汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組之詳細(xì)圖解.doc
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機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架,是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ),其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件,承受各種載荷。因此,機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。 一. 氣缸體(圖2-1) 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體,稱(chēng)為氣缸體——曲軸箱,也可稱(chēng)為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成,氣缸體上部的圓柱形空腔稱(chēng)為氣缸,下半部為支承曲軸的曲軸箱,其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋,冷卻水套和潤(rùn)滑油道等。 氣缸體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同,通常把氣缸體分為以下三種形式。(圖2-2) (1) 一般式氣缸體 其特點(diǎn)是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體高度小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,便于加工,曲軸拆裝方便;但其缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差 (2) 龍門(mén)式氣缸體 其特點(diǎn)是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度都好,能承受較大的機(jī)械負(fù)荷;但其缺點(diǎn)是工藝性較差,結(jié)構(gòu)笨重,加工較困難。 (3) 隧道式氣缸體 這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式,采用滾動(dòng)軸承,主軸承孔較大,曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好,但其缺點(diǎn)是加工精度要求高,工藝性較差,曲軸拆裝不方便。 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作,必須對(duì)氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種,一種是水冷,另一種是風(fēng)冷(圖2-3)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周?chē)蜌飧咨w中都加工有冷卻水套,并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通,冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán),帶走部分熱量,對(duì)氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 現(xiàn)代汽車(chē)上基本都采用水冷多缸發(fā)動(dòng)機(jī),對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī),氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的剛度和強(qiáng)度也有影響,并關(guān)系到汽車(chē)的總體布置。按照氣缸的排列方式不同,氣缸體還可以分成單列式,V型和對(duì)置式三種(圖2-4)。 (1) 直列式 發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列,一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工容易,但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多采用單列式。例如捷達(dá)轎車(chē)、富康轎車(chē)、紅旗轎車(chē)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用這種直列式氣缸體。有的汽車(chē)為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度,把發(fā)動(dòng)機(jī)傾斜一個(gè)角度。 (2) V型 氣缸排成兩列,左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180,稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機(jī),V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比,縮短了機(jī)體長(zhǎng)度和高度,增加了氣缸體的剛度,減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量,但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度,且形狀較復(fù)雜,加工困難,一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī),6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。 (3) 對(duì)置式 氣缸排成兩列,左右兩列氣缸在同一水平面上,即左右兩列氣缸中心線的夾角 γ=180,稱(chēng)為對(duì)置式。它的特點(diǎn)是高度小,總體布置方便,有利于風(fēng)冷。這種氣缸應(yīng)用較少。 氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸,整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好,能承受較大的載荷,這種氣缸對(duì)材料要求高,成本高。如果將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套),然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣,氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成,氣缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造,從而降低了制造成本。同時(shí),氣缸套可以從氣缸體中取出,因而便于修理和更換,并可大大延長(zhǎng)氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種(圖2-5)。 干式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁不直接與冷卻水接觸,而和氣缸體的壁面直接接觸,壁厚較薄,一般為1~3mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點(diǎn),強(qiáng)度和剛度都較好,但加工比較復(fù)雜,內(nèi)、外表面都需要進(jìn)行精加工,拆裝不方便,散熱不良。 濕式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁直接與冷卻水接觸,氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸,壁厚一般為5~9mm。它散熱良好,冷卻均勻,加工容易,通常只需要精加工內(nèi)表面,而與水接觸的外表面不需要加工,拆裝方便,但缺點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度都不如干式氣缸套好,而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。 二. 曲軸箱 氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部位稱(chēng)為曲軸箱,曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體,下曲軸箱用來(lái)貯存潤(rùn)滑油,并封閉上曲軸箱,故又稱(chēng)為油底殼圖(圖2-6)。油底殼受力很小,一般采用薄鋼板沖壓而成,其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板,以防止汽車(chē)顛動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過(guò)大。油底殼底部還裝有放油螺塞,通常放油螺塞上裝有永久磁鐵,以吸附潤(rùn)滑油中的金屬屑,減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊,防止?jié)櫥托孤? 三. 氣缸蓋(圖2-7) 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面,從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|,因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部分。 缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門(mén)座,氣門(mén)導(dǎo)管孔,用于安裝進(jìn)、排氣門(mén),還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。 圖2-7 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導(dǎo)熱性好,有利于提高壓縮比,所以近年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采用得越來(lái)越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分,燃燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大,由于汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃燒方式不同,其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的燃燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機(jī)的燃燒室,而柴油機(jī)的燃燒室放在柴油供給系里介紹。 汽油機(jī)燃燒室常見(jiàn)的三種形式(圖2-8)。 (1) 半球形燃燒室 半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊,火花塞布置在燃燒室中央,火焰行程短,故燃燒速率高,散熱少,熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門(mén)雙行排列,進(jìn)氣口直徑較大,故充氣效率較高,雖然使配氣機(jī)構(gòu)變得較復(fù)雜,但有利于排氣凈化,在轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上被廣泛地應(yīng)用。 (2) 楔形燃燒室 楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,散熱面積小,熱損失也小,能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運(yùn)動(dòng),有利于提高混合氣的混合質(zhì)量,進(jìn)氣阻力小,提高了充氣效率。氣門(mén)排成一列,使配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,但火花塞置于楔形燃燒室高處,火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng)些,切諾基轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種形式的燃燒室。 (3) 盆形燃燒室 盆形燃燒室,氣缸蓋工藝性好,制造成本低,但因氣門(mén)直徑易受限制,進(jìn)、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達(dá)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用盆形燃燒室?!? 四. 氣缸墊(圖2-9) 氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間,其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封,防止漏氣,漏水和漏油。 氣缸墊的材料要有一定的彈性,能補(bǔ)償結(jié)合面的不平度,以確保密封,同時(shí)要有好的耐熱性和耐壓性,在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應(yīng)用較多的是銅皮——棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊,由于銅皮——棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮,壓緊時(shí)較之石棉不易變形。有的發(fā)動(dòng)機(jī)還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架,兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。 安裝氣缸墊時(shí),首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度,所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對(duì)齊。其次要嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時(shí),必須由中央對(duì)稱(chēng)地向四周擴(kuò)展的順序分2~3次進(jìn)行,最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。 --發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程和原理基本分析 發(fā)動(dòng)機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。那么,它是怎樣完成這個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程呢?也就是說(shuō)它是怎樣把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的呢?要完成這個(gè)能量轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)進(jìn)氣,把可燃混合氣(或新鮮空氣)引入氣缸;然后將進(jìn)入氣缸的可燃混合氣(或新鮮空氣)壓縮,壓縮接近終點(diǎn)時(shí)點(diǎn)燃可燃混合氣(或?qū)⒉裼透邏簢娙霘飧變?nèi)形成可燃混合氣并引燃);可燃混合氣著火燃燒,膨脹推動(dòng)活塞下行實(shí)現(xiàn)對(duì)外作功;最后排出燃燒后的廢氣。即進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過(guò)程。 把這四個(gè)過(guò)程叫做發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán),工作循環(huán)不斷地重復(fù),就實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換,使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。把完成一個(gè)工作循環(huán),曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720),活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次,稱(chēng)為四行程發(fā)動(dòng)機(jī)。而把完成一個(gè)工作循環(huán),曲軸轉(zhuǎn)一圈(360),活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次,稱(chēng)為二行程發(fā)動(dòng)機(jī)。下面介紹一下四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和工作過(guò)程。 一.四行程汽油機(jī)的工作原理 四行程汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是按進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的。 ?。?) 進(jìn)氣行程 (圖1-22) 由于曲軸的旋轉(zhuǎn),活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),這時(shí)排氣門(mén)關(guān)閉,進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)。進(jìn)氣過(guò)程開(kāi)始時(shí),活塞位于上止點(diǎn),氣缸內(nèi)殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣,因此,氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移,氣缸內(nèi)容積增大,壓力減小,當(dāng)壓力低于大氣壓時(shí),在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力,空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣,通過(guò)進(jìn)氣門(mén)被吸入氣缸,直至活塞向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)。 在進(jìn)氣過(guò)程中,受空氣濾清器、化油器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門(mén)等阻力影響,進(jìn)氣終了時(shí),氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓,約為0.075~0.09MPa,同時(shí)受到殘余廢氣和高溫機(jī)件加熱的影響,溫度達(dá)到370~400K。實(shí)際汽油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前打開(kāi),并且延遲到下止點(diǎn)之后關(guān)閉,以便吸入更多的可燃混合氣。 ?。?) 壓縮行程(圖1-23) 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn),活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),這時(shí)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉,氣缸內(nèi)成為封閉容積,可燃混合氣受到壓縮,壓力和溫度不斷升高,當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)壓縮行程結(jié)束。此時(shí)氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定,可燃混合氣壓力可達(dá)0.6~1.2MPa,溫度可達(dá)600~700K。 壓縮比越大,壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)的壓力和溫度越高,則燃燒速度越快,發(fā)動(dòng)機(jī)功率也越大。 但壓縮比太高,容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過(guò)高,可燃混合氣在沒(méi)有點(diǎn)燃的情況下自行燃燒,且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播,造成尖銳的敲缸聲。會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱,功率下降,汽油消耗量增加以及機(jī)件損壞。輕微爆燃是允許的,但強(qiáng)烈爆燃對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是很有害的,汽油機(jī)的壓縮比一般為ε=6~10。 (3) 作功行程(圖1-24) 作功行程包括燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程,在這一行程中,進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)仍然保持關(guān)閉。當(dāng)活塞位于壓縮行程接近上止點(diǎn)(即點(diǎn)火提前角)位置時(shí),火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃可燃混合氣,可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高,最高壓力可達(dá)3~5MPa,最高溫度可達(dá)2200~2800K,高溫高壓氣體膨脹,推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械功,除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外,其余用于對(duì)外作功。