发动机复习1.doc

第一章在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机称作四冲程往复活塞式内燃机活塞往复两个行程便完成一个工作循环的则称作二冲程往复活塞式内燃机燃烧室容积或余隙容积Vc 气缸的总容积Va 气缸的工作容积VhVa = Vh + Vc 内燃机总排量：示功图：内燃机示功图即气缸内气体压力随曲轴转角或气缸容积变化的曲线图。它是用示功器在试验中直接测得的由示功图可以得到许多重要数据，如气缸内气体的瞬时压力和温度，最高爆发压力，着火时刻，燃烧终点，燃烧规律等，它们是分析内燃机工作过程好坏的原始数据。利用内燃机曲柄连杆机构中活塞位移和曲轴转角之间的几何关系，转换描绘出气缸内压力随气缸容积变化的P-V示功图，P-V示功图中分别为进气、压缩、作功、排气过程的气体压力变化曲线。内燃机的总体构造，主要由以下几部分组成：机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系、点火系、润滑系、冷却系、起动装置第二章 发动机的性能指标：第三章 发动机特性柴油机调速特性：所谓调速特性，就是在调速器起作用时，柴油机的性能指标随转速或负荷变化的关系。两级式调速器工作原理：调速弹簧用两个刚度不同的弹簧。内弹簧刚度小，预紧力也小；外弹簧刚度大，预紧力也大。外弹簧不直接作用在调速滑套上，而是作用在弹簧座4上。怠速时，调速滑套5只与内弹簧接触，当偶然原因使n高于或低于怠速转速时，调速器起作用，由于飞球6的离心力增大或减小，使调速滑套5带动杠杆7绕支点右移或左移，减少或增加循环供油量，使转速不至于增加或降低的过多，保持了怠速运转的稳定。当转速达到标定转速n2时，滑套5向右移动，离心力克服内弹簧的预紧力和弹力与弹簧座4接触。转速大于n2时，外弹簧起调速作用，控制和调节高转速。在n1n2转速范围内，即在怠速与标定转速之间调速器不起作用。原因是由于硬的外弹簧2的阻止作用，使飞球6的离心力不能克服弹簧的推力，调速滑套5不能移动，此时调速器不起作用。供油量由司机通过调节杠3调节，这就是双级式调速器的工作原理。全程式调速器及调速特性 ：工程机械、矿山机械等用柴油机一般装用全程式调速器。柴油机由最低转速到最高转速的宽广范围内，调速器都起作用。当调速手柄1固定在某一位置时，飞锤6的离心力通过杠杆传到滑套5上与调速弹簧2的弹力平衡。当柴油机负荷减小转速升高时，飞锤6向外张开，通过滑套5进一步压缩弹簧2，杠杆4向右移动，并在新的位置平衡，杠杆4带动齿杆7向减油方向移动，油量减小转速下降。转速下降,飞锤6收缩，弹簧伸长，杠杆4带动齿杆7向左移动，油量增加。如此反复直到转速稳定为止。由于调速器运动需克服摩擦阻力，故新的平衡转速不可能恢复到原来的转速，略有转速差n。当改变调速手柄1的位置时，调速弹簧2的预紧力也相应改变了。飞锤6产生的离心力和弹簧2的弹力将在不同的转速下平衡，从而相应地改变了调速器的工作转速。手柄1向“”方向转动，弹簧2的预紧力愈大，所控制的工作转速愈高。所以改变弹簧的预紧力就改变了调速器控制的工作转速，这就是全程式调速器的工作原理。曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F。PPjPCF曲柄连杆机构的组成：机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫等活塞连杆组：活塞 活塞环 活塞销 连杆等曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减振器活塞的变形及采取的相应措施：变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。气体压力：活塞工作时，燃烧气体压力p均匀作用在活塞顶上,活塞销给的支反力作用在活塞裙部的销座处，由此产生的变形是裙部直径沿活塞销座轴线方向增大。侧压力：侧压力的作用使圆的裙部压扁的趋势,同时迫使活塞裙部直径沿活塞销座轴同一方向增大。热膨胀：活塞销座附近的金属堆积,受热后膨涨量大,致使裙部在受热变形时，在沿活塞销座轴线方向的直径增量大于其它方向。变形规律：（1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；（2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；（3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。 结构措施：1活塞纵断面制成上小下大的截锥形。（2）活塞裙部制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。销座处凹陷0.5mm1.0mm。（3）裙部开隔热膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开)偏置销座：定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。原理：因销座偏置,在接近上止点时,作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边,使活塞倾斜,裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点,侧压力反向时,活塞才以左下端接触处为支点,顶部向左转（不是平移）,完成换向。可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。（图）曲拐的布置：布置原则：1)使各缸作功间隔角尽量相等。