場(chǎng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)

目前在場(chǎng)（廠）內(nèi)專(zhuān)用機(jī)動(dòng)車(chē)輛上廣泛使用的動(dòng)力裝置主要有兩種：一是內(nèi)燃機(jī)；二是電動(dòng)機(jī)。

一、傳統(tǒng)工業(yè)用內(nèi)燃磯

內(nèi)燃機(jī)是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的一利I,其特點(diǎn)是燃料宜接在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒。燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)外部燃燒的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為外燃機(jī)，如蒸氣機(jī)、

氣輪機(jī)等等。內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)相比，具有熱效率高、體積小、起動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用在各種場(chǎng)（廠）內(nèi)專(zhuān)用機(jī)動(dòng)車(chē)輛上。

（一）內(nèi)燃機(jī)的分類(lèi)及組成

按燃料不同可分為汽油機(jī)（化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)）、柴油機(jī)（壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)）、天然氣機(jī)及甲醇、乙醇、液化石酒氣等代用燃料發(fā)動(dòng)

機(jī)：

按活塞運(yùn)動(dòng)方式可分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)：

按冷卻方式可分為水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣冷卻式（風(fēng)冷式）發(fā)動(dòng)機(jī)：

按工作循環(huán)可分為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：

按氣缸數(shù)目可分為單缸和多翻兩類(lèi)；

按排列方式可分為直到立式、直列臥式、V型、對(duì)置氣缸式、X型、星型和對(duì)動(dòng)活塞式等幾科；

按進(jìn)氣方式可分為非增壓（自然吸氣）與增壓內(nèi)燃機(jī)；

按額定轉(zhuǎn)速可分為:高速（1000r/min以上）、中速（600?1000r/min）、低速（600r/min以下）內(nèi)燃機(jī)。

盡管內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但任何?臺(tái)內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)必須完成進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過(guò)程。為歸，需要各結(jié)構(gòu)、系

統(tǒng)協(xié)調(diào)工作以保證內(nèi)燃機(jī)工作的可靠。

（二）內(nèi)燃機(jī)的基本術(shù)語(yǔ)

1.工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能都必需經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣這樣一個(gè)連續(xù)過(guò)程，稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作

循環(huán)。圖2.1為單缸內(nèi)燃機(jī)示意圖。

7怖,

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圖21單缸內(nèi)燃機(jī)示意圖

1.進(jìn)氣門(mén)2.排氣門(mén)3.氣缸

4.活塞5.連桿6.曲軸中心7.曲軸

2.缸徑氣缸的宜徑（mm）。

3.上止點(diǎn)活塞頂部距離曲軸中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)，即活塞最高位置。

4.下止點(diǎn)活塞頂部距離曲軸中心的最近點(diǎn)，即活塞最低位置。

5.活塞行程（沖程）活塞上、卜.止點(diǎn)之間的距離（mm）0

6.汽缸工作容積活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的氣缸容積。

7.發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積（發(fā)動(dòng)機(jī)排量）多缸發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和。

8.滋燒室容積活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的氣缸容積。

9.氣缸總?cè)莘e活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的全部氣缸容積，其值等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和。

10.壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。

（三）內(nèi)燃機(jī)工作原理

一般把完成?次吸氣、壓縮、作功和排氣的過(guò)程稱(chēng)為內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。對(duì)于活塞式內(nèi)燃機(jī)，活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次完

成一個(gè)工作循環(huán)的，稱(chēng)為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)二次完成一個(gè)工作循環(huán)的，則稱(chēng)為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)以四沖程汽油機(jī)

為例說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)工作原理。其工作原理如圖2.2。

圖2.2四沖程汽汕機(jī)工作原理

1.進(jìn)氣門(mén)2.排氣門(mén)

進(jìn)氣沖程如圖2.2a,活塞通過(guò)曲柄和連桿，依靠飛輪的慣性從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞上

方的容積不斷增大，氣缸中壓力降到低于大氣壓力，在氣缸中產(chǎn)生吸力，可燃混合氣（按一定比例的汽油與空氣混合物）從化油器經(jīng)

過(guò)進(jìn)氣門(mén)被吸入氣缸。

壓縮沖程如圖2.2b,在進(jìn)氣沖程終了以后，進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉，仍靠飛輪的慣性，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸容積逐漸

