由水泵體、水泵蓋、葉輪、水泵軸、軸承、水封組成。（3）風扇及其控制——提高散熱器的熱交換能力。與水泵同軸，

由葉片和連接板組成。（4）散熱器——將冷卻水的熱量散入大氣，有管片式、管帶式。（5）膨脹水箱——建立封閉系統(tǒng)，減少空氣對冷卻系內(nèi)部的氧

化，避免冷卻水流失。膨脹水箱用橡膠管與散熱器相接。（6）節(jié)溫器——根據(jù)水溫的變化，自動調(diào)節(jié)冷卻水的循環(huán)路線。

可分為蠟式、折疊式；單閥、雙閥式。（六）潤滑系統(tǒng)

1、功用

潤滑、密封、冷卻、清潔防銹、減震緩沖、液壓。

2、組成

潤滑油儲存裝置：油底殼。

潤滑油升壓裝置：機油泵。

潤滑油濾清裝置：集濾器、粗濾器、細濾器。

安全和限壓裝置；限壓閥、旁通閥。

潤滑油冷卻裝置：機油散熱器。

潤滑系工作檢查裝置：油壓表、油溫表、油尺。（1）機油泵

提高油壓，強制將機油送到各機件摩擦表面，保證發(fā)動機

的良好潤滑。

有齒輪式機油泵、轉(zhuǎn)子式機油泵、葉片式機油泵三種形式。（2）機油濾清裝置

對不斷循環(huán)的機油進行過濾，清除機油中的各種雜質(zhì)，清

潔潤滑機油。

分為機油集濾器、機油濾清器兩種形式。（3）機油散熱器

保證機油保持在最有利的溫度范圍內(nèi)工作。分為空氣冷卻式機油散熱器、水冷卻式機油散熱器兩種。（4）油底殼和油尺

油底殼又稱機油盤，收集和貯存各機件上流回的潤滑油。油尺用來檢查發(fā)動機機油量的多少。（七）點火系統(tǒng)