对直列多缸四冲程发动机，作功间隔角为7200/缸数。2)连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。3)V型发动机左右两气缸尽量交替作功直列四冲程四缸发动机 曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为 7200/4=1800。发动机工作顺序有 1342 1243气门的布置型式1、气门顶置式2、气门侧置式配气相位用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间 ，称为配气相位。进气提前角在排气冲程接近终了，活寒到达上止点之前,进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)，用表示。一般为1030。进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下移动时、因进气门已有一定开度，所以可轻快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。进气迟后角在进气冲程过下止点后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)，用表示， 一般为4080。进气门晚关,是因为活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响,气缸内的压力仍低于大气压, 且气流还有相当大的惯性,仍能继续进气。下止点过后,随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流速度也逐渐减小到流速等于零时，进气门便关闭的角最适宜。若过大便会将进入气缸的气体重新又压回进气管, 进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持续角为 + 180 + 排气提前角 做功冲程的后期,活塞到达下止点前,排气门便开始开启。从排气门开始并启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角,用表示。一般为40一80 当的排气门早开,气缸内还有0.30.5MPa的压力,做功作用已经不大,但利用此压力可使气缸内的废气迅速地自由排出,待活塞到达下止点时,气缸内只剩约0.110.12MPa的压力,使排气冲程所消耗的功率大为减小。此外,高温废气的早排,还可防止发动机过热,但角若过大,则将得不偿失。排气迟后角在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)，用表示。一般为10一30 。由于活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，且废气气流有一定的惯性，所以排气门适当晚关可使废气排得较干净。排气持续角排气门开启持续时间内的曲轴转角，即排气持续角为 + 180+ 气门重叠角 气门叠开：当进气门早开和排气门晚关时，出现的进排气门同时开启的现象。 气门叠开角：气门同时开启的角度（a+ d）。由于排气门延迟关闭、进气门提前开启，使得在上止点前后一定的曲轴转角范围内存在进、排气门同时开启的状态，称为气门重叠或气门叠开，气门叠开时曲轴相应转过的角度，称为气门重叠角或气门叠开角。第六章化油器式发动机燃油供给系统组成：燃油供给装置 空气供给装置 可燃混合气形成装置 可燃混合气供给和废气排出装置现代化油器五大系统：主供油系统 怠速系统 加浓系统 加速系统 起动系统怠速系统功用：保证在怠速和很小负荷时供给很浓的混合气。 a为0.60.8。结构： 发动机转速低，节气门近于全闭但节气门后面的真空度却很高(约为0.04一0.06MPa)利用这个条件，另设怠速油道，其喷口即设在节气门后，这样就解决了此矛盾。节气门前方的喉管处真空度很低,根本不能将汽油由主喷管吸出发动机怠速时,怠速喷口3处真空度为pxp0- px ,在px的作用下，浮子室中的汽油经主量孔和怠速量孔8，流入怠速油道7，与从怠速空气量孔6进入的空气混合成泡沫状的油液自怠速喷口3喷出。工作原理：喷出的泡沫状的汽油受到高速流过节气门边缘的空气的冲击,再次雾化因为有极少量空气从怠速空气量孔6渗入，所以怠速油道7中的真空度pxxp0- pxx ，小于节气门后面的真空度px汽油供给装置：组成：汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、油管 功用：贮存、滤清、输送汽油汽油喷射系统的类型 多点汽油喷射系统（MPI）在每一个气缸的进气门附近装有一个喷油器直接将燃料喷入各个气缸气道的进气门前方安装在进气歧管末端，喷油器个数一般和缸数相同目前已广泛应用在各种电控汽油喷射发动机上。单点汽油喷射系统（SPI）在节气门体上安装一个或两个喷油器,向进气管中喷油汽油和空气在进气管中形成可燃混合气，在进气行程时混合气被吸入气缸。该系统虽然能够提高空燃比的控制精度，但各缸混合气分配不均匀的问题仍然没有解决，因此已逐步被淘汰。 电子控制系统工作原理：存储在ROM中的参考数据是通过大量的发动机及整车实验所获得的优化数据。在发动机状态信号中进气流量或进气管绝对压力和转速信号是两个主要参数，它们决定该工况下的基本燃油供给量和基本的点火提前角。其它各种参数起修正作用，如冷却液温度修正、进气温度修正、大气压力修正、蓄电池电压修正、节气门变化速率（加减速）修正、排气中氧含量修正等。 