減小，可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮，使其溫度和壓力同時(shí)上升。

作功沖程如圖2.2c,在壓縮沖程末期，活塞將要到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣。氣缸內(nèi)溫度和

壓力急劇升高推動(dòng)活塞下移，從而通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)外輸出動(dòng)力。進(jìn)、排氣門(mén)繼續(xù)保持關(guān)閉。

排氣沖程如圖2.2d,在飛輪的慣性作用下，活塞再次從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，把作功后的廢氣經(jīng)排氣門(mén)、排氣管和消聲器排入

大氣中。此沖程中，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)。

以上四個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)后，曲軸依靠飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述四個(gè)沖程又重復(fù)進(jìn)行，周而復(fù)始地不斷運(yùn)轉(zhuǎn)

并輸出功率。

柴油機(jī)的燃料是柴油，粘度比汽油大，不易揮發(fā)，而其自燃溫度卻低于汽油，可燃混合氣的形成是在氣缸內(nèi)部，混合氣不是靠電

火花點(diǎn)燃，而是靠自身溫度的升高，達(dá)到自燃，又稱(chēng)壓燃，必須采用比汽油機(jī)大的壓縮比。

<pq>內(nèi)燃機(jī)的主要性能指標(biāo)（以動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性表示）以卜.介紹三種主要性能指標(biāo)。

1.有效扭矩

內(nèi)燃機(jī)飛輪上對(duì)外輸出的扭矩，稱(chēng)為有效扭矩。它是指燃料作功所產(chǎn)生的力，除了克服各部分摩擦阻力和驅(qū)動(dòng)各輔助裝置（水泵、

油泵、風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)等）之外，最后在飛輪上可以供給外界使用的扭矩。單位：牛頓?米（=0.102千克力?米）。

2.有效功率

內(nèi)燃機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外所作的功，稱(chēng)為有效功率。單位：干瓦（=1.36馬力）。

我國(guó)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的不同用途規(guī)定有四種標(biāo)定功率，其名稱(chēng)、定義和主要用途如F：

（1）15min功率：為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min的最大有效功率。適用于汽車(chē)、摩托車(chē)等用途內(nèi)燃機(jī)的功率標(biāo)定。

（2）lh功率：為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)lh的最大有效功率。適用于叉車(chē)、工業(yè)用拖拉機(jī)、工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)左、船舶等用途內(nèi)燃

機(jī)的功率標(biāo)定。

（3）12h功率：為內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12h的最大有效功率。適用于農(nóng)業(yè)用拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)排灌、內(nèi)燃機(jī)車(chē)、內(nèi)河船舶等用途內(nèi)燃

機(jī)的功率標(biāo)定。

（4）持續(xù)功率：為內(nèi)燃機(jī)允許長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。適用于船舶、電站等。

3.有效燃料消耗率

內(nèi)燃機(jī)每發(fā)出一千瓦有效功率，在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃料量（克），稱(chēng)為有效燃料消耗率（簡(jiǎn)稱(chēng)油耗），單位為克/千瓦?小時(shí)（1

克/千瓦?小時(shí)=0.736克/馬力?小時(shí)）。

（五）內(nèi)燃機(jī)的總體構(gòu)造

內(nèi)燃機(jī)的基本原理相似，基本結(jié)構(gòu)大同小異。汽油機(jī)通常由兩大機(jī)構(gòu)五個(gè)系統(tǒng)組成，即機(jī)體-曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給

系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)。如圖2.3（a）。柴油機(jī)由兩大機(jī)構(gòu)四個(gè)系統(tǒng)組成，因所用的柴油與汽油不同，混

合氣形成和點(diǎn)燃方式不同，沒(méi)有點(diǎn)火系統(tǒng)，沒(méi)有化油器、分電器、火花塞，而另設(shè)噴油泵和噴氣器等，如圖2.3（b）

圖2.3內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

（1）汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)（2）柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)

1.機(jī)體一曲柄連桿機(jī)兩

是內(nèi)燃機(jī)的主要組成部分。其功用是：將燃料在氣缸內(nèi)燃燒放出的熱能變?yōu)闄C(jī)械能，即將活塞承受的爆發(fā)壓力，通過(guò)活塞銷(xiāo)、曲

柄等傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)體一曲柄連桿機(jī)構(gòu)由以下三部分組成：

