发动机基本知识总结全集.doc

.发动机构造根本原理图解发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。1、发动机总体构造发动机是一台由多种机构和系统组成的复杂机器。现代汽车发动机的结构形式很多，发动机的具体构造也多种多样，但由于其根本工作原理一致，从总体功能来看，其根本结构大同小异，都是由二大机构和五大系统组成，即：曲柄连杆机构、配气机构、供应系统、冷却系统、润滑系统、起动系统、点火系统柴油机没有。我们以桑塔纳2000GSi型轿车装备的AJR型发动机的结构实例来分析发动机的总体构造。1)曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在做功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。2)配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。3)燃料供应系统汽油机燃料供应系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供应系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。4)润滑系统润滑系的功用是向作相对运动的零件外表输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件外表进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。5)冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的局部热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。6)点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。7)起动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供应系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供应系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系2、发动机分类3、内燃机编号规那么为了便于内燃机的生产管理和使用，我国对内燃机名称和型号编制方法重新审定并公布了国家标准GB/T7251991。标准规定：内燃机名称按所采用的主要燃料来命名，内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成，其排列顺序和意义如下列图所示：4、发动机根本术语1上止点TDC 上止点是指活塞顶位于其运动的顶部时的位置，即活塞的最高位置。2下止点BDC 下止点是指活塞顶位于其运动的底部时的位置，即活塞的最低位置。3活塞行程S 活塞行程是指上、下止点间的距离，用S表示，单位：mm毫米。活塞由一个止点运动到另一个止点一次的过程，称为一个冲程。4曲柄半径R 曲柄半径是指与连杆大头相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转中心线的距离，用R表示，单位：mm毫米。显然，曲轴每转一周，活塞移动两个冲程，即：5气缸工作容积Vh 气缸工作容积是指活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的容积，用Vh表示，单位：L升。显然有：式中：Vh气缸工作容积，L； D气缸直径，mm； S活塞行程，mm。6燃烧室容积Vc 燃烧室容积是指活塞位于上止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，用Vc表示，单位：L升。7气缸总容积Va 气缸总容积是指活塞位于下止点时，活塞顶上方的气缸空间容积，用Va表示，单位：L升。显然有：8发动机排量VL 发动机排量是指发动机所有气缸工作容积之和，用VL表示，单位：L升。对于多缸发动机，显然有：式中：i发动机气缸数。 发动机排量是一个非常重要的特征参数，轿车就是以发动机排量大小来进行分级。微型：VL1.0；普通级：VL1.01.6；中级：VL1.62.5；中高级：VL2.54.0；高级：VL4.0。9压缩比 压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比，用表示。压缩比用来衡量空气或混合气被压缩的程度，影响发动机的热效率。一般汽油发动机压缩比为610，柴油发动机压缩比拟高，为1622。10工作循环 发动机完成进气、压缩、作功、排气四个过程，称为一个工作循环。5、四冲程汽油机发动机工作原理四冲程汽油机的工作循环由进气、压缩、作功、排气四个过程所组成。单缸四冲程汽油机工作循环示意图如下： l进气行程 活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时，进气门开启，排气门关闭。在活塞向下移动的过程中，气缸内容积逐渐增大，形成一定真空度，于是空气和燃油的可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。 由于进气系统存在进气阻力，进气终了时气缸内气体的压力低于大气压力，约为0.075MPa0.09MPa。由于气缸壁、活塞等高温件及上一循环留下的高温剩余废气的加热，气体温度升高到370K400K。2压缩行程 为使可燃混合气迅速燃烧，到达改善发动机动力性和经济性的目的，必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩，以提高可燃混合气的温度和压力。