發(fā)動機(jī)基本知識

1、12、發(fā)動機(jī)基本知識(1 )發(fā)動機(jī)的分類和基本構(gòu)造: 分類內(nèi)燃機(jī)的分類方法很多，按照不同的分類方法可以把內(nèi)燃機(jī) 分成不同的類型，下面讓我們來看看內(nèi)燃機(jī)是怎樣分類的。(1) 按照所用燃料分類內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(jī)和柴油機(jī)(圖1-1)。使用汽油為燃料的內(nèi)燃 機(jī)稱為汽油機(jī)；使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點；汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制圖1-1造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì) 性能和排放性能都比汽油機(jī)好-WORD格式-可編輯-(2) 按照行程分類內(nèi)燃機(jī)按照完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)和二行程內(nèi)燃機(jī) (圖 1-2 )

2、。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720 ° )，活塞在氣缸內(nèi) 上下往復(fù)運動四個行程， 完成一個工作循環(huán)的 內(nèi)燃機(jī)稱為四行程內(nèi)燃機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一圈圖 1-2(360 ° )，活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動兩個行程，完成一個工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。(3) 按照冷卻方式分類內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動機(jī)(圖1-3)。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)丙圖1-3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)動機(jī)冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣

3、泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)(4) 按照氣缸數(shù)目分類內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機(jī)和多缸發(fā)動機(jī)(圖1-4)。僅有一個氣缸的發(fā) 動機(jī)稱為單缸發(fā)動機(jī)；有兩個以上氣缸的發(fā)動 機(jī)稱為多缸發(fā)動機(jī)。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機(jī)。圖1-4現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動 機(jī)。(5) 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(圖1-5)。單列式發(fā)動機(jī)的各個氣 高度，有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平缸排成一列，一般是垂直布置的， 但為了降低圖1-5的；雙列式發(fā)動機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間圖1-6的夾角180 ° （般為90 &#

4、176; ）稱為V型發(fā)動 機(jī)，若兩列之間的夾角=180 °稱為對置式發(fā) 動機(jī)。（6）按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣（非增壓）式發(fā)動機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣（增壓式）發(fā)動機(jī)（圖1-6） o汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式的。 基本構(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)；無論是四行程發(fā)動機(jī)，還是二行程發(fā)動機(jī)；無論是單缸發(fā)動機(jī)， 還是多缸發(fā)動機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下 一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)（圖1-7）曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能

5、量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機(jī)體組、活塞連 桿組和曲軸飛輪組等組成。 在作功行程中，活 塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運動，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動， 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)運動轉(zhuǎn)化成活塞的直 線運動。圖1-7配氣機(jī)構(gòu)（圖1-8） 配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作順序和 工作過程，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門， 使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸，并使廢氣從氣圖1-8缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳 動組和氣門驅(qū)動組組成。（3）燃料供給系統(tǒng)（圖1-9 ）汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的要求，配

6、制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴油和空氣 分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。潤滑系統(tǒng)（圖1-10）潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸 送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小圖1-9摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損。并對零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機(jī)油圖 1-10泵、機(jī)油濾清器和一些閥門等組成冷卻系統(tǒng)（圖1-11）冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度狀 態(tài)下工作。水冷發(fā)動機(jī)的冷卻系通常由冷卻水 套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等組成。圖 1

7、-11點火系統(tǒng)（圖1-12）在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花 點燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花 塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火 花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點火 系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、 點火線圈和火花塞等組成。圖 1-12圖 1-13起動系統(tǒng)（圖1-13 ）要使發(fā)動機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須 先用外力轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運 動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動 活塞向下運動使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)才能自行運 轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動進(jìn)行。因此，曲軸在外 力作用下開始轉(zhuǎn)動到發(fā)動機(jī)開始自動地怠速 運轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動機(jī)的起動。完成起動 過

8、程所需的裝置，稱為發(fā)動機(jī)的起動系。汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿 機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和 起動系組成；柴油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由 曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和 起動系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點火系。 發(fā)動機(jī)常用術(shù)語常用術(shù)語及釋義: 上止點：活塞在氣缸里做往復(fù)直線運動時，當(dāng)活塞向上運動 到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位 置，稱為上止點。下止點：活塞在氣缸里做往復(fù)直線運動時，當(dāng)活塞向下運動 到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位 置，稱為下止點?；钊谐蹋夯钊麖囊粋€止點運動到另一