<1）機(jī)體組通常由氣缸體、氣缸墊、氣缸蓋和油底殼組成（圖2.4）.機(jī)體構(gòu)成了內(nèi)燃機(jī)的骨架，在機(jī)體內(nèi)外安裝著內(nèi)燃機(jī)所

有主要的零部件和附件。

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<2）活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿機(jī)構(gòu)組成?；钊▓D2.5）的功用是承受氣缸內(nèi)的工作氣體的壓力，并將該力

通過(guò)活塞銷(xiāo)、連桿等部件傳給曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)?；钊旧峡煞譃轫敳俊㈩^部和裙部等三部分。連桿（圖2.6）的功用是將活塞承

受的力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

圖2.5活塞結(jié)構(gòu)

<a）全剖；（b）軸側(cè)局部剖視圖

1.活塞頂：2.活塞頭：3.活塞環(huán)；4.活塞銷(xiāo)座：5.活塞銷(xiāo)：

6活塞銷(xiāo)鎖環(huán)：7活塞裙：R加強(qiáng)筋：9環(huán)槽

（3）曲軸飛輪組（圖2.7）曲軸的功用是承受連桿傳來(lái)的力，并將其變?yōu)樾D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)飛輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的傳動(dòng)系，同時(shí)還驅(qū)

動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)及其它輔助裝置。飛輪的功用是將在作功沖程中輸入曲軸動(dòng)能的一部分儲(chǔ)存起來(lái)，用以克服其它沖程中的阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)

運(yùn)轉(zhuǎn)平稔，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)短時(shí)期的超負(fù)荷工作能力。另外，飛輪又是離合器的主動(dòng)件。

2.配氣機(jī)構(gòu)

配氣機(jī)構(gòu)的功用是：按發(fā)動(dòng)機(jī)每一氣缸的工作循環(huán)和點(diǎn)火次序，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門(mén)，使新鮮可燃混合氣（汽油

機(jī)）或空氣（柴油機(jī)）及時(shí)進(jìn)入氣缸，燃燒后的廢氣及時(shí)從氣缸內(nèi)排出。

配氣機(jī)構(gòu)由氣門(mén)組和氣門(mén)傳動(dòng)組組成。

按氣門(mén)的安裝位置，配氣機(jī)構(gòu)可分為頂置氣門(mén)式和側(cè)置氣門(mén)式兩種基本形式。

（1）頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)（圖2.8）

頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)具有進(jìn)、排氣路線短，氣流阻力小，氣門(mén)升程大等優(yōu)點(diǎn)。因此，目前在車(chē)用汽油機(jī)和柴泊機(jī)上得到了廣泛應(yīng)

用。

（2）側(cè)置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)（圖2.9）

側(cè)置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是進(jìn)、排氣門(mén)都安裝在氣缸體的一側(cè)。

052。色宣rrjxcner區(qū)向

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3.內(nèi)燃機(jī)燃料供給系統(tǒng)

（1）柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)（圖2.10）

其功用是：

1）按氣缸工作順序與不同工況，將燃汨加壓，在適當(dāng)時(shí)刻，以適應(yīng)的油來(lái)噴入燃燒室，形成霧狀或油膜，并與空氣混合成可燃混

合氣。

2）濾去燃油內(nèi)的機(jī)械雜質(zhì)與塵土。

3）儲(chǔ)存一定容量的燃油，保證車(chē)輛行駛所需的最大路程或工作時(shí)間。

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E2.10柴油機(jī)燃油供給去烷

1,柴油布，2.?>.??:，工油超油4,低壓油管：

6.得速88,4國(guó)油弼，？.*：油泵，8.吃油我nmg節(jié)器，

9.芯E5成，，11.jenaSHTM

（2）汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)（圖2.11）

其功用是：按發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況要求，配置出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣供入氣缸，并將燃燒后的廢氣排到大氣中去。由以下裝

置.組成：

-汽油供給裝置：

-空氣供給裝置：

-可燃混合氣形成裝置：

-可燃混合氣供給和廢氣排H裝置：

ffl2.ll汽油畿油供給系維

1.農(nóng)聯(lián)；2瞥優(yōu)懦;3.OS；4.矛頓管;

5.推氣成品6.柞氣的7?自油泉一代曲揖請(qǐng)?zhí)Э偳?/p>

8用柒9.酒音樂(lè)10.代曲軸

<3）電噴汽油機(jī)

