發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

第一章發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造汽車的動力源是發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。力發(fā)動機(jī)的一種，其特點(diǎn)是液體或氣體燃料與空氣混合后直接輸人機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱用于飛機(jī)、船艦以及汽車、拖拉機(jī)、坦克等各種車輛上。但是，內(nèi)燃機(jī)一般要求使用石油燃?xì)庵兴泻怏w成分較高。為解決能源與大氣污染的問題，目前國內(nèi)、外正致力于排氣凈化以及其它新能源發(fā)動機(jī)的研究工作。根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要構(gòu)件活塞式內(nèi)燃機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式往復(fù)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最廣泛，是本課程的主要討論對象。汽車用活塞式內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)不同的特征分類。(1)按所用的燃料分類可分為液體燃料發(fā)動機(jī)(汽油機(jī)、柴油機(jī)等)和氣體燃料發(fā)動機(jī)(如天然氣發(fā)動機(jī)、液化石油氣發(fā)動機(jī)等)。(2)按發(fā)火方式分類可分為壓燃式發(fā)動機(jī)與點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)。柴油的特性是在同樣的條件下其自燃點(diǎn)比汽油的自燃點(diǎn)低，因此采用壓燃式(自燃式)發(fā)火。一般可通過噴油泵和噴油器將柴油直接噴人發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)與壓縮空氣均勻混合后，在高溫下得以自燃，這種發(fā)動機(jī)稱汽油的特性是其自燃的溫度(425℃)比柴油(320~338℃)的要高，因此常采用點(diǎn)燃式吸數(shù)來分類。凡曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720°)，活塞往復(fù)四個(gè)曲軸轉(zhuǎn)一圈(360°)，活塞往復(fù)兩個(gè)單程即完成一內(nèi)燃機(jī)。(4)按氣缸數(shù)及其排列方式分類僅有一個(gè)采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)。動機(jī)可以分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。水冷發(fā)動機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的；而風(fēng)冷發(fā)動機(jī)是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)。(6)按照氣缸排列方式分類內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。(8)按每氣缸中的氣門數(shù)來分類當(dāng)每氣缸中設(shè)有一個(gè)單列式發(fā)動機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角<180°(一(7)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類發(fā)動機(jī)還可按進(jìn)氣方式分類。當(dāng)發(fā)動機(jī)不裝增壓器，空氣是靠活塞的抽吸作用進(jìn)人氣缸內(nèi)的發(fā)動機(jī)，稱為非增壓式發(fā)動機(jī)(或空氣通過增壓器可以提高進(jìn)氣壓力的發(fā)動機(jī)，稱為增壓式發(fā)動機(jī)。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為汽車的心臟是發(fā)動機(jī)，那么發(fā)動機(jī)的心臟是什么？汽缸！速度，能爬多大的坡，能拉多重的貨物，一切動力都來自汽缸內(nèi)部，都是由于燃料在汽缸內(nèi)部燃燒后推動活塞直線運(yùn)動(轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)除外)，然后再通過連桿、曲軸、變速器、傳動軸，最后將動力傳遞到塞。將炮彈的強(qiáng)大力量用來推動其它機(jī)械不是挺好嗎？他一開始仍用火藥作動機(jī)工作原理氣體和排除廢氣，設(shè)有進(jìn)、排氣系統(tǒng)等。曲柄半徑：曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離R。R活塞每走一個(gè)行程相應(yīng)于曲軸轉(zhuǎn)角180o。對于氣缸中心線與曲軸中心線相交的發(fā)動機(jī)，活塞行程S等于曲柄半徑R的兩活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積稱為氣缸工作容積或氣缸排量，可用符號Vs表示。多缸發(fā)動機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機(jī)排量，用符號VL(L)表示，即VL=4S.i同位置的氣缸工作容積Vs之間的變化關(guān)系。