隨著活塞向下運(yùn)動(dòng),氣缸內(nèi)容積增加,氣體壓力和溫度降低,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí),作功行程結(jié)束,氣體壓力降低到0.3~0.5MPa,氣體溫度降低到1300~1600K。 4) 排氣行程(圖1-25) 可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。當(dāng)作功接近終了時(shí),排氣門(mén)開(kāi)啟,進(jìn)氣門(mén)仍然關(guān)閉,靠廢氣的壓力先進(jìn)行自由排氣,活塞到達(dá)下止點(diǎn)再向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),繼續(xù)把廢氣強(qiáng)制排出到大氣中去,活塞越過(guò)上止點(diǎn)后,排氣門(mén)關(guān)閉,排氣行程結(jié)束。實(shí)際汽油機(jī)的排氣行程也是排氣門(mén)提前打開(kāi),延遲關(guān)閉,以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在,不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響,排氣終止時(shí),氣體壓力仍高于大氣壓力,約為0.105~0.115MPa,溫度約為900~1200K。 曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn),活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),又開(kāi)始了下一個(gè)新的循環(huán)過(guò)程??梢?jiàn)四行程汽油機(jī)經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán),這期間活塞在上、下止點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)了四個(gè)行程,相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩圈。 二.四行程柴油機(jī)的工作原理 四行程柴油機(jī)和四行程汽油機(jī)的工作過(guò)程相同,每一個(gè)工作循環(huán)同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)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,故可燃混合氣的形成,著火方式,燃燒過(guò)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(guò)程中的不同點(diǎn)。 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(méi)有化油器,進(jìn)氣阻力小,進(jìn)氣終了時(shí)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(shí)氣體壓力約為0.0785~0.0932MPa,氣體溫度約為300~370K。 壓縮行程壓縮的也是純空氣,在壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí),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16~22),壓縮終了時(shí)氣體溫度和壓力都比汽油機(jī)高,大大超過(guò)了柴油機(jī)的自燃溫度。壓縮終了時(shí),氣體壓力約為3.5~4.5MPa,氣體溫度約為750~1000K,柴油機(jī)是壓縮后自燃著火的,不需要點(diǎn)火,故柴油機(jī)又稱(chēng)為壓燃機(jī)。 柴油噴入氣缸后,在很短的時(shí)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(guò)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(shí),氣體壓力約為0.2~0.4MPa,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)排氣管排入到大氣中去,排氣終了時(shí),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(shí)柴油價(jià)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(diǎn)是轉(zhuǎn)速低,質(zhì)量大,噪聲大,振動(dòng)大,制造和維修費(fèi)用高。在其發(fā)展過(guò)程中,柴油機(jī)不斷發(fā)揚(yáng)其優(yōu)點(diǎn),克服缺點(diǎn),提高速度,有望得到更廣泛地應(yīng)用。 三.二行程汽油機(jī)的工作原理 二行程汽油機(jī)的工作循環(huán)也是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過(guò)程組成,但它是在曲軸旋轉(zhuǎn)一圈(360),活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)行程內(nèi)完成的。因此,二行程發(fā)動(dòng)機(jī)與四行程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理不同,結(jié)構(gòu)也不一樣。 例如曲軸箱換氣式二行程汽油機(jī),氣缸上有三排孔,利用這三排孔分別在一定時(shí)刻被活塞打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)行進(jìn)氣、換氣和排氣的。工作原理如下: 圖1-27a 表示活塞向上運(yùn)動(dòng),將三排孔都關(guān)閉,活塞上部開(kāi)始?jí)嚎s,當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí),活塞下方打開(kāi)了進(jìn)氣孔,可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱(圖1-27 b),活塞接近上止點(diǎn)時(shí)(圖1-27c),火花塞點(diǎn)燃混合氣,氣體燃燒膨脹,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),進(jìn)氣孔關(guān)閉,曲軸箱內(nèi)的混合氣受到壓縮,當(dāng)活塞接近下止點(diǎn)時(shí),排氣孔打開(kāi),排出廢氣,活塞再向下運(yùn)動(dòng),換氣孔打開(kāi),受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進(jìn)氣孔流入氣缸內(nèi),并掃除廢氣(圖1-27d)。 第一行程:活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),事先已充滿活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮,新的可燃混合氣又從化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。 第二行程:活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),活塞上方進(jìn)行作功過(guò)程和換氣過(guò)程,而活塞下方則進(jìn)行可燃混合氣的預(yù)壓縮。 四.二行程柴油機(jī)的工作原理 二行程柴油機(jī)和二行程汽油機(jī)工作類(lèi)似,所不同的是,柴油機(jī)進(jìn)入氣缸的不是可燃混合氣,而是純空氣。例如帶有掃氣泵的二行程柴油機(jī)工作過(guò)程如下(圖1-28): 第一行程:活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),行程開(kāi)始前不久,進(jìn)氣孔和排氣門(mén)均以開(kāi)啟,利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當(dāng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣孔被關(guān)閉,排氣門(mén)也關(guān)閉,空氣受到壓縮,當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí),噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室,燃油和空氣混合后燃燒,使氣缸內(nèi)壓力增大。 第二行程:活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng),開(kāi)始時(shí)氣體膨脹,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),對(duì)外作功,當(dāng)活塞下行到大約2/3行程時(shí),排氣門(mén)開(kāi)啟,排出廢氣,氣缸內(nèi)壓力降低,進(jìn)氣孔開(kāi)啟,進(jìn)行換氣,換氣一直延續(xù)到活塞向上運(yùn)動(dòng)1/3行程進(jìn)氣孔關(guān)閉結(jié)束。 五.多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 前面介紹的是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程,而現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)都是多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī),那么,多缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)與單缸四行程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程有什么區(qū)別呢?就能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸和單缸機(jī)的工作過(guò)程是完全一樣的,都要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣四個(gè)行程。 但是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)行程中只有一個(gè)行程作功,其余三個(gè)行程不作功,即曲軸轉(zhuǎn)兩圈,只有半圈作功,所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較差,功率越大,平穩(wěn)性就越差。為了使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),單缸機(jī)一般都裝有一個(gè)大飛輪。而多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的作功行程是差開(kāi)的,按照工作順序作功,即曲軸轉(zhuǎn)兩圈交替作功,因此,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),振動(dòng)小。