化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)因其不能滿(mǎn)足要求越來(lái)越高的發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)以及動(dòng)力性和競(jìng)技性方面的需求，已被電子控制汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)

（電噴汽油機(jī)）所取代。

電噴汽油機(jī)用電腦精確控制空燃比和點(diǎn)火提前角，在任何工況卜.都能獲得最佳空燃比的混合氣和最佳點(diǎn)火提前角。另外，在結(jié)構(gòu)

上取消了化油器，各缸的噴油器把霧化良好的汽油直接噴射在進(jìn)氣管內(nèi)，使混合氣的各缸分配均勻性變好。降低了排氣污染，提高了

動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

電噴系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。由電子控制單元，燃油控制單元和進(jìn)氣單元構(gòu)成。

4.內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn)燃的，為此在汽油機(jī)的氣翻蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按

時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱(chēng)為點(diǎn)火系，點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞組成。它按氣缸點(diǎn)

火次序定時(shí)地向火花塞提供足夠能量的高壓電，使火花塞電極間產(chǎn)生火花，從而點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)被壓縮的可燃混合氣。

5.內(nèi)魅機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)（圖213）

其功用是：將機(jī)油不斷供給到發(fā)動(dòng)機(jī)各零件的摩擦表面上，以減少摩擦磨強(qiáng)，并帶走磨屑等雜質(zhì)，清潔和冷卻摩擦表面，提高氣

缸的密封性和耐磨性。

潤(rùn)滑系的組成：

-機(jī)油供給裝置；

-機(jī)油濾清裝置：

?機(jī)油散熱器和機(jī)油壓力表

8213內(nèi)提取問(wèn)*軍就

“11ItIt*0?

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，油底殼內(nèi)的機(jī)油從機(jī)油泵壓送出來(lái)后，分兩路循環(huán)：一路（很少一部分機(jī)油）進(jìn)入細(xì)濾器，經(jīng)濾清后又流回油底

殼，另一路（絕大部分機(jī)油）進(jìn)入粗濾器，經(jīng)濾清后，由主油道分配到各摩擦表面。詳細(xì)循環(huán)路線見(jiàn)圖2.14。

6.內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)（圖2.15）

其功用是：將在高溫條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)零件的熱量散發(fā)到大氣中去，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)能在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。

水冷系的組成是：風(fēng)扇、百葉窗、散熱器、風(fēng)扇帶、水泵、水套、分水管、節(jié)溫器和水溫表。

（22.15水冷系

l.SHS；Mtt耳卷*:4.尺扇；S水系；&

7.內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)

起動(dòng)系統(tǒng)一段由起動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制裝置組成。用來(lái)使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

電動(dòng)機(jī)的功用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，并傳至發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。起動(dòng)機(jī)由串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、傳

動(dòng)裝置和操作控制裝置三部分組成，如圖2.16所示。

圖2.16起動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

（六）內(nèi)燃機(jī)的特性

1.一般工業(yè)內(nèi)燃車(chē)的內(nèi)燃機(jī)的特性

（1）汽油機(jī)的外特性曲線（見(jiàn)圖2.17）汽油機(jī)在節(jié)氣門(mén)開(kāi)度不變的情況下，其轉(zhuǎn)矩、功率、燃油消耗率等隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱(chēng)

為速度特性。

圖2.17汽油機(jī)外特性曲線

（2）柴油機(jī)的外特性和調(diào)速特性曲線（見(jiàn)圖2.18）

柴油機(jī)的原始速度特性與汽油機(jī)相似，只是更平直一些。為了提高柴油機(jī)工作的穩(wěn)定性，防止熄火，通常安裝調(diào)速器，這時(shí)的特

性稱(chēng)為調(diào)速特性。

安裝離心式全程調(diào)速器的柴油機(jī)的調(diào)速特性變得很“硬”，在調(diào)速區(qū)間轉(zhuǎn)速非常穩(wěn)定。

（a）外特性曲線（b）調(diào)速特性曲線

圖2.18柴油機(jī)的外特性和調(diào)速特性曲線

（3）內(nèi)燃機(jī)的工作情況

內(nèi)燃機(jī)的外特性曲線中轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的變化不大，功率在一定范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)速成正比，比油耗（每千瓦每小時(shí)所消耗的燃油克數(shù)）在