第七章 柴油机供给系统A型喷油泵组成泵油机构 供油量调节机构 驱动机构 喷油泵体柱塞偶件驱动机构出油阀偶件油量调节机构泵油过程分以下三个阶段进油过程 供油过程 回油过程进油过程 柱塞下行，当柱塞把柱塞套上的进油孔打开后，柴油从喷油泵的低压油腔经油孔进入泵油室 供油过程 柱塞上行关闭进油孔后，泵油室内的油压迅速升高，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管。 回油过程 柱塞继续上行，当柱塞上的斜槽与回油孔相通时，高压油经回油孔流回低压油腔，出油阀关闭，供油结束VE型分配泵 VE型分配泵由驱动机构、二级滑片式输油泵、高压分配泵头和电磁式断油阀等部分组成 机械式调速器和液压式喷油提前器也安装在分配泵体内工作原理（1）供油过程 当平面凸轮盘的凹下部分转至与滚轮接触时，柱塞弹簧将分配柱塞向左推移，柱塞腔容积增大。进油槽与柱塞套上的进油孔相通，柴油经油道流入柱塞右端腔室和中心油道内（2）泵油过程平面凸轮盘凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞边转边右移。进油孔关闭，柱塞腔内燃油压力升高，柱塞上分配孔与柱塞套上的出油孔之一相通，高压柴油即经中心油道、分配孔、出油阀流向喷油器，喷入燃烧室。（3）停油过程柱塞在平面凸轮的推动下继续右移，左端的泄油孔移出油量调节套筒与分配泵内腔相通时，柱塞腔内的高压油立即经泄油孔流入泵体内腔中，柴油压力立即下降，供油停止。 柱塞有效供油行程 从柱塞上的燃油分配孔与柱塞套上的出油孔相通的时刻起,至泄油孔移出油量调节套筒的时刻止,这期间分配柱塞所移动的距离为柱塞有效供油行程。调节供油量 有效供油行程越大，供油量越多。移动油量调节套筒即可改变有效供油行程，向左移动油量调节套筒，停油时刻提早，有效供油行程缩短，供油量减少；向右移动油量调节套简，供油量增加。油量调节套筒的移动由调速器操纵柴油机电控技术第一代（位置控制方式）保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构，只是取消了机械控制部件（调速器等），增加了传感器、ECU、执行器等组成的控制系统，使控制精度和响应速度得以提高 优点：柴油机的结构几乎不需改动，便于对现有柴油机进行升级换代。缺点：响应慢，控制精度不高，供油压力不能控制。第一代（位置控制方式）供油量的“位置控制”特点是用模拟量来控制执行元件工作，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所需的供油量。无论采用何种类型的电子调速器，总是需要由部分机械装置来完成对喷油泵供油量的调节，也会降低控制精度和响应速度。 第二代（时间控制方式）基本保留了传统燃油供给系统的组成和结构，时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油。一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开，喷油结束。因此可实现供油量控制，又可实现供油正时的控制。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前器等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。优点：控制自由度更大，供油加压与供油调节在结构上相互独立，使喷油泵结构得以简化，强度得到提高。高压喷油能力大大加强。缺点：供油压力无法控制。第三代（时间-压力方式）这是国外于20世纪90年代中期研制的一种新型柴油机电控技术。基本改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行时间-压力控制。油压油泵并不直接控制喷油，而仅仅向共轨供油以维持所需的共轨压力，并通过连续调节共轨压力来控制喷射压力。优点：可实现高压喷射（最高达200Mpa），喷射压力独立于发动机转速，可实现理想喷油规律，具有良好的喷射特性。第八章 冷却系统（228）水冷系统的组成： 汽车发动机的水冷系统均为强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。这种系统包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其他附加装置等。大循环：当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却水全部流经散热器，形成大循环。小循环：当冷却水温低于70时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷同时大小循环：当发动机的冷却水温在7080范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。第九章 润滑系统润滑系功用：润滑作用：润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗。清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物。冷却作用：机油在润滑系内循环带走摩擦产生的热量，起到冷却作用。密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油。防锈蚀作用：在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈。液压作用：润滑油可用作液压油，起液压作用，如液压挺柱。减震缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓冲作用。 润滑方式：压力润滑 飞溅润滑 润滑脂润滑压力