9、止點的距離，即上、下止點之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對應(yīng)一個活塞行程，曲軸旋180 °。曲柄半徑：曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通?；钊谐虨榍霃降?2倍，即s=2R。氣缸工作容積：活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的 容積，稱為氣缸工作容積。燃燒室容積：活塞位于上止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容 積稱為燃燒室容積。氣缸總?cè)莘e：活塞位于下止點時，其頂部與氣缸蓋之間的容 積稱為氣缸總?cè)莘e。氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和 發(fā)動機(jī)排量：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。壓縮比：壓縮比是發(fā)動機(jī)中一個非常重要的概念，壓縮比

10、表 示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后 的容積之比，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。通常汽油機(jī)的壓縮比為 6 10，柴油機(jī)的壓縮比較高，一般為 16 22。工作循環(huán)：每一個工作循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣過程，即完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣4個過程叫一個工作循環(huán)。發(fā)動機(jī)的編號規(guī)則為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)(GB725 82)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則中對內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號作了統(tǒng)一規(guī)定。內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號內(nèi)燃機(jī)名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)型號由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組成。內(nèi)燃機(jī)型號由以下四部分組成：.首部：為產(chǎn)品系

11、列符號和換代標(biāo)志符號，由制造廠根 據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準(zhǔn)。.中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和 缸徑符號等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母 表示。.尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū) 分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。內(nèi)燃機(jī)型號的排列順序及符號所代表的意義規(guī)定如下：系列霽號換代標(biāo)志缶I數(shù)哥號中制缶I徑符號（以乓缸直輕的nw數(shù)表詢.可部尾部區(qū)分苻號行程符號E表恭二行程，回行程無符號氣擊I排列泥式蔚號符導(dǎo)鬲號直列單缸恥列V甘型F平肘型結(jié)構(gòu)特征礙尋符號結(jié)構(gòu)特征無待號FN礙氣冷卻S屮孚頭式0可倒轉(zhuǎn)言 岳換向Z増壓用逸特征符礙用途無符號邇坤型TQMG工程

12、血J鐵髓機(jī)車D掠電機(jī)粗C服用主機(jī) 右機(jī)基本型船用主機(jī) 左機(jī)基本型型號編制舉例(1)汽油機(jī)1E65F ：表示單缸， 二行程， 缸徑 65mm ， 風(fēng)冷通用型4100Q ：表示四缸，四行程，缸徑 100mm ，水冷車用4100Q-4 ：表示四缸，四行程，缸徑 100mm ，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品CA6102 ：表示六缸，四行程，缸徑 102mm ，水冷通用型， CA 表示系列符號8V100 ：表示八缸，四行程、缸徑 100mm ，V型，水冷通用型TJ376Q ：表示三缸， 四行程， 缸徑 76mm ， 水冷車用， TJ 表示系列符號CA488 ：表示四缸， 四行程， 缸徑 88mm ， 水冷通用

13、型， CA 表示系列符號(2)柴油機(jī)195 ： 表示單缸，四行程，缸徑 95mm ， 水冷通用型165F ： 表示單缸，四行程，缸徑 65mm ， 風(fēng)冷通用型水冷495Q ： 表示四缸，四行程，缸徑 95mm ， 車用水冷6135Q ：表示六缸，四行程，缸徑 135mm ，車用水冷X4105 ：表示四缸，四行程，缸徑 105mm ， 通用型， X 表示系列代號四行程柴油機(jī)的工作原理四行程柴油機(jī)（圖 1 ）和四行程汽油機(jī)的工作過程相同，每 一個工作循環(huán)同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個行程， 但由于柴油機(jī)使用的燃料是柴油，柴油與汽油有較大的差 別，柴油粘度大，不易蒸發(fā)，自燃溫度低，故可燃混合氣的