一個(gè)中等轉(zhuǎn)速下最低。外特性曲線上的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速點(diǎn)（怠速），經(jīng)濟(jì)油耗點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，最大功率點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)速

點(diǎn)。

內(nèi)燃機(jī)的使用范圍應(yīng)在其最大轉(zhuǎn)矩與最大功率轉(zhuǎn)速之間為好，這時(shí)的比油耗比較低。

外特性以下部分是汽油機(jī)的工作區(qū)域，其中的每一個(gè)點(diǎn)，代表一種工作狀態(tài)。汽油機(jī)的每一個(gè)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，都有一條特性曲線與

之對(duì)應(yīng)，其形狀與外特性曲線相仿，稱(chēng)為部分特性，見(jiàn)圖2.19。

內(nèi)燃機(jī)的原始特性很軟，也就是運(yùn)轉(zhuǎn)阻力的微小變化會(huì)引起很大的轉(zhuǎn)速變化。

反映在駕駛操作上就是要不斷地根據(jù)道路情況調(diào)整節(jié)氣門(mén)開(kāi)?度（即油門(mén)的大?。?，以便適應(yīng)不同的道路阻力，避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

豪獻(xiàn)

宜g1今依■我

由于人為對(duì)于節(jié)氣門(mén)的操作，汽油機(jī)在車(chē)輛實(shí)際工作中的特性是一種“人一機(jī)”聯(lián)合特性。

這就要求駕駛員具有一定的操作技術(shù)水平：要根據(jù)道路情況經(jīng)常變換檔位，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下，并充分發(fā)揮其功率：上

坡時(shí)一定要用低速檔，避免發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙；要靠變速器換擋來(lái)調(diào)節(jié)車(chē)速，不要一味地靠節(jié)氣門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)車(chē)速，節(jié)氣門(mén)是用來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)

功率輸出的。為了方便使用，通常汽油機(jī)裝有兩極調(diào)速器，柴油機(jī)裝有全程調(diào)速器。

2.叉車(chē)使用的內(nèi)燃機(jī)的特殊性

由于叉車(chē)在構(gòu)造與工作上的特殊性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有特殊的要求，選用時(shí)需注意。

（1）轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩叉車(chē)的車(chē)速較低，一股最大車(chē)速不超過(guò)20km/h。為了便于傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要選用低速、大轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)，

如圖2.20所示。

圖2.20不同發(fā)動(dòng)機(jī)特性對(duì)比

<2）額定功率

叉車(chē)的工作比較繁重，負(fù)載率比較高，要按lh功率來(lái)選發(fā)動(dòng)機(jī)。各種標(biāo)定功率若未直接給出，可按逐級(jí)折減到上一級(jí)的90%近似

換算,見(jiàn)表2.1。

表2.1四種標(biāo)定功率

標(biāo)定功率15min功率lh功率12h功率持續(xù)功率

典型應(yīng)用汽車(chē)叉車(chē)壺拉機(jī)發(fā)電設(shè)備

功率換算100%90%81%72.9%

<3）散熱問(wèn)題

由于叉車(chē)的構(gòu)造特點(diǎn)，決定了發(fā)動(dòng)機(jī)是后置的，應(yīng)該采用排風(fēng)扇。發(fā)動(dòng)機(jī)一般位于駕駛座卜.方，一些減振、隔熱設(shè)施也會(huì)影響發(fā)

動(dòng)機(jī)散熱。

<4）液壓泵傳動(dòng)

叉年門(mén)架的起升和傾斜采用液壓缸推動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)除了驅(qū)動(dòng)叉化行駛外還要帶動(dòng)液壓系統(tǒng)的液壓泵。解決液壓泵傳動(dòng)問(wèn)題々以下幾

種方案（如圖2.21）.

圖2.21幾種液壓泵的傳動(dòng)方案

1）低速齒輪泵加液壓泵減速器在原發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)爪（對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸）的位置帶動(dòng)一個(gè)速比為1.3?1.5的液壓泵減速器。

2）高速齒輪泵直連選用高速齒輪泵，直接在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)爪處連接，省去一只液壓減速器。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)帶泵與配套的發(fā)動(dòng)機(jī)廠協(xié)商，在發(fā)動(dòng)機(jī)的適當(dāng)部位帶泵。

4）變矩器帶泵液力傳動(dòng)的叉車(chē)可選用帶泵的液力變矩器。

（5）其他問(wèn)題

在選擇汽油機(jī)還是柴油機(jī)時(shí)，往往從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，-一股中噸位和大噸位叉車(chē)多選用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