1、功用

點火系統(tǒng)將電源的低電壓變成高電壓（一般為15-20KV），

再按照發(fā)動機點火順序輪流送至各氣缸，點燃壓縮混合氣。

2、類型

蓄電池點火系統(tǒng)：傳統(tǒng)點火系統(tǒng)。

晶體管點火系統(tǒng)：以蓄電池、發(fā)電機為電源，借助點火線

圈和晶體管元件將低壓電變成高壓電。

微機控制的點火系統(tǒng)：由點火線圈和微機控制裝置產(chǎn)生的

點火信號，將電源的低壓電變成高壓電。

磁電機點火系統(tǒng)：由磁電機本身直接產(chǎn)生高壓電。三、汽油機工作原理四沖程汽油機工作原理

1、四沖程汽油機

活塞上、下往復各兩次的四個行程中，完成由進氣、壓引、

燃燒膨脹和排氣四個沖程所組成的一個工作循環(huán)。（1）進氣過程

活塞被曲軸帶動由上止點向下止點移動，同時，進氣門開

啟，排氣門關閉。

當活塞由上止點向下止點移動時，活塞上方的容積增大，

氣缸內(nèi)氣體壓力下降，形成一定的真空度。（2）壓縮沖程

活塞由下止點移動到下止點，進排氣門關閉。

曲軸通過連桿推動活塞向上移動，汽缸內(nèi)的氣體容積逐漸

減小，氣體被壓縮，汽缸內(nèi)的混合壓力與溫度隨著升高。（3）燃燒膨脹沖程

進排氣門同時關閉，火花塞點火，混合氣劇烈燃燒，汽缸

內(nèi)的溫度、壓力急劇上升，高溫、高壓氣體推動活塞向下

移動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。

只有這個在行程才實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為機械能。（4）

排氣沖程

排氣門打開，活塞從下止點移

動到上止點，廢氣隨著活塞的

上行，被排出氣缸。四沖程汽油機示功圖2、二沖程汽油機

利用活塞往復運動時造成曲軸箱內(nèi)容積的變化，來吸入可燃

混合氣或?qū)⒒旌蠚鈮嚎s，提高其壓力而后進行掃氣。

二沖程汽油機工作原理

第一沖程：活塞自下向上運動。

當活塞上行時，氣缸上的進氣孔、

排氣孔和掃氣孔均被關閉，氣缸

內(nèi)的可燃混合氣受到壓縮。

第二沖程：當活塞上行接近上止

點時，火花塞點火，可燃混合氣

燃燒，其壓力和溫度都迅速升高，

推動活塞下行而作功。

二沖程優(yōu)缺點優(yōu)點1.二沖程發(fā)動機沒有閥，這就大大簡化了它們的結(jié)構(gòu)，減輕了自身的重量。2.二沖程發(fā)動機每一回轉(zhuǎn)點火一次，而四沖程發(fā)動機每隔一次回轉(zhuǎn)點火一次。這就賦予了二沖程發(fā)動機重要的動力基礎。3.二沖程發(fā)動機可在任何方位上運轉(zhuǎn)，這在某些設備如鏈鋸上很重要。標準四沖程發(fā)動機可能在油料晃動的時候發(fā)生故障，除非它是直立著的。解決這個問題就會大大增加發(fā)動機的靈活性。這些優(yōu)點使二沖程發(fā)動機更加輕便，簡易，制造成本低廉。二沖程發(fā)動機另外還有將雙倍的動力裝進同一空間內(nèi)的潛力，因為每一回轉(zhuǎn)它有雙倍的動力沖程。輕便和雙倍動力的結(jié)合使它與許多四沖程發(fā)動機相比具有驚人的“推重比”。二沖程優(yōu)缺點缺點1.二沖程發(fā)動機無法像四沖程發(fā)動機那樣可持續(xù)使用那么長時間。精密潤滑系統(tǒng)的不足意味著二沖程發(fā)動機的零部件耗損得更快。2.二沖程潤滑油非常昂貴，每使用一加侖汽油你就需要四盎司潤滑油。如果你在轎車上使用二沖程發(fā)動機，那么你每一千英里就要燒掉一加侖的潤滑油。3.二沖程發(fā)動機的燃料消耗效率不高，因而你每加侖油跑不了幾里路。4.二沖程發(fā)動機產(chǎn)生很多污染，太多以至于你可能看不到污染在你周圍。污染來自兩方面。第一是潤滑油的燃燒。在某種程度上，潤滑油使所有的二沖程發(fā)動機煙霧彌漫，一個磨損很嚴重的二沖程發(fā)動機能釋放出大團大團的含油煙霧。第二條原因不是很明顯。每當往燃燒室注入大量新空氣/燃料時，它們中的一些便從排氣口泄露了。這正是為何你在任何二沖程摩托艇周圍能看到泛著光澤的潤滑油。從混有泄出的潤滑油的新燃油里釋出的碳氫化合物對環(huán)境造成了很大的問題。這些不足意味著二沖程發(fā)動機只能應用于那些馬達不常使用和單位效率很重要的場合。一、柴油機概述

柴油機是用柴油作燃料的內(nèi)燃機，屬于壓縮點火式發(fā)動機。

柴油機工作時，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，達到500~700℃的

高溫。將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合成

可燃混合氣，自動著火燃燒。

燃燒中釋放的能量作用在活塞頂面上，推動活塞并通過連

桿和曲軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機械功。第四節(jié) 柴油機結(jié)構(gòu)與工作原理二、柴油機結(jié)構(gòu)

柴油機與汽油機相似，由以下部件組成，可參照前節(jié)內(nèi)容，

不同的是柴油機沒有點火系統(tǒng)。

固定機件：機座、機體、主軸承、氣缸蓋、氣缸套等。

運動機件：曲軸、連桿、活塞、活塞銷、連桿螺栓等。

配氣機構(gòu)：凸輪軸、頂桿、搖臂、氣閥機構(gòu)（進氣閥、排

氣閥、器閥彈簧）等。

燃油系統(tǒng)：噴油泵、高壓油管、噴油器等。

輔助機件：進氣管和排氣管等。

對于整機而言，還有潤滑、冷卻、啟動和控制等系統(tǒng)。1-加油泵；2-曲軸；3-曲軸箱；4-凸輪軸；5-氣門挺桿；6-連桿；7-活塞；8-氣缸；9-活塞環(huán)；10-氣門推桿；11-汽缸蓋；12-減壓手柄；13-氣門搖臂；14-噴油器；15-高壓油管；16-空氣濾清器；17-油箱開關；18-油箱；19-軸承；20-甩油圈；21-正時齒輪；22-調(diào)速器飛錘；23-進油管接頭；24.噴油泵；25-消音器；26-排氣管；27-排氣門；28-進氣門；29-氣門彈簧；30-導風罩；31-飛輪；32-風扇；33-進氣管柴油機結(jié)構(gòu)