缸數(shù)越多,作功間隔角越小,同時(shí)參與作功的氣缸越多,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)。多缸機(jī)使用最多的有四缸發(fā)動(dòng)機(jī),六缸發(fā)動(dòng)機(jī)和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 --作者:沒(méi)當(dāng)過(guò)領(lǐng)導(dǎo) --發(fā)布時(shí)間:2006-2-10 14:13:11 --圖解發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi)和各大系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 一.分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)的分類(lèi)方法很多,按照不同的分類(lèi)方法可以把內(nèi)燃機(jī)分成不同的類(lèi)型,下面讓我們來(lái)看看內(nèi)燃機(jī)是怎樣分類(lèi)的。 (1) 按照所用燃料分類(lèi) 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(chēng)為汽油機(jī);使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn);汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高,質(zhì)量小,噪音小,起動(dòng)容易,制造成本低;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。 ?。?) 按照行程分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)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 )。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720),活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四個(gè)行程,完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為四行程內(nèi)燃機(jī);而把曲軸轉(zhuǎn)一圈(360),活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程,完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱(chēng)為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。 ?。?) 按照冷卻方式分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1-3)。水冷發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)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(dòng)機(jī)冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)。 ?。?) 按照氣缸數(shù)目分類(lèi) 內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1-4)。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為單缸發(fā)動(dòng)機(jī);有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱(chēng)為多缸發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)。現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 (5) 按照氣缸排列方式分類(lèi) 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(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但為了降低高度,有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的;雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180(一般為90)稱(chēng)為V型發(fā)動(dòng)機(jī),若兩列之間的夾角=180稱(chēng)為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)。 ?。?) 按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類(lèi) 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(dòng)機(jī)和強(qiáng)制進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1-6)。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。 二.基本構(gòu)造 發(fā)動(dòng)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(wú)論是汽油機(jī),還是柴油機(jī);無(wú)論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī),還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī);無(wú)論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī),還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)工作循環(huán),保證長(zhǎng)時(shí)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(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán),完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng),通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動(dòng)。 ?。?) 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(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程,定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén),使可燃混合氣或空氣進(jìn)入氣缸,并使廢氣從氣缸內(nèi)排出,實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu),一般由氣門(mén)組、氣門(mén)傳動(dòng)組和氣門(mén)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的要求,配制出一定數(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(rùn)滑系統(tǒng)(圖1-10) 潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油,以實(shí)現(xiàn)液體摩擦,減小摩擦阻力,減輕機(jī)件的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤(rùn)滑系通常由潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和一些閥門(mén)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(shí)散發(fā)出去,保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動(dòng)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。 ?。?) 點(diǎn)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(diǎn)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(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)火線圈和火花塞等組成。 ?。?) 起動(dòng)系統(tǒng)(圖1-13) 要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài),必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸,使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng),氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功,推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn),工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此,曲軸在外力作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程,稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置,稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng)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(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成,柴油機(jī)是壓燃的,不需要點(diǎn)火系。 --冷卻系統(tǒng)的循環(huán)淺解和常見(jiàn)零部件 提起冷卻系統(tǒng),大多數(shù)開(kāi)車(chē)人都知道冷卻液、水泵、散熱器、節(jié)溫器等等冷卻系統(tǒng)中的零部件;但冷卻系統(tǒng)是如何在進(jìn)行循環(huán),知道的人就相對(duì)少了許多。在冷卻系統(tǒng)中,其實(shí)有兩個(gè)散熱循環(huán):一個(gè)是冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的主循環(huán),另一個(gè)是車(chē)內(nèi)取暖循環(huán)。這兩個(gè)循環(huán)都以發(fā)動(dòng)機(jī)為中心,使用是同一冷卻液。 