當(dāng)對(duì)噪聲控制得較嚴(yán)時(shí)，需要選用效果較好的消聲器。

由于叉車(chē)生產(chǎn)的批量較小往往只能借用一些汽車(chē)或工程機(jī)械用的發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)需要特別重視傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或選用，通過(guò)合理的

參數(shù)匹配使其適應(yīng)叉車(chē)的特殊工況。

二、傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)的歷史比較久遠(yuǎn)。1885年特斯拉（Tesla）申請(qǐng)了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)專(zhuān)利。其他形式的電動(dòng)機(jī)原型也幾乎在同一時(shí)期發(fā)明。一百

多年來(lái)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品種類(lèi)、形式也越來(lái)越豐富，電動(dòng)機(jī)技術(shù)在不斷穩(wěn)步、扎實(shí)地改進(jìn)，向前發(fā)展。

電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。

直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，又可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)等。

圖2.22電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)

交流電動(dòng)機(jī)按工作原理，分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。

交流同步電動(dòng)機(jī)可分為凸極式、隱極式電動(dòng)機(jī)；

交流異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又可分為鼠籠式、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。如圖2.22所示。

電動(dòng)機(jī)在叉車(chē)和觀光車(chē)上得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用，主要由于，第一，無(wú)廢氣排放而不污染環(huán)境：第二，能源利用總效率較高，且可

利用剩余的深夜電力獲得電能：第三，振動(dòng)及噪音小。

（一）宜流電動(dòng)機(jī)

場(chǎng)（T）內(nèi)專(zhuān)用機(jī)動(dòng)車(chē)輛廣泛采用的低壓直流電動(dòng)機(jī)除用來(lái)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)外，還分別驅(qū)動(dòng)工作裝置的液壓油泵和動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵等。

1.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程正好相反，結(jié)構(gòu)基本相同，為了說(shuō)明工作原理，首先介紹直流發(fā)電機(jī)。

（1）直流發(fā)電機(jī)的工作原理。

為了闡明其基本工作原理，先將實(shí)際的直流發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)化成圖2.23a所示的物理模型。

現(xiàn)假設(shè)有一原動(dòng)機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速n拖動(dòng)電樞逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，每一導(dǎo)體均有感應(yīng)電勢(shì)，其方向符合右手

定則。用右手定則確定感應(yīng)電勢(shì)的方向，如圖2.23所示。

當(dāng)電樞逆M針?lè)较蛐D(zhuǎn)M，導(dǎo)體和線圈abed的感應(yīng)也勢(shì)將正、負(fù)交替變化，是一個(gè)交流電勢(shì)，如圖2.24所示。

但是，由于換向器的換向作用，電刷A.B之間的電勢(shì)呈方向不變而大小變化的脈振電勢(shì)，如圖2.25實(shí)線所示。如果線圈數(shù)和換向

片數(shù)越多，電刷間的電勢(shì)就越接近直流電勢(shì)從而實(shí)現(xiàn)「將原動(dòng)機(jī)從地上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)輸出的電功率。

圖2.24導(dǎo)線和線圈中感應(yīng)的交流電勢(shì)圖2.25電刷之間的電勢(shì)

2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

若將上述模型作為電動(dòng)機(jī)使用，其電刷A.B接上一直流電源，使電樞線圈中有電流通過(guò)，如圖2.26所示。根據(jù)畢一薩電磁力定律,

載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到電磁力的作用。導(dǎo)體受力的方向用左手?定則確定，如圖2.27所示。這個(gè)力對(duì)轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩。

如果電磁轉(zhuǎn)矩能克服電樞I二的阻力轉(zhuǎn)矩，則電樞便以某一轉(zhuǎn)速n逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

圖2.26直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖圖2.27右手定則確定電磁力的方向

（3）直流電機(jī)的可逆性

從上面對(duì)■直流電機(jī)基本工作原理分析可知，對(duì)于同一臺(tái)直流電機(jī)，在原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)下，可以從電刷輸出直流電勢(shì)，供負(fù)載直流電能,

成為發(fā)電機(jī)。而如果在電機(jī)電刷上接上直流電源?？梢援a(chǎn)生一定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)軸上的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，成為直流電動(dòng)機(jī)。這就是說(shuō),

