发动机
将某一种形式的能量(热能、电能、化学能、太阳能等)转变成机械能的机器。
热力发动机
将热能转变成机械能的发动机。
外燃机
燃料在机器外部燃烧,产生的热能输入到机器内部并转变成机械能输出的热力发动机。如蒸汽机。
内燃机
液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能,然后再将热能转变成机械能输出的热力发动机如活塞式内燃机燃气轮机。
热力发动机之比较:
外燃机体积大,重量重,热效率低;
燃气轮机功率大,转速高,质量小(没有往复运动件,单位功率质量小),转矩特性好(减少变速器挡数),燃料适应性好,起动性好,但耗油量、噪声和制造成本均较高,适用于坦克发动机;
活塞式内燃机热效率高,体积小,重量轻,便于移动,起动性能好。适合汽车使用。具体分为往复活塞式内燃机;转子活塞式内燃机
往复活塞式内燃机分类:
1、按所用的燃料分:液体燃料发动机:汽油机(gasoline engine)、柴油机(diesel engine);气体燃料发动
机:压缩天然气发动机(CNG)、液化石油气发动机(LPG)。
2、按发火方式分:点燃式发动机(如汽油机、气体燃料发动机)SI;压燃式发动机(如柴油机)CI。
3、按工作循环的冲程数分:四冲程发动机;二冲程发动机。
4、按冷却方式分:水冷发动机;风冷发动机。
5、按进气方式分:自然吸气式发动机(非增压式发动机);强制吸气式(增压式发动机)。
6、按气缸数分:单缸发动机;多缸发动机
7、按气缸排列方式分:单列发动机:直立式发动机、平卧式发动机;双列发动机:V型发动机、水平对
置式发动机
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。在作功行程中,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。
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。
燃料供给系统
汽油机燃料供给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;柴油机燃料供给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。
润滑系统
润滑系的功用是向作相对运动的零件
表
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面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。并对零件表面进行清洗和冷却。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。
冷却系统
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,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。
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。
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、燃料供给系、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、燃料供给系、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。
四冲程柴油机的结构与四冲程汽油机的结构主要区别在于
(1)柴油机没有点火系,气缸盖上火花塞的位置被喷油器代替,高压导线被高压油管代替。...
(2)柴油机燃料供给系统不同于汽油机:柴油机有高压喷油泵、喷油器,由喷油泵凸轮轴上的凸轮驱动
产生高压燃油,喷油泵总成中的输油泵类似于化油器式汽油机上的汽油泵,作用是克服燃油流动阻力,但化油器式汽油机上的汽油泵由配气凸轮轴上的偏心凸轮驱动,现代电喷汽油机上的汽油泵是电动汽油泵。...
(3)化油器式汽油机上的进、排气歧管布置于发动机一侧,便于加热进气管,促使燃油雾化,而柴油机
上的进、排气歧管全都部置于发动机异侧,以免进气受到加热,减少进气量,降低发动机功率。
发动机的常用术语
上止点(TDC—Top Dead of Center):活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点(BDC—Bottom Dead of center):活塞顶离曲轴中心最近处。
活塞行程S:上、下止点之间的距离
气缸工作容积V h:活塞从上止点到下止点所扫过的容积(气缸排量)
燃烧室容积V C:活塞在上止点时,活塞顶上方的气缸容积(或气缸最小容积)
气缸总容积Va :活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。显而易见,气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和,即Va=Vc+Vh。
发动机工作容积V L:多缸发动机各气缸工作容积的总和(发动机排量)
压缩比ε:它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值,即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。它表示了气体的压缩程度,
工作循环Cycle:每一个工作循环包括进气、压缩Compress 、作功Work和排气Exhaust过程,即完成进气Intake 、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。
四行程发动机:完成一个工作循环,曲轴转两圈(720°),活塞上下往复运动四次
二行程发动机:完成一个工作循环,曲轴转一圈(360°),活塞上下往复运动两次
柴油机与汽油机工作原理的不同点
1、着火方式不同:汽油机是点燃式,柴油机是压燃式;
2、可燃混合气形成方式不同:汽油机是气缸外部化油器内均匀混合(传统化油器式和现代轿车进气管内
电控汽油喷射式),柴油机是气缸内部燃烧室内不均匀混合;(均匀性体现在燃料的蒸发性、混合气形成时间的长短)
3、发动机功率调节方式不同:汽油机是通过调节节气门开度的大小改变可燃混合气的数量而改变发动机
功率的大小,属“量”的调节;柴油机是通过改变喷油泵每循环的供油量即改变每循环喷入气缸内的燃油量,从而改变可燃混合气的浓度而改变发动机功率的大小,属“质”的调节。
柴油机与汽油机性能比较
汽油机具有转速高(轿车高达5000~6000 r/min)、质量小、工作柔和、起动容易、制造成本低和维修方便等优点,不足之处是燃油消耗率较高,燃油经济性较差,适用于轿车型乘做人员车辆;
柴油机燃油消耗率较汽油机低30%左右,且柴油价格低,所以燃油经济性好,而且输出扭矩较大,但冷起动困难、工作粗暴、工作转速较低(一般4000r/min以下)、制造成本高、维修困难,适用于运输型汽车。
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