14、 形成，著火方式，燃燒過程以及氣體溫度壓力的變化都和汽 油機(jī)不同，下面主要分析一下柴油機(jī)和汽油機(jī)在工作過程中的不同點。四行程柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中所不同的是柴油機(jī)吸入氣缸 的是純空氣而不是可燃混合氣，在進(jìn)氣通道中沒有化油器， 進(jìn)氣阻力小，進(jìn)氣終了時氣體壓力略高于汽油機(jī)而氣體溫度 略低于汽油機(jī)。進(jìn)氣終了時氣體壓力約為0.07850.0932MPa ，氣體溫度約為 300370K。壓縮行程壓縮的也是純空氣，在壓縮行程接近上止點時， 噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，柴油和空氣在氣缸內(nèi) 形成可燃混合氣并著火燃燒。柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)的壓 縮比大很多（一般為1622），壓縮終了時氣體溫度和壓力都 比汽油

15、機(jī)高，大大超過了柴油機(jī)的自燃溫度。壓縮終了時， 氣體壓力約為 3.54.5MPa，氣體溫度約為 7501000K , 柴油機(jī)是壓縮后自燃著火的，不需要點火，故柴油機(jī)又稱為 壓燃機(jī)。柴油噴入氣缸后， 在很短的時間內(nèi)與空氣混合后便立即著 火燃燒，柴油機(jī)的可燃混合氣是在氣缸內(nèi)部形成的，而不象 汽油機(jī)那樣，混合氣主要是在氣缸外部的化油器中形成的。 柴油機(jī)燃燒過程中氣缸內(nèi)出現(xiàn)的最高壓力要比汽油機(jī)高得 多，可高達(dá) 6 9MPa ，最高溫度也可高達(dá) 2000 2500K 。 作功終了時，氣體壓力約為 0.20.4MPa ，氣體溫度約為 1200 1500K 。柴油機(jī)的排氣行程和汽油機(jī)一樣， 廢氣同樣經(jīng)排氣管

16、排入 到大氣中去，排氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力約為 0.105 0.125MPa ，氣體溫度約為 800 1000K 。柴油機(jī)與汽油機(jī)比較，柴油機(jī)的壓縮比高， 熱效率高，燃 油消耗率低，同時柴油價格較低，因此，柴油機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì) 性能好，而且柴油機(jī)的排氣污染少，排放性能較好。但它的 主要缺點是轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量大，噪聲大，振動大，制造和維修費用高。在其發(fā)展過程中，柴油機(jī)不斷發(fā)揚其優(yōu)點，克服缺 點，提高速度，有望得到更廣泛地應(yīng)用。三大偶件什么是三大偶件柱塞副、出油閥和噴油嘴偶件是柴油機(jī)的三大精密偶 件。其技巧狀態(tài)直接影響柴油機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。維持三 大精密偶件始終處于良好的技巧狀態(tài)，是應(yīng)用保養(yǎng)的一項首

17、要內(nèi)容。三大精密偶件的正常應(yīng)用壽命一般為 2 500 h 以上。但 據(jù)調(diào)查，應(yīng)用壽命超過 1 500 h 者了了無幾，一般多在 500 h 左右，有的甚至只應(yīng)用幾十小時。除制造質(zhì)量和保管 欠妥帖原因之外，以亂拆亂卸、清洗不當(dāng)、應(yīng)用劣質(zhì)燃油等 造成三大偶件毀壞的原因為多見。燃油質(zhì)量低劣或用油不清潔應(yīng)用劣質(zhì)燃油（煤油和機(jī) 油、柴油混雜油等） ，其潤滑性能、密封性能以及粘度不能 滿足應(yīng)用要求，均會引起噴油泵泵油壓力不足、磨損加劇和 噴油嘴積炭等故障。此外，燃油未經(jīng)凈化處理，應(yīng)用的加油 工具不清潔、 燃油濾清裝置毀壞， 密封圈漏裝、 錯裝或毀壞， 拆除濾芯，以使油路“暢通”等差錯做法，都會使三大精密

18、偶件應(yīng)用壽命縮短。三大偶件的作用1、噴油泵柱塞偶件作用為調(diào)節(jié)外套改變油量，把低壓柴油升壓。2、出油閥偶件作用為使高壓油管內(nèi)柴油保持一定壓力，防止柴油倒流，促使柱塞偶件柴油升壓后和噴油后對油路的影響，減小波動。3、噴油嘴偶件作用為及時地開啟或關(guān)閉向氣缸內(nèi)噴入柴油或停止噴入，促使柴油按柴油機(jī) 要求霧化。這三個偶件也是柴油機(jī)加工最精密的部件。噴油嘴偶件噴油中將燃油霧化，并分布在燃燒室內(nèi)與空氣混合的部件。它主要由噴油嘴和噴油器體組成。它在缸蓋上的安裝位置與角度取決于燃燒室的設(shè)計。噴油器的噴霧特性包括霧化粒度、油霧分布、油束方向、射程和擴(kuò)散錐角等。這些特性應(yīng)符合柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)的要求，以使混合氣形成和燃燒