同一臺(tái)直流電機(jī)在不同的外界條件下，可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。這就是直流電機(jī)的可逆性。

3.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（圖2.28）

宜流電動(dòng)機(jī)主要由靜止部分（定子）和能動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子，通稱(chēng)為電樞）組成。定子用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)和做電機(jī)的機(jī)械支撐；轉(zhuǎn)子是電能、

機(jī)械能變換的樞紐。

圖2.28良質(zhì)電動(dòng)機(jī)的納陶

1.風(fēng)磔；2.帆屋；S.電樞；

8,出淺魚(yú)，9,松向嵌,10潴&

（1）直流電動(dòng)機(jī)的靜止部分

1）主磁極（圖2.29）簡(jiǎn)稱(chēng)主極，作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，以便電樞在此磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)的主磁極

由勵(lì)磁繞組通過(guò)直流電來(lái)建立磁場(chǎng)。只有小電機(jī)的主磁極才用永久磁鐵（稱(chēng)永磁直流電動(dòng)機(jī)）。

2）換向極（圖2.30）又稱(chēng)附加極或間極。其作用是改善直流電機(jī)的換向條件。換向極的數(shù)目一般與主磁極的極數(shù)相等。

SX3)*11佞

卜2我分，

3）機(jī)座一般采用整體機(jī)座。它能起兩方面作用：一方面用來(lái)固定主磁極、換向極和端虛等，并借助于底腳將電機(jī)固定在基礎(chǔ)上;

另一方面也作為電機(jī)磁路的一部分，機(jī)座中有磁通經(jīng)過(guò)的部分稱(chēng)為磁場(chǎng)。

4）電刷裝置（圖2.3"圖2.32）是把直流電壓、直流電流引入或引出的裝置.根據(jù)電流的大小，每一刷桿有幾個(gè)電刷組成電刷

組，電刷組的數(shù)目一般等于主磁極數(shù)目，各電刷組在換向器上的距離是相等的。

圖2.31電刷裝匿圖2.32刷握和電刷

1.電刷2.刷握3.壓緊彈簧4?座圈5刷桿1.刷握2.銅絲辮3.壓緊彈簧4.電刷

<2）直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。

1）電樞鐵心有兩個(gè)作用，?是作為主磁路的主要部分；二是嵌放電驅(qū)繞組。通常采用0.5mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片（圖2.33）

鹿壓而成。圖2.34是直流電機(jī)電樞的裝配圖。

2）電樞統(tǒng)組用來(lái)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和通過(guò)電流，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。

3）換向器作用是把電樞繞組內(nèi)部的交流電動(dòng)勢(shì)用機(jī)械換接的方法轉(zhuǎn)換為電刷間的直流電動(dòng)。勢(shì)。換向器是也許多彼此互相絕緣

的換向片構(gòu)成（圖2.35）

圖2.33電樞鐵心沖片

（a）開(kāi)口槽（b）梨形槽

4.直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)和主要系列

（1）銘牌數(shù)據(jù)（直流電機(jī)的主要額定值）

1）額定功率PN（kW/千瓦）電機(jī)按規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)所能提供的輸出功率。

2）額定電壓UNW伏特）電機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行時(shí)所能承受的電壓。

3）額定電流IN（A/安培）電機(jī)按規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，繞組允許通過(guò)的電流。

4）額定轉(zhuǎn)速nn（r/min轉(zhuǎn)/分）電機(jī)在額定電壓/額定電流和額定功率情況下運(yùn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)。

5.克流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

是指電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，表征轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線。通常把電樞回路沒(méi)有串接外加電阻時(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為固有（或自然）

機(jī)械特性：把電樞回路串接外加電阻，或非額定電壓，或非額定勵(lì)磁電流時(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為人工機(jī)械特性。機(jī)械特性可通過(guò)解折方法

計(jì)算或試驗(yàn)方法得到。立流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性隨勵(lì)磁方式（圖2.26）不同而有很大區(qū)別，如圖2.40所示。

圖2.36直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式

并勵(lì)（他勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，如圖2.37由線1.是一條向下傾斜的直線。

串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，如圖2.37曲線3,是一條非線性曲線?？煽闯霎?dāng)轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速降低；轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增大。這種

也動(dòng)機(jī)可有載起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)。另外，當(dāng)轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，轉(zhuǎn)速很高，會(huì)產(chǎn)生“飛車(chē)”的危險(xiǎn)。因此串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允