因此，在进气行程结束时立即进入压缩行程，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，由于进、排气门均关闭，气缸内容积逐渐减小，可燃混合气压力、温度逐渐升高。 压缩终了时，气缸内的压力约为0.6MPa1.2MPa，温度约为600K700K。3作功行程 在压缩行程末，火花塞产生电火花点燃混合气并迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转作功，至活塞到达下止点时作功结束。 在作功行程中，开始阶段气缸内气体压力、温度急剧上升，瞬间压力可达3MPa5MPa，瞬时温度可达2200K2800K。随着活塞下行，气缸容积增大，气缸内压力、温度逐渐下降，作功终了时，压力约为0.30.5MPa，温度约为1300K1600K。4排气行程 为使循环能够连续进行，须将燃烧产生的废气排出。在作功行程终了时，排气门翻开，进气门关闭，曲轴通过连杆推动活塞从下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞推动下，被排出气缸，至活塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。排气行程终了时，由于燃烧室容积的存在，气缸内还存有少量废气，气体压力也因排气系统存在排气阻力而略高于大气压力。此时，压力约为0105MPa0115MPa，温度约为900K1200K。6、四冲程柴油机发动机工作原理四冲程柴油机和四冲程汽油机一样，每个工作循环也是由进气、压缩、作功和排气四个行程组成。由于所使用燃料的性质不同，在可燃混合气的形成和着火方式上与汽油机有很大区别。单缸四冲程柴油机工作循环示意图如下：l进气行程 进气行程不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。由于进气阻力比汽油机小，上一行程残留的废气温度也比汽油机低，进气行程终了的压力约为0.075MPa0.095MPa，温度约为 320K350K。2压缩行程 压缩行程不同于汽油机的是压缩纯空气，由于柴油的压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达3MPa5MPa，温度可达800K1000K。3作功行程 此行程与汽油机有很大差异，压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中，被迅速汽化并与空气形成混合气，由于此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度约500K左右，柴油混合气便立即自行着火燃烧，且此后一段时间内边喷油边燃烧，气缸内压力和温度急剧升高，推动活塞下行作功。 作功行程中，瞬时压力可达5MPa10MPa，瞬时温度可达 1800K2200K，作功行程终了时压力约为0.2MPa0.4MPa，温度约为 1200K1500K。4排气行程 此行程与汽油机根本相同。排气行程终了时的气缸压力约为0.105MPa0.125MPa，温度约为800K1000K。7、四冲程汽油机与柴油机工作原理的比拟由上述四冲程汽油机和柴油机的工作循环可知，两种发动机的工作循环既有共同点，又有差异，归纳如下：1两种发动机中，每完成一个工作循环，曲轴转两周7200，每完成一个行程曲轴转半周1800，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。2无论是汽油机还是柴油机，在四个行程中，只有作功行程产生动力，其余三个行程是为作功行程作准备的辅助行程，都要消耗一局部能量。3两种发动机运转的第一循环，都必须靠外力使曲轴旋转完成进气和压缩行程，作功行程开始后，作功能量储存在飞轮内，以维持循环继续进行。4汽油机的混合气是在气缸外部形成的，进气行程中吸入气缸的是可燃混合气；柴油机的混合气是在气缸内部形成的，进气行程中吸入气缸的是纯空气。5汽油机在压缩终了时，靠火花塞强制点火燃烧，而柴油机那么靠混合气自燃着火燃烧。8、二冲程发动机工作原理二冲程发动机是指曲轴转一圈3600，活塞往复运动二次完成一个工作循环的发动机，其工作循环也包括进气、压缩、作功和排气四个过程，下面以二冲程汽油机为例介绍其简单工作原理。二冲程汽油机在结构上与四冲程汽油机的不同之处在于没有了进、排气门，取而代之的是进气孔、排气孔和换气孔。图为单缸二冲程汽油机的工作循环示意图，其工作原理如下：1第一行程 活塞由曲轴带动从下止点向上止点移动，当活塞上行至关闭换气孔和排气孔时，已进入气缸的新鲜混合气被压缩，直至上止点时，压缩结束；与此同时，随着活塞上行，其下方曲轴箱内形成一定真空度，当活塞上行到进气孔开启时，新鲜混合气被吸入曲轴箱。2第二行程 活塞接近上止点时，火花塞产生电火花，点燃被压缩的可燃混合气，燃烧形成的高温、高压气体推动活塞下行作功，当活塞下行到关闭进气孔后，曲轴箱内的混合气被预压缩，活塞继续下行至排气孔开启时，燃烧后的废气靠自身压力经排气孔排出；紧接着，换气孔开启，曲轴箱内经预压的混合气进入气缸，并排除气缸内剩余废气，这一过程称为换气过程，它将一直延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排气孔时为止。 由上述工作原理可知，第一行程时，活塞上方进行换气、压缩，活塞下方进行进气；第二行程时，活塞上方进行作功、换气，活塞下方预压混合气。换气过程跨越二个行程。9、二冲程发动机的特点l由于进排气过程几乎是完全重叠进行的，所以在换气过程中有混合气损失和废气难以排净的缺点，经济性较差。2完成一个工作循环，曲轴只转一圈，当与四冲程发动机转速相等时，其作功次数比四冲程多一倍。因此，运转平稳，与同排量四冲程发动机比拟在理论上发出功率应是四冲程发动机的两倍，但由于换气时的混合气损失，实际上只有1.51.6倍。3由于没有气门机构，发动机结构较为简单。实用文档.