一、冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的主循環(huán):這主循環(huán)中包括了兩種工作循環(huán),即“冷車(chē)循環(huán)”和“正常循環(huán)”。冷車(chē)著車(chē)后,發(fā)動(dòng)機(jī)在漸漸升溫,冷卻液的溫度還無(wú)法打開(kāi)系統(tǒng)中的節(jié)溫器,此時(shí)的冷卻液只是經(jīng)過(guò)水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行“冷車(chē)循環(huán)”,目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快地達(dá)到正常工作溫度。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度,冷卻液溫度升到了節(jié)溫器的開(kāi)啟溫度(通常這溫度在80攝氏度后),冷卻循環(huán)開(kāi)始了“正常循環(huán)”。這時(shí)候的冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)出來(lái),經(jīng)過(guò)車(chē)前端的散熱器,散熱后,再經(jīng)水泵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。 二、車(chē)內(nèi)取暖的循環(huán):這是一個(gè)取暖循環(huán),但對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),它同樣是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)。冷卻液經(jīng)過(guò)車(chē)內(nèi)的采暖裝置,將冷卻液的熱量送入車(chē)內(nèi),然后回到發(fā)動(dòng)機(jī)。有一點(diǎn)不同的是:取暖循環(huán)不受節(jié)溫器的控制,只要打開(kāi)暖氣,這循環(huán)就開(kāi)始進(jìn)行,不管冷卻液是冷的、還是熱的。 粗略介紹了冷卻循環(huán),現(xiàn)在來(lái)介紹和分析各零部件的工作和可能的故障。在整個(gè)冷卻系統(tǒng)中,冷卻介質(zhì)是冷卻液(或者水),主要零部件有節(jié)溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風(fēng)扇、水溫感應(yīng)器、蓄液罐、采暖裝置(類(lèi)似散熱器)。 1)冷卻液:由于不清楚國(guó)內(nèi)汽車(chē)用液的情況,不敢亂說(shuō)。在北美,汽車(chē)一年四季使用同一冷卻液,從不用水來(lái)冷卻,冷卻液的濃度是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁厍闆r配制。不過(guò),從效果上說(shuō),冷卻液不如水。 2)節(jié)溫器:從介紹冷卻循環(huán)時(shí),可以看出節(jié)溫器是決定走“冷車(chē)循環(huán)”,還是“正常循環(huán)”的。節(jié)溫器在80攝氏度后開(kāi)啟,95攝氏度時(shí)開(kāi)度最大。節(jié)溫器不能關(guān)閉,會(huì)使循環(huán)從開(kāi)始就進(jìn)入“正常循環(huán)”,這樣就造成發(fā)動(dòng)機(jī)不能盡快達(dá)到或無(wú)法達(dá)到正常溫度。節(jié)溫器不能開(kāi)啟或開(kāi)啟不靈活,會(huì)使冷卻液無(wú)法經(jīng)過(guò)散熱器循環(huán),造成溫度過(guò)高,或時(shí)高時(shí)正常。隨便添一句:因節(jié)溫器不能開(kāi)啟而引起過(guò)熱時(shí),散熱器上下兩水管的溫度和壓力會(huì)有所不同。 3)水泵:水泵是起循環(huán)作用的。水泵的故障通常為水封的損壞造成漏液,軸承毛病使轉(zhuǎn)動(dòng)不正?;虺雎?。 4)水泵皮帶:在出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象時(shí),最先應(yīng)該注意的是水泵皮帶,檢查皮帶是否斷裂或松動(dòng)。 5)散熱器:散熱器常見(jiàn)故障為漏液,如果是滲漏,可以用堵漏液堵漏。其實(shí),散熱器上還有一個(gè)重要的小零件,就是散熱器蓋,這小零件很容易被忽略。隨著溫度變化,冷卻液會(huì)“熱漲冷縮”,散熱器器因冷卻液的膨脹而內(nèi)壓增大,內(nèi)壓到一定時(shí),散熱器蓋開(kāi)啟,冷卻液流到蓄液罐;當(dāng)溫度降低,冷卻液回流入散熱器。如果蓄液罐中的冷卻液不見(jiàn)減少,散熱器液面卻有降低,那么,散熱器蓋就沒(méi)有工作! 6)散熱風(fēng)扇:正常行駛中,高速氣流已足以散熱,風(fēng)扇一般不會(huì)在這時(shí)候工作;但在慢速和原地運(yùn)行時(shí),風(fēng)扇就可能轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)助散熱器散熱。風(fēng)扇的起動(dòng)由水溫感應(yīng)器控制。 7)水溫感應(yīng)器:水溫感應(yīng)器其實(shí)是一個(gè)溫度開(kāi)關(guān),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水溫度超出90攝氏度以上,水溫感應(yīng)器將接通風(fēng)扇電路。如果循環(huán)正常,而溫度升高時(shí),風(fēng)扇不轉(zhuǎn),水溫感應(yīng)器和風(fēng)扇本身就需要檢查。 8)蓄液罐:蓄液罐的作用是補(bǔ)充冷卻液和緩沖“熱漲冷縮”的變化,所以不要加液過(guò)滿。如果蓄液罐完全用空,就不能僅僅在罐中加液,需要開(kāi)啟散熱器蓋檢查液面并添加冷卻液,不然蓄液罐就失去功用。 9)采暖裝置:采暖裝置在車(chē)內(nèi),一般不太出問(wèn)題。從循環(huán)介紹可以看出,此循環(huán)不受節(jié)溫器控制,所以冷車(chē)時(shí)打開(kāi)暖氣,這個(gè)循環(huán)是會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的升溫有稍延后的影響,但影響實(shí)在不大,不用為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)升溫而使人凍著。也正因?yàn)檫@循環(huán)的特點(diǎn),在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)熱的緊急情況下,打開(kāi)車(chē)窗,暖氣開(kāi)大最大,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的降溫會(huì)有一定的幫助。 --汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)的電子控制 一.電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的信號(hào)輸入 在有微處理器控制的點(diǎn)火系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)輸入多個(gè)傳感器信號(hào): 基準(zhǔn)位置、曲軸轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、水溫、進(jìn)氣壓力(或進(jìn)氣流量)、節(jié)氣門(mén)位置等等。 常見(jiàn)的脈沖信號(hào)發(fā)生器有磁脈沖發(fā)生器、金屬探測(cè)傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器和光電傳感器。 二.電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制策略 在微處理器控制的點(diǎn)火系統(tǒng)中,電控單元(ECU)不僅可以產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)火信號(hào),而且還可以對(duì)點(diǎn)火信號(hào)的位置(決定點(diǎn)火時(shí)刻)和形狀(決定初級(jí)回路閉合角的大?。┻M(jìn)行控制,因而控制系統(tǒng)的控制策略在很大程度上決定著點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)劣和發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的好壞。 1、點(diǎn)火提前角的控制方法 ECU根據(jù)汽油機(jī)的各種工況信號(hào)對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行控制。首先根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力信號(hào)從存儲(chǔ)器存的數(shù)據(jù)中找到相應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角,然后根據(jù)有關(guān)傳感器信號(hào)值加以修正,得出實(shí)際的點(diǎn)火提前角。實(shí)際點(diǎn)火提前角由三部分組成:初始點(diǎn)火提前角、基本點(diǎn)火提前角和修正點(diǎn)火提前角。 點(diǎn)火提前角的修正:暖機(jī)修正、過(guò)熱修正、空燃比反饋修正、怠速穩(wěn)定性的修正、爆震修正、最大和最小提前角控制 2、閉合角的控制方法 點(diǎn)火線圈的通電時(shí)間就是它以建立磁場(chǎng)的形式蓄積點(diǎn)火能量的時(shí)間,這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角叫做閉合角。通電時(shí)間控制的原則是在不影響火花放電的前提下,保證點(diǎn)火線圈有足夠的時(shí)間蓄積能量而又不會(huì)造成過(guò)熱損失和破壞。 三.曲軸位置的測(cè)量方法 要做到對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻的控制就必須精確測(cè)量曲軸的位置(在順序噴射的燃油噴射系統(tǒng)中噴油時(shí)刻的控制也需測(cè)量曲軸的位置),方法主要有:計(jì)數(shù)器延時(shí)技術(shù)法、1度曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)數(shù)法、脈沖計(jì)數(shù)和延時(shí)計(jì)數(shù)綜合法。 四.爆震控制 當(dāng)發(fā)生劇烈爆震時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)各部分溫度上升,使輸出功率下降,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起活塞燒結(jié)、活塞環(huán)粘著、軸承破壞和氣門(mén)燒蝕等。推遲點(diǎn)火可以減輕甚至避免爆震,保震控制的目的就是根據(jù)爆震傳感器的信號(hào)調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作在臨界爆震狀態(tài)。 