許空載運(yùn)行或在很輕的負(fù)荷下運(yùn)行。

串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的特性是可調(diào)的。采用電阻調(diào)節(jié)的方法，電能損失大，故現(xiàn)多用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)，節(jié)約電能。

復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)又分為積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)。如果并勵(lì)與串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組的極性相同，稱(chēng)為積復(fù)勵(lì)，若極性相反，則稱(chēng)為差復(fù)勵(lì)。

積復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性介于他勵(lì)與串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)之間，如圖2.37曲線2所示。它具有串勵(lì)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)我能力

強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而沒(méi)有空載轉(zhuǎn)速很高的缺點(diǎn)。故這種電動(dòng)機(jī)的用途也很廣泛。

（二）交流電動(dòng)機(jī)

交流電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中

受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的，

1.交流電動(dòng)機(jī)的工作原理

交流電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源，所以定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時(shí)電磁

鐵中的電流方向也變，根據(jù)左手定則，線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。交流電動(dòng)機(jī)就是利用這個(gè)道理而工作的。

交流電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的分兩種：

同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，其中異步電動(dòng)機(jī)更常用。

交流同步電動(dòng)機(jī)：

定子通入三相交流電，建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)受定子同步磁場(chǎng)的作用，以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)速的公式：n=60fp（f頻率，一般為50；p磁極對(duì)數(shù)）

交流異步電動(dòng)機(jī)：

以鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)為例：定子通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子，鼠籠式轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)感應(yīng)出電流，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)

體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁力，從而在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上生成電磁轉(zhuǎn)組，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相

同。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度始終低于定子磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。

2.交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（如圖2.39）

圖2.39三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

I-軸承蓋2-端施3-接線盒4-散熱筋5-定子鐵芯6-定子繞組

7-轉(zhuǎn)軸8-轉(zhuǎn)子9-風(fēng)扇10-罩光1：-軸承12-機(jī)座

（1）定子（靜止部分）

1）定子鐵心

作用：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。

構(gòu)造：一般由035?05空米厚的硅鋼片沖制、會(huì)壓而成.

2）定子繞組

作用：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔120°的繞組嵌放在定子各槽內(nèi)。

3）機(jī)座

作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。

構(gòu)造：機(jī)座通常為鑄鐵件，鋼板或鑄鋁件。

（2）轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）

1）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心

作用：作為電機(jī)磁路的?部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)了繞組。

構(gòu)造：所用材料與定子一樣，由0.5型米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成。

2）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組

作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。

構(gòu)造：分成鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。

繞線式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。

三、混合動(dòng)力

當(dāng)今世界石油資源口趨緊張，燃油車(chē)尾氣排放造成空氣質(zhì)量口益惡化，未來(lái)車(chē)輛技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞著“能源”與環(huán)保兩大主

題。純電動(dòng)車(chē)（BEV）及燃料電池車(chē)（FCRV）的性?xún)r(jià)比無(wú)法與傳統(tǒng)的內(nèi)燃車(chē)抗衡；燃料電池車(chē)產(chǎn)業(yè)化仍需較長(zhǎng)時(shí)間。在這種環(huán)境下，融

合T內(nèi)燃車(chē)和電動(dòng)車(chē)優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力車(chē)，包括混合動(dòng)力叉車(chē)（HybridElectricVehicle,HEV/HybridElectricVehicleForklift.

HEF）異軍突起。己陸續(xù)走進(jìn)我們的視野。

混合動(dòng)力叉車(chē)是在一輛車(chē)上同時(shí)配備電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助動(dòng)力單元（Auxiliai?PowerUnit,APU）,其中APU是燃燒某種燃料的

原動(dòng)機(jī)或由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，將原動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池組合在一起，并使之良好匹配和優(yōu)化控制，充分發(fā)揮內(nèi)燃車(chē)和電動(dòng)車(chē)

的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的不足，是當(dāng)今最具實(shí)際開(kāi)發(fā)意義的低排放低油耗叉車(chē)。

較之純電動(dòng)車(chē)、內(nèi)燃車(chē)，混合動(dòng)力車(chē)均具有優(yōu)勢(shì)。

（-）混合動(dòng)力車(chē)動(dòng)力的組成

1.發(fā)動(dòng)機(jī)

可以廣