(示功圖表示了活塞在不同位置時(shí)氣缸內(nèi)(1)進(jìn)氣行程位于大氣壓力線大氣壓力線關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積之比稱為壓縮比，以ε表VaVcVsVsra線與大氣壓力線的差值表示氣缸內(nèi)的真空度。(2)壓縮行程++===1+>1汽油機(jī)的壓縮比一般為ε＝6~10。柴油機(jī)的壓縮比一般為ε＝16~22。和溫度過高，可燃混合氣在沒有點(diǎn)燃的情況下自行燃表面點(diǎn)火：是由于燃燒室內(nèi)熾熱表面(如排氣門頭，火花塞電極，積炭)點(diǎn)燃混合的限制。(3)作功行程膨脹過程，在這關(guān)閉。當(dāng)點(diǎn)火提前角)使氣缸內(nèi)氣體，除了用于維持發(fā)容積增加，氣體壓力(4)排氣行程去以便的存~1.2MPa、600~700K純空氣+殘余廢氣+柴油(霧狀)3.5~4.5MPa、750~1000K混合氣在氣缸外部的化油器中形柴油與空氣混合時(shí)間短3~5MPa、2200~2800K6~9MPa、2000~2500K，度度度25MPa、800~1000K度5~0.115MPa、900~1200Krmin修費(fèi)用低等特點(diǎn)，故振動大，制造和維修費(fèi)用高(因?yàn)閲娪捅煤蛧娪推骷庸ぞ纫蟾?。但目前柴油機(jī)的機(jī)的工作原理汽油機(jī)的工作原理 縮。為快速換氣做好了準(zhǔn)備。二沖程化油器式發(fā)動機(jī)與四沖程化油器式發(fā)動機(jī)相比較，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。由于構(gòu)造上的關(guān)系，二沖程發(fā)動機(jī)的最大缺點(diǎn)是不易將廢氣自氣缸內(nèi)排除得較干程發(fā)動機(jī)的功率并不等于四沖程發(fā)動機(jī)的2倍，只等于1.5-1.6倍；而且在換氣時(shí)有二沖程發(fā)動機(jī)不如四沖程發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)。由于上述的缺點(diǎn)，二沖程化油器式發(fā)動機(jī)在汽車上較少被采用。但這種發(fā)動質(zhì)量面應(yīng)用較多。：原理看看廣告，就會發(fā)現(xiàn)，不少廠家總拿發(fā)動機(jī)的汽缸數(shù)目和排列形式來說事，賣微型車的極力吹鼓他的車用的4缸機(jī)而非3缸，用V6發(fā)動機(jī)的一定要把V字弄得醒目惹眼。廣告V8型發(fā)動機(jī)單缸發(fā)動機(jī)的曲軸每轉(zhuǎn)兩周才能產(chǎn)生一次燃燒做功，這樣它的聲音聽起來也不連續(xù)順的是它的運(yùn)轉(zhuǎn)極不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動較大，而且單缸發(fā)動機(jī)的外形也不適合裝在汽車上為此，現(xiàn)在的汽車上已見不到單缸發(fā)動機(jī)了，兩缸機(jī)也不好找了，最少是3缸發(fā)動機(jī)。國內(nèi)生產(chǎn)的華利面包車、老款夏利車、8缸的占絕大多數(shù)。在相同排量的情況下，增加汽缸數(shù)可以提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而可以提高發(fā)動機(jī)的輸出地增加，從而使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低發(fā)動機(jī)的可靠性，增加發(fā)動機(jī)重量，提高制造成本和使用費(fèi)用，增加燃料消耗，并使發(fā)動機(jī)的休積變大因此，汽車發(fā)動機(jī)的汽缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動機(jī)的用途和性能要求，在權(quán)衡各種利弊之的總體構(gòu)造發(fā)動機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無論是發(fā)動機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無論是汽油機(jī)，還是柴油機(jī)；無論是四行程發(fā)動機(jī)，還是二行程發(fā)動機(jī)；無論是單實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時(shí)間連續(xù)正常工作，都(1)曲柄連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動零件。它由機(jī)體組、活活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并從曲軸對外輸出動力。而在進(jìn)氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成活塞的直((3)燃料供給系統(tǒng)汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)料供給系的功用是把柴油和空氣分別(4)潤滑系統(tǒng)潤滑系的功用是向作相對運(yùn)動的潤滑系的功用是向作相對運(yùn)動的(5)冷卻系統(tǒng)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工(7)點(diǎn)火系統(tǒng)(8)起動系統(tǒng)裝。完成起動過程所需的裝指標(biāo)(有給以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配比較呢？用什么標(biāo)準(zhǔn)去衡量這么多發(fā)動機(jī)的優(yōu)劣呢？