汽車發(fā)動機(jī)原理及曲軸作用

汽車發(fā)動機(jī)原理及曲軸作用汽車發(fā)動機(jī)原理四沖程汽油機(jī)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性質(zhì)，因而在發(fā)動機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)上有差異。一.四沖程汽油機(jī)工作原理汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復(fù)直線運(yùn)動，通過連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。吸氣沖程(intakestroke)活塞在曲軸的帶動下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動180?。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進(jìn)氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，進(jìn)氣終點(diǎn)(圖中a點(diǎn))汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0p，即pa=(0.80,0.90)0p。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340,400K。壓縮沖程(compressionstroke)壓縮沖程時，進(jìn)、排氣門同時關(guān)閉?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，曲軸轉(zhuǎn)動180??；钊弦茣r，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時，其壓力pc可達(dá)800,2000kPa，溫度達(dá)600,750K。在示功圖上，壓縮行程為曲線a,c。做功沖程(powerstroke)當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達(dá)3000,6000kPa，溫度TZ達(dá)2200,2800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊麖纳现裹c(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動，并通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)對外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達(dá)b點(diǎn)時，其壓力降至300,500kPa，溫度降至1200,1500K。在做功沖程，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動180?。在示功圖上，做功行程為曲線c_Z_bo排氣沖程(exhauststroke)排氣沖程時，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，曲軸轉(zhuǎn)動180?。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點(diǎn)r點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr=(1.05,1.20)p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=900,1100K?；钊\(yùn)動到上止點(diǎn)時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。四沖程柴油機(jī)二.四沖程柴油機(jī)工作原理四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，每個工作循環(huán)也是由進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機(jī)以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)壓燃著火，也叫壓燃式點(diǎn)火，其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)有所不同.(1)進(jìn)氣沖程汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa=(0.85,0.95)p0,比汽油機(jī)高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta=300,340K，比汽油機(jī)低。壓縮沖程由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高(一般為8=16,22)。壓縮終點(diǎn)的壓力為3000,5000kPa,壓縮終點(diǎn)的溫度為750,1000K,大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。做功沖程當(dāng)壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達(dá)5000,9000kPa，最高溫度達(dá)1800,2000K。由于柴油機(jī)是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動機(jī)。排氣沖程柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同，只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr=700,900K。對于單缸發(fā)動機(jī)來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機(jī)工作不平穩(wěn)，振動大。這是因?yàn)樗膫€沖程中只有一個沖程是做功的，其他三個沖程是消耗動力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導(dǎo)致整個發(fā)動機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足?，F(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動機(jī)。編輯本段指標(biāo)發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)用來表征發(fā)動機(jī)的性能特點(diǎn)，并作為評價各類發(fā)動機(jī)性能優(yōu)劣的依據(jù)。發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)主要有:動力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和耐久性指標(biāo)。動力性指標(biāo)動力性指標(biāo)是表征發(fā)動機(jī)做功能力大小的指標(biāo)，一般用發(fā)動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等作為評價指標(biāo)。有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動機(jī)對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，有效功率發(fā)動機(jī)在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)一般用有效燃油消耗率表示。發(fā)動機(jī)每輸出1kW?h的有效功所消耗的燃油量(以g為單位)稱為有效燃油消耗率.環(huán)境指標(biāo)環(huán)境指標(biāo)主要指發(fā)動機(jī)排氣品質(zhì)和噪聲水平。由于它關(guān)系到人類的健康及其賴以生存的環(huán)境，因此各國政府都制定出嚴(yán)格的控制法規(guī)，以期削減發(fā)動機(jī)排氣和噪聲對環(huán)境的污染。當(dāng)前，排放指標(biāo)和噪聲水平已成為發(fā)動機(jī)的重要性能指標(biāo)。排放指標(biāo)主要是指從發(fā)動機(jī)油箱、曲軸箱排出的氣體和從汽缸排出的廢氣中所含的有害排放物的量。對汽油機(jī)來說主要是廢氣中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)含量;對柴油機(jī)來說主要是廢氣中的氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)含量。噪聲是指對人的健康造成不良影響及對學(xué)習(xí)、工作和休息等正常活動發(fā)生干擾的聲音。由于汽車是城市中的主要噪聲源之一，而發(fā)動機(jī)又是汽車的主要噪聲源，因此控制發(fā)動機(jī)的噪聲就顯得十分重要。如我國的噪聲標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18697-2002）中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于79dB（A）。可靠性指標(biāo)和耐久性指標(biāo)可靠性指標(biāo)是表征發(fā)動機(jī)在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，正常持續(xù)工作能力的指標(biāo)。可靠性有多種評價方法，如首次故障行駛里程、平均故障間隔里程等。耐久性指標(biāo)是指發(fā)動機(jī)主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。發(fā)動機(jī)萬有特性汽車發(fā)動機(jī)的工況能在很廣泛的范圍內(nèi)變化。當(dāng)發(fā)動機(jī)的工況（即功率和轉(zhuǎn)速）發(fā)生變化時，其性能（包括動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性和噪聲等）也隨之改變。發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動機(jī)萬有特性。什么是曲軸，在汽車中起什么作用,曲軸是干什么用的，曲軸曲軸是引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下（往復(fù)）運(yùn)動變成循環(huán)（旋轉(zhuǎn)）運(yùn)動。是發(fā)動機(jī)上的一個重要的機(jī)件，其材