五.無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)的控制(電子配電控制) 無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)由于取消了分電器,所以可以消除配電部分的磨損和能量損失。同時(shí)由于配電部分不再有火花放電現(xiàn)象,所以極大地減少了電磁干擾。 無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng),根據(jù)結(jié)構(gòu)和點(diǎn)火方式的不同,可以分為兩缸同時(shí)點(diǎn)火(冗余火花方式)和每缸獨(dú)立點(diǎn)火兩種。 --可燃混合氣的形成與燃燒知識(shí) 一.可燃混合氣的形成與燃燒 柴油機(jī)可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的。當(dāng)活塞接近壓縮上止點(diǎn)時(shí),柴油噴入氣缸,與高壓高溫的空氣接觸,混合,經(jīng)過(guò)一系列的物理,化學(xué)變化才開(kāi)始燃燒。之后便是邊噴射,邊燃燒。其混合氣的形成和燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程,其主要特點(diǎn)是: ?。?)燃料的混合和燃燒是在氣缸內(nèi)進(jìn)行的。 ?。?)混合與燃燒的時(shí)間很短0.0017~0.004秒(氣缸內(nèi)) ?。?)柴油粘度大,不易揮發(fā),必須以霧狀噴入。 ?。?)可燃混合氣的形成和燃燒過(guò)程是同時(shí),連續(xù)重疊進(jìn)行的,即邊噴射,邊混合,邊燃燒。 二.可燃混合氣的形成與燃燒大體分四個(gè)時(shí)期 ?。?)備燃期: 從噴油開(kāi)始→開(kāi)始著火燃燒為止 噴入氣缸中的霧狀柴油并不能馬上著火燃燒,氣缸中的氣體溫度,雖然已高于柴油的自燃點(diǎn),但柴油的溫度不能馬上升高到自燃點(diǎn),要經(jīng)過(guò)一段物理和化學(xué)的準(zhǔn)備過(guò)程。也就是說(shuō),柴油在高溫空氣的影響下,吸收熱量,溫度升高,逐層蒸發(fā)而形成油氣,向四周擴(kuò)散并與空氣均勻混合(物理變化)。 隨著柴油溫度升高,少量的柴油分子首先分解,并與空氣中的氧分子進(jìn)行化學(xué)反映,具備著火條件而著火,形成了火源中心,為燃燒作好了準(zhǔn)備。這一時(shí)期很短,一般僅為0.0007~0.003 秒。 ?。?)速燃期 :從燃燒開(kāi)始→氣缸內(nèi)出現(xiàn)時(shí)為止 火源中心已經(jīng)形成,已準(zhǔn)備好了的混合氣迅速燃燒,在這一階段由于噴入的柴油幾乎同時(shí)著火燃燒,而且是在活塞接近上止點(diǎn),氣缸工作容積很小的情況下進(jìn)行燃燒的,因此,氣缸內(nèi)的壓力P迅速增加,溫度升高很快。 (3)緩燃期 :從出現(xiàn)→出現(xiàn)為止 這一階段噴油器繼續(xù)噴油,由于燃燒室內(nèi)的溫度和壓力都高,柴油的物理和化學(xué)準(zhǔn)備時(shí)間很短,幾乎是邊噴射邊燃燒。但因?yàn)闅飧字醒鯕鉁p少,廢氣增多,燃燒速度逐漸減慢,氣缸容積增大。所以氣缸內(nèi)壓力略有下降,溫度達(dá)到最高值,通常噴油器已結(jié)束噴油。 (4)后燃期 :緩燃期以后的燃燒 這一時(shí)期,雖然不噴油,但仍有一少部分柴油沒(méi)有燃燒完,隨著活塞下行繼續(xù)燃燒。后燃期沒(méi)有明顯的界限,有時(shí)甚至延長(zhǎng)到排氣沖程還在燃燒。后燃期放出的熱量不能充分利用來(lái)作功,很大一部分熱量將通過(guò)缸壁散至冷卻水中,或隨廢氣排出,使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱,排氣溫度升高,造成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性下降,經(jīng)濟(jì)性下降。 因此,要盡可能地縮短后燃期。 綜上所述,要使燃燒過(guò)程進(jìn)行得好,混合氣形成的好環(huán)是關(guān)鍵,所以對(duì)混合氣形成的要求如下: ① 必須要有足夠的空氣量和適當(dāng)?shù)牟裼土俊? 因?yàn)椴裼腿紵懦鰺崃渴怯捎诓裼秃涂諝庵械难鯕庠谝欢囟群蛪毫l件下產(chǎn)生化學(xué)作用的結(jié)果,所以空氣與柴油是放熱的兩個(gè)重要因素。 空氣量與柴油量比例不同,所形成的可燃混合氣的成分也就不同,一般要求:α=1.3~1.5 ;α過(guò)大,混合氣過(guò)稀,燃燒速度慢,散發(fā)熱量多,Ne↓ ;α 過(guò)小,混合氣過(guò)濃,燃燒不完全,油耗增加,冒黑煙,經(jīng)濟(jì)性變壞??梢?jiàn)α是影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率和油耗的重要因素。 ?、?噴油時(shí)刻要準(zhǔn)確,混合氣形成的規(guī)律應(yīng)合適 氣缸中燃燒過(guò)程的主要放熱階段應(yīng)該是上止點(diǎn)稍后,容積小可得到較高的壓力,熱效率高,熱損失小,所以要求噴油時(shí)刻要準(zhǔn)確。噴油過(guò)早,過(guò)晚對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作都是不利的。 過(guò)早:混合氣提前形成,并在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前像爆炸似的同時(shí)著火燃燒,結(jié)果給正在上行的活塞造成一個(gè)短時(shí)間阻力,并嚴(yán)重"敲缸"工作粗暴。 過(guò)遲:混合氣在活塞下行時(shí)才開(kāi)始形成和燃燒,結(jié)果燃燒空間增大,從氣缸壁面?zhèn)髯叩臒崃吭黾?,造成發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱,燃燒壓力降低(P↓)氣體壓力推動(dòng)活塞的效果減小,甚至有可能使部分混合氣來(lái)不及燃燒而隨廢氣排出去,使Ne↓。 最好的噴油時(shí)刻與燃燒室的型式和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān),對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定轉(zhuǎn)速下,可通過(guò)試驗(yàn)找到一個(gè)功率大,油耗低的最好噴油時(shí)刻,通常用曲軸距活塞到達(dá)上止點(diǎn)的轉(zhuǎn)角表示,稱(chēng)為噴油提前角。 ?、?噴油質(zhì)量應(yīng)與燃燒室形狀相適應(yīng),形成均勻的混合氣 霧化良好:噴油泵和噴油器的噴射質(zhì)量應(yīng)與燃燒室相適應(yīng)。 燃燒室的形狀:空氣產(chǎn)生相應(yīng)流動(dòng)來(lái)促進(jìn)混合。 ?、?氣流的攪動(dòng),燃料的性能 燃燒室的形狀,切向進(jìn)氣,形成渦流,有利于混合,柴油的16烷值高,則自燃點(diǎn)低,備燃期短。 三.改善燃燒性能的途徑 進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、燃燒室、燃料。根據(jù)可燃混合氣的形成與燃燒過(guò)程得知柴油機(jī)要求:備燃期要短,速燃期壓力升高要快才能使動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性好、工作柔和、不冒煙。 因?yàn)椴裼蛽]發(fā)性差,混合時(shí)間短,要求混合均勻,燃燒完全就必須要求噴射壓力高,霧化好,噴射質(zhì)量要滿足燃燒室形狀的要求。 四.燃燒室(圖5-2) (1)定義:當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí),氣缸蓋和活塞頂組成的密閉空間稱(chēng)為燃燒室。 ?。?)分類(lèi):分統(tǒng)一式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類(lèi)。 統(tǒng)一式燃燒室由凹頂活塞頂部與氣缸蓋底部所包圍的單一內(nèi)腔,幾乎全部容積都在活塞頂面上。燃油自噴油器直接噴射到燃燒室中,借噴出油注的形狀和燃燒室形狀的匹配,以及燃燒室內(nèi)空氣渦流運(yùn)動(dòng),迅速形成混合氣。所以又叫做直接噴射式燃燒室。 ?。?)構(gòu)造:缸蓋底面是平的,活塞頂部下凹(ω型、淺盆型、球型、U型) ω型燃燒室(圖5-3):柴油直接噴射在活塞頂?shù)臏\凹坑內(nèi),噴射的柴油霧化要好,而且要均勻地分布在空氣中。要求噴射壓力高,一般17~22MPa,要求霧化質(zhì)量高,因此,采用多孔噴咀,孔數(shù)一般為6~12個(gè)。 優(yōu)點(diǎn):形狀簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊,燃燒室與水套接觸面積小,散熱少,可減少熱損失,熱效率高,經(jīng)濟(jì)性較好。 缺點(diǎn):工作粗暴,噴射壓力高,制造困難,噴孔易堵。 球形燃燒室(圖5-4):空氣由缸蓋螺旋形進(jìn)氣道以切線方向進(jìn)入氣缸,繞氣缸軸線作高速螺旋轉(zhuǎn)動(dòng),并一直延續(xù)到壓縮行程。噴油器沿氣流運(yùn)動(dòng)的切線方向噴入柴油,使絕大部分柴油直接噴射在燃燒室壁面上形成油膜。小部分柴油霧珠散布在壓縮空氣中,并迅速蒸發(fā)燃燒,形成火源。油膜一方面受灼熱的燃燒室壁面的加溫,同時(shí)又受已燃柴油的高溫輻射,使柴油機(jī)逐層蒸發(fā),與渦流空氣邊混合邊燃燒。 優(yōu)點(diǎn):工作柔和,噪音小,又叫輕聲發(fā)動(dòng)機(jī)。 缺點(diǎn):起動(dòng)困難,螺旋形進(jìn)氣道,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難。 分隔式燃燒室由兩部分組成,一部分位于活塞頂與氣缸底面之間,稱(chēng)為主燃燒室,另一部分在氣缸蓋中,稱(chēng)為副燃燒室。這兩部分由一個(gè)或幾個(gè)孔道相連。 分隔式燃燒室的常見(jiàn)型式有渦流室燃燒室和預(yù)燃室燃燒室兩種。 渦流室式燃燒室(圖5-5):它的副燃燒室是球形或圓柱形的渦流室,其容積約占燃燒室總?cè)莘e的50%~80%,渦流室有切向通道與主燃燒室相通。在壓縮行程中,氣缸內(nèi)的空氣被活塞推擠,經(jīng)過(guò)通道進(jìn)入渦流室,形成強(qiáng)烈地有組織的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(幾百轉(zhuǎn)/分)柴油噴入渦流室中,在空氣渦流的作用下,形成較濃的混合氣。部分混合氣在渦流室中著火燃燒,已然與未然的混合氣高速(經(jīng)通道)噴入主燃燒室,借活塞頂部的雙渦流凹坑,產(chǎn)生第二次渦流。促使進(jìn)一步混合和燃燒。 要求:順氣流方向噴射,由于渦流運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了混合氣的形成與燃燒,可采用較大孔徑的噴油器,噴射壓力也較低(12~14 MPa) 優(yōu)點(diǎn):所以工作柔和,空氣利用率較高,噴射壓力也較低。 缺點(diǎn):熱損失大,經(jīng)濟(jì)性差,起動(dòng)困難。 