下面簡要介紹一下發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)與特性 噪聲和起動性能等)。發(fā)動機(jī)每發(fā)出1kW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，稱為燃油消耗率，用be表示。很明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。燃油消耗率＝單位時(shí)間內(nèi)的耗油量(kg/h)/有效功率(kW)碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)等以及排氣顆粒。由于各國條件不同，限制的標(biāo)準(zhǔn)也噪聲標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于82dB(A)。發(fā)動機(jī)速度特性指發(fā)動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。這個(gè)特性可以通過發(fā)動機(jī)在試驗(yàn)臺上(測功器試驗(yàn)臺)進(jìn)行試驗(yàn)而求得。試驗(yàn)時(shí)，先保持一定矩相等時(shí)，可用轉(zhuǎn)速表測出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。同時(shí)在測功器上測出該轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機(jī)有效轉(zhuǎn)矩T，即可計(jì)算出有效功率P。另外，ee時(shí)耗油量B，計(jì)算出燃油消耗率b。改變測功器阻力矩的數(shù)值，用e與上述相同的方法，又可以得到相應(yīng)于另一轉(zhuǎn)速n的一組P-T-beee的數(shù)值。如此重復(fù)若干次，即可得到一定節(jié)氣門開度下的一系列eeeeee曲線，即相應(yīng)于這一節(jié)氣門開度的速度特性曲線。門開到最大時(shí)所得到的是總功率特性，也稱發(fā)動機(jī)外特性(如性曲線表明了發(fā)動機(jī)的這樣一些特征：(1)當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，發(fā)動機(jī)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)速小于n2時(shí)(相當(dāng)于重載)，發(fā)動(2)轉(zhuǎn)速由n2不斷增加時(shí)，由于進(jìn)氣行程時(shí)間相對變短，氣流速度高，阻力變大，充當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到n3時(shí)，有效功率Pe達(dá)到最大值。功率是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積。在n1~n2發(fā)動機(jī)工作狀況(簡稱發(fā)動機(jī)工況)一般是用它的功發(fā)動機(jī)工作狀況(簡稱發(fā)動機(jī)工況)一般是用它的功(6)發(fā)動機(jī)最小燃油消耗率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速為n5它的數(shù)值一般是介于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速和最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速之外特性曲線上標(biāo)出的發(fā)動機(jī)最大功率和最大轉(zhuǎn)矩及率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時(shí)也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來表征。發(fā)動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷，就是當(dāng)時(shí)發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所可能發(fā)出的最大功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示。III分別表示節(jié)氣門保持在開度依次減小的位置II和位置III所得到的部分特性。由圖得知，在n=3500r/min時(shí)，若節(jié)氣門全開，可得到該轉(zhuǎn)速下可能發(fā)出的最大功率工況a負(fù)荷為零(稱為發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)工況)注意負(fù)荷和功率的概念。如某一轉(zhuǎn)速時(shí)全負(fù)荷(如d點(diǎn))，并不意味著是發(fā)動機(jī)發(fā)出制規(guī)則為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，我國對內(nèi)燃機(jī)名稱和型號編制方法重新審定并頒布雙(多種)燃料發(fā)動機(jī)等。(2)內(nèi)燃機(jī)型號由阿拉伯?dāng)?shù)碼和漢語拼音字母組成。部同一系列產(chǎn)品，制造廠自定氣缸區(qū)分符號特征特征通用型及固定動力拖拉機(jī)摩托車工程機(jī)械鐵路機(jī)車發(fā)電機(jī)組船用主機(jī)，右機(jī)基本型農(nóng)用運(yùn)輸車林業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)特征風(fēng)冷凝氣冷卻十字頭式可倒轉(zhuǎn)增壓中