19、完 善，并獲得較高的功率和熱效率。噴油器分為開式和閉式兩 種。開式噴油器結(jié)構(gòu)簡單，但霧化不良，很少被采用。閉式 噴油器廣泛應(yīng)用在各種柴油機(jī)上。噴油器噴油嘴由針閥和針閥體這一對精密偶件組成。調(diào)壓彈簧 將針閥緊壓在針閥體上，使之呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)噴油泵開始壓 油，油路內(nèi)產(chǎn)生高壓波，并以聲速由噴油泵端向噴油嘴端傳 播。油壓作用到針閥的上錐面上，克服彈簧力使針閥升起， 從而使燃油流進(jìn)壓力室經(jīng)噴孔噴出。油泵一旦停止供油，油 壓下降，在彈簧力作用下針閥當(dāng)即關(guān)閉。調(diào)整彈簧的松緊可 以改變噴油器開啟壓力。噴油器按頭部形狀分為孔式、軸針式和節(jié)流式。 4 孔以 下的噴油器用于半開式燃燒室(見柴油機(jī)) ；孔數(shù)更多的噴

20、油器大多用于開式燃燒室。這種噴油器每孔可噴出錐角不 大、射程較長的油束。孔數(shù)、孔徑和孔壁厚度對噴霧特性有 影響，依柴油機(jī)機(jī)型而定。軸針式噴油器用于渦流室、預(yù)燃 室等分隔式燃燒室和復(fù)合式燃燒室中。針閥頭部的軸針穿過 噴孔，形成環(huán)形噴射通路，能使噴出的油霧呈空心錐狀。節(jié) 流式與軸針式類似，只是靠改變軸針形狀使針閥上升時形成 節(jié)流，借以改變噴油規(guī)律，使柴油機(jī)工作柔和。噴油器嘴端與燃?xì)饨佑|，溫度很高。強(qiáng)化的柴油機(jī)常用 長型噴油嘴，使針閥與針閥體的精密配合部分距燃燒室遠(yuǎn) 些，以免這對偶件受熱膨脹變形，發(fā)生卡滯。大型高強(qiáng)化柴 油機(jī)采用冷卻式噴油嘴。 另有一種鉛筆式噴油器， 尺寸較小， 既便于在缸蓋上布置，

21、又與燃?xì)饨佑|少，適用于小型高速柴 油機(jī)。柱塞偶件與出油閥偶件柱塞泵的泵油機(jī)構(gòu)包括兩套精密偶件：柱塞( plunger ) + 柱塞套 (barrel) 構(gòu)成柱塞偶件 (plunger andbarrel assembly) (圖 1-1 )、出油閥( delivery valve )和出油閥座 (delivery valve seat) 構(gòu)成出油閥偶件 (delivery valve assembly) (圖 1-2 )圖 1-1 圖 1-2柱塞和柱塞套是一對精密偶件， 經(jīng)配對研磨后不能互 換，要求有高的精度和光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙為 0.002 0.003mm。柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過徑向孔、軸向孔與 頂部相通，其目的是改變循環(huán)供油量；柱塞套上制有進(jìn)、回 油孔，均與泵上體內(nèi)低壓油腔相通，柱塞套裝入泵上體后， 應(yīng)用定位螺釘定位。柱塞頭部斜槽的位置不同，改變供油量的方法也不同。出油閥和出油閥座也是一對精密偶件，配對研磨后不能互換，其配合間隙為 0.01mm出油閥是一個單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐 面與閥座嚴(yán)密配合，其作用是在停供時，將高壓油管與柱塞 上端空腔隔絕，防止高壓油管內(nèi)的油倒流入噴油泵內(nèi)。出油閥的下部呈十字?jǐn)嗝?，既能?dǎo)向，又能通過柴油。 出油閥的錐面下有一個小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用 是在供油終了時，使高壓油管內(nèi)的油壓迅速下