預(yù)燃室燃燒室(圖5-6): 缸蓋上有預(yù)燃室,占燃燒室總?cè)莘e的1/3,預(yù)燃室與主燃室有通道,活塞為平頂。因?yàn)橥ǖ啦皇乔邢虻?,所以壓縮時(shí)不產(chǎn)生渦流。連通預(yù)燃室與主燃室的孔道直徑較小,由于節(jié)流作用產(chǎn)生壓力差,使預(yù)燃室內(nèi)形成紊流運(yùn)動(dòng),油束大部分射在預(yù)燃室的出口處,只有少部分與空氣混合(出口處較濃,而上部較?。?,上部著火后,產(chǎn)生高壓,已燃的和出口處較濃的混合氣一同高速?lài)娙胫魅紵遥谥魅紵覂?nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的燃燒攏流運(yùn)動(dòng),使大部分燃料在主燃燒室內(nèi)混合和燃燒。 優(yōu)缺點(diǎn)與渦流室燃燒室基本相同。 --汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性分析 一般來(lái)講,氣缸數(shù)目越多,運(yùn)行越平穩(wěn),發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格也越貴。以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為例,燃料在氣缸中燃燒,推動(dòng)活塞做功,使汽車(chē)克服阻力運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)要連續(xù)運(yùn)行,就必須有循環(huán)周期,按照吸氣、壓縮、做功、排氣的動(dòng)作周而復(fù)始地運(yùn)行。其中吸氣、壓縮、排氣都是耗功的。一般的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸的活塞來(lái)回四次,也就是曲柄要旋轉(zhuǎn)兩周才做功一次。因此單靠一個(gè)氣缸工作是比較困難的。就象我們踩自行車(chē),單腳踩很費(fèi)勁。 踩過(guò)自行車(chē)的人都知道,踏板從上到下運(yùn)動(dòng)時(shí)腳能用上力,踏板從下往上運(yùn)動(dòng)時(shí)腳就用不上勁了,要靠慣性使車(chē)連續(xù)運(yùn)動(dòng)。 實(shí)際上,蹬自行車(chē)最有效的位置大約只有90度左右,如圖所示。即使兩只腳一起蹬,中間一些位置仍然是空的,要靠慣性維持運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)也一樣,如果氣缸的數(shù)目比較少,就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力不連續(xù)現(xiàn)象,影響運(yùn)行的平穩(wěn)性。 如果兩個(gè)人踩一部自行車(chē),情況就不同了??梢园阉闹荒_用力的時(shí)間均勻分布在90度間隔,四個(gè)90度剛好是一周,動(dòng)力就不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象了。 四沖程汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)氣缸做功一次對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)兩周,即720度。所以,一般4缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相位角為180度,6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相位角為120度,而8缸則是90度。缸數(shù)越多,前后依次做功的間隔角度就越小,就越不會(huì)發(fā)生動(dòng)力斷續(xù)的情況,運(yùn)行的平穩(wěn)性就越好。 但是,為什么同樣缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī),運(yùn)行狀況有很大不同?多缸是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的一個(gè)重要條件,但不是唯一的條件,其實(shí)影響發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原因是很多的,其中慣性力就是一個(gè)重要的因素。 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的零部件會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力,造成發(fā)動(dòng)機(jī)的劇烈振動(dòng)。雖然對(duì)于定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件如曲柄可以通過(guò)動(dòng)平衡方法減少由于慣性力對(duì)軸承產(chǎn)生的動(dòng)壓力,但對(duì)于缸數(shù)多曲軸長(zhǎng)的情況,會(huì)因旋轉(zhuǎn)慣性力而產(chǎn)生內(nèi)力矩,使曲軸產(chǎn)生彎曲,影響運(yùn)行平穩(wěn)性。因此現(xiàn)在6缸以上高速發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸大都采用V型排列,縮短曲軸長(zhǎng)度。 而對(duì)于非定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件,如曲柄連桿機(jī)構(gòu)中活塞和連桿的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力是無(wú)法在構(gòu)件內(nèi)部得到平衡的,這些慣性力的存在會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生搖晃。對(duì)于這種類(lèi)型慣性力的平衡稱(chēng)為“機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的平衡”,涉及更加復(fù)雜的技術(shù)。 此外,對(duì)于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言,由于結(jié)構(gòu)的差異、各零件制造尺寸加工誤差及材料密度的均勻性,都會(huì)影響到整機(jī)的平穩(wěn)性。 慣性力的平衡是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,只有通過(guò)精心的設(shè)計(jì)和精確的測(cè)試手段,才能夠把慣性力的影響減至最小,品牌的差異在此亦可以略見(jiàn)一斑了。 -汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明,帶動(dòng)了汽車(chē)的發(fā)展,給世人在“行”上帶來(lái)極大的便利,使得窨距離縮小,人們的工作速度得以提高。近年來(lái)隨著電子技術(shù)的發(fā)展,又使汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)如虎添翼,成為高新技術(shù)的集成。 汽車(chē)用內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力并發(fā)展成為支柱產(chǎn)業(yè),在歷史上有幾次革命性的進(jìn)步,第一次是石油作為內(nèi)內(nèi)燃機(jī)的燃料,這使發(fā)動(dòng)機(jī)擺脫了最初建立在煤氣為燃料基礎(chǔ)上的固定式發(fā)動(dòng)機(jī),從而邁向移動(dòng)式的車(chē)用動(dòng)力。第二次革命是汽車(chē)生產(chǎn)的工業(yè)化。第三次是電子技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相結(jié)合。電子技術(shù)最初在汽油機(jī)上的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)電子點(diǎn)火,然后到電控燃油噴射,至今天點(diǎn)火和噴射的集成管理。 短短幾十年,發(fā)動(dòng)機(jī)成為高新技術(shù)的集成。無(wú)論是燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、廢氣排放水平等等,是任何一種其他動(dòng)力機(jī)械所無(wú)法比擬的。這一切都來(lái)源于電子技術(shù)發(fā)揮的作用。 電子技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)代化的靈魂 汽油機(jī)的燃油電子噴射 相比于過(guò)去采用的化油器,燃油電子噴射系統(tǒng)可以的燃油計(jì)量精確度上有較大幅度的提高。因此,采用電子控制燃油噴射的汽油機(jī),其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性有很大的提高,使對(duì)混合氣濃度要求的三效催化轉(zhuǎn)化器降低排放成為可能。 電子控制燃油噴射從單點(diǎn)式發(fā)展到多點(diǎn)式。這使汽油機(jī)不僅在動(dòng)力性上仍舊能保持其密度的特點(diǎn),而且其燃油性幾乎可以和柴油機(jī)相媲美。有人甚至稱(chēng)汽油直接噴射是汽油機(jī)的一次革命。汽油直接噴射技術(shù)已經(jīng)在日本三菱、豐田和日產(chǎn)的一些發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。歐洲的一些汽車(chē)公司如德國(guó)大眾、法國(guó)雷諾等也在發(fā)展之中。 汽油機(jī)點(diǎn)火和管理系統(tǒng) 汽油機(jī)是電火花點(diǎn)燃混合氣的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)?;鸹ǖ陌l(fā)生過(guò)去是依靠點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械式白金斷電器來(lái)完成的。斷電器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下很容易磨損并燒蝕,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)失火,造成動(dòng)力性下降和有害排放物激增的后果。 采用電磁式或霍爾式無(wú)觸點(diǎn)的斷電器便徹底解決汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中動(dòng)力下降的排放增加的難題,也大大地減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的維修和保養(yǎng)工作?,F(xiàn)代的高性能汽油機(jī)已經(jīng)毫無(wú)例外地采用了電子控制的無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)。 汽油機(jī)的可變氣門(mén)定時(shí)和升程系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)是控制進(jìn)氣與換氣過(guò)程的基本機(jī)構(gòu),主要的控制參數(shù)是氣門(mén)定時(shí)和升程。對(duì)應(yīng)于一定的運(yùn)行工況,要求的定時(shí)和升程各不相同。但一般發(fā)動(dòng)機(jī)一經(jīng)制造出后,氣門(mén)機(jī)構(gòu)的定時(shí)和升程便不能改變,這勢(shì)必造成部分工況不能在最優(yōu)的狀態(tài)下,動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。 以日本本田思域車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)為例,1.5升排量、非增壓的直列4缸汽油機(jī),采用VTEC系統(tǒng)后,功率由70kW提高至100kW。目前正在發(fā)展的完全電子控制的氣門(mén)機(jī)構(gòu),可以取消汽油機(jī)的節(jié)氣門(mén),進(jìn)氣量大小完全由氣門(mén)定時(shí)和升程決定。這樣可以使汽油機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性再提高一步。 柴油機(jī)的高壓共軌噴射和可預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù) 柴油機(jī)的高壓噴射是實(shí)現(xiàn)高動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和低排放的關(guān)鍵。但柴油機(jī)的工作噪聲比較大一直是限制其發(fā)展的主要障礙。燃油預(yù)噴是解決柴油機(jī)燃燒噪聲的關(guān)鍵電子控制的高壓共軌噴射和預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù)已經(jīng)可以成功解決這一難題。目前國(guó)際上已經(jīng)發(fā)展了可以將少部分燃油預(yù)先噴進(jìn)氣缸,這樣便大幅度降低了燃燒噪聲,甚至可以與汽油機(jī)相媲美。 這一技術(shù)使柴油機(jī)從大量應(yīng)用于固定動(dòng)力裝置和載重車(chē),進(jìn)到汽油機(jī)傳統(tǒng)的轎車(chē)領(lǐng)域。在歐洲,截止到2000年,已經(jīng)有近30%的轎車(chē)采用柴油機(jī)作動(dòng)力。其中應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量采用上述燃油噴射系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展的100公里僅耗油3升的轎車(chē),就是采用帶預(yù)噴的電控泵噴嘴燃油噴射系統(tǒng)。 噴嘴截面可調(diào)的增壓器 廢氣渦輪增壓技術(shù)是上世紀(jì)60年代后得到大量應(yīng)用的技術(shù),不僅可以大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出,而且可以相應(yīng)地減少燃油消耗。目前這一技術(shù)在柴油機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。歐美的柴油機(jī)約95%都采用廢氣渦輪增壓。 但是增壓器自身的質(zhì)量使加速響應(yīng)和低速性能受到影響,造成低速扭矩下降、排煙增加。要想彌補(bǔ)這一缺陷,簡(jiǎn)單的方法是犧牲高速性能或犧牲一定的經(jīng)濟(jì)性,變截面噴嘴技術(shù)便解決了這個(gè)難題。采用這項(xiàng)技術(shù),低速時(shí)減少?lài)娮旖孛鏈p小排氣阻力,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩特性得到大幅度提高,廢氣排放品質(zhì)也相應(yīng)得到改善。 廢氣再循環(huán)技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中以空氣為助燃劑,空氣中的氮?dú)鈺?huì)在燃燒中與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的氮氧化物(NOx),限制發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放物NOx就是其中之一。為了降低NOx排放,最有效的措施之一就是將一部分廢氣再次返回進(jìn)氣中參加燃燒以降低燃燒溫度,同時(shí)也減少了NOx的排放。問(wèn)題是廢氣怎樣加入才會(huì)既不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作,而又達(dá)到降低NOx排放的目的。 比如汽油機(jī),部分負(fù)荷時(shí)本來(lái)就有大量廢氣留在缸內(nèi),增加廢氣將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作不正常,有害排放物增加,因此,廢氣再循環(huán)只有在一部分工況時(shí)工作才能實(shí)現(xiàn)其降低NOx排放,同時(shí)不影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作的目的。電子控制技術(shù)提供了這種可能。目前先進(jìn)工業(yè)國(guó)的汽車(chē)為了滿足歐洲Ⅲ號(hào)以上的排放法規(guī),無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)都采用電子控制的廢氣再循環(huán)技術(shù)。 如此等等可以見(jiàn)到,現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的幾乎所有最新技術(shù)都與電子技術(shù)緊密結(jié)合,電子技術(shù)是使發(fā)動(dòng)機(jī)成為當(dāng)今集高新技術(shù)于一身的高技術(shù)產(chǎn)品的靈魂。目前已有電動(dòng)風(fēng)扇取代機(jī)械風(fēng)扇,將來(lái)會(huì)以電動(dòng)水泵取代機(jī)械水泵,將會(huì)把起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和飛輪合成一體,氣門(mén)也采用電動(dòng),汽油機(jī)不再需要節(jié)氣門(mén)。 這樣汽車(chē)的冷車(chē)加熱時(shí)間更短,運(yùn)行中的剎車(chē)能量、下坡能量都能得以回收,將會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)更加經(jīng)濟(jì)。未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)除還繼續(xù)需要燃料燃燒,還需要曲柄連桿機(jī)構(gòu)輸出動(dòng)力之外,其余的部件均可以由電子、液壓來(lái)控制,成為真正的機(jī)、電、液一體化的產(chǎn)品。 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料正向多樣化過(guò)渡 車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料最初采用的是煤氣。隨著石油的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,才使汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)真正成為人類(lèi)的得力工具。目前主要的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料仍然是汽油和柴油。由于石油是化工燃料,總有被采盡的一天,那么未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)供求矛盾隨著石油燃料的枯竭而退出歷史舞臺(tái)嗎?這是人們普遍關(guān)心的大問(wèn)題。應(yīng)該說(shuō),這種擔(dān)心是合理的。 但根據(jù)目前的資料顯示,全球的石油資源至少在未來(lái)的40~50年內(nèi)還不會(huì)出現(xiàn)完全枯竭的情況。隨著人類(lèi)對(duì)全球資源的進(jìn)一步調(diào)查,還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些過(guò)去沒(méi)有勘探到的資源。另外,采油技術(shù)的進(jìn)步也會(huì)提高石油的儲(chǔ)采比,會(huì)把一些過(guò)去認(rèn)為不能采或采不到的資源采出來(lái)。但是無(wú)論怎樣,石油資源會(huì)有枯竭的一天,因此人們已經(jīng)在探索石油后的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料并已取得很大的進(jìn)展。 醇類(lèi)燃料 醇類(lèi)作為燃料主要有乙醇和甲醇。乙醇來(lái)自生物質(zhì),如糧食、木材等,這是最理想的燃料,因?yàn)橐掖伎梢詫?shí)現(xiàn)二氧化碳的全球循環(huán)平衡,只要有太陽(yáng)照射,植物就可以實(shí)行光合作用,便可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 一些國(guó)家如巴西便把其蔗渣經(jīng)發(fā)酵后生產(chǎn)乙醇,然后大量摻入汽油作燃料,醇汽油是該國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)燃料。除巴西外,美國(guó)也將其汽油摻入部分乙醇燃料使用。我國(guó)去年也啟動(dòng)了燃料乙醇的項(xiàng)目,并在河南、山東、吉林等若干省份作試點(diǎn)。乙醇作燃料在現(xiàn)有汽油機(jī)上應(yīng)用是完全可以的,幾乎可以不要改動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。今后的問(wèn)題是如何擴(kuò)大產(chǎn)量。 甲醇是可以由煤和天然氣生產(chǎn)的產(chǎn)品。其燃燒速度快,燃燒時(shí)無(wú)煙、無(wú)焰,NOx排放低,熱值約為汽油的一半。全球的煤資源與石油相比要大的多,按目前的能源消耗水平,至少還可以用幾百年,因此,甲醇是最有發(fā)展前景的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。目前在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用甲醇是完全可以的,除燃油系統(tǒng)的個(gè)別密封件需要更換外,基本不需對(duì)原發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝。但壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用仍然需要采用一些特殊技術(shù)。無(wú)論怎樣甲醇作為燃料已經(jīng)提供人們一個(gè)光明的前景。 二甲基醚 這是一種- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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