发动机构造论文

发动机构造 热能 101 班 5902110044 易勇 就总体构造而言 发动机主要由机体组 曲柄连杆机构 配气 机构 进排气系统 燃油系统 冷却系统 润滑系统 启动系统和 有害排放物质控制装置等组成 此视频中的发动机为汽油机 这里 主要分析此汽油机的机体组 曲柄连杆机构和配气机构的结构特点 1 机体组 机体组主要由气缸体 汽缸盖 气缸盖罩与气缸衬垫和 油底壳组成 视频中气缸体如下所示 可以看到此气缸体有三个缸 而且是 直列的 气缸体是发动机的支架 是各机构与系统的装配基体 是 最大的零件 它与气缸盖密封气缸 形成燃烧室 燃烧室周围长的 孔为水孔 小的圆孔为油孔 大的圆孔为螺丝孔 所以此发动机为 水冷发动机 气缸体与曲轴箱连铸 且各个气缸也是一体铸造成的 一个整体 气缸体与气缸盖内水套一起组成冷却系统 与气缸盖内油道 润滑 系统 由于气缸总是要承受拉 压 弯 扭等机械负荷 并且要承 受高温燃气很大的热负荷 所以气缸的材料应具有足够的强度和刚度 耐磨损和耐腐蚀 为了减轻重量 还应采用质量轻点的材料 所以 综合考虑 一般采用高强度灰铸铁 铝合金或合金铸铁 曲轴箱有 三种 一般式 龙门式和隧道式 此视频中的发动机采用的是一般 式 气缸盖在缸体上部 用气缸盖螺栓将气缸体和气缸盖连接在一 起 密封气缸上部并与之形成燃烧室 气缸盖上设有进排气座 气 门导管孔和进排气通道 由于此发动机为汽油机 所以气缸盖上还 设有火花塞 缸盖分为整体式 单体式和块状式 次发动机缸盖为 整体式 和缸体相同 缸盖的材料也应该具有足够的强度和刚度 如上图 该汽油机的燃烧室为蓬形的 在其一面设有两个进气 孔 另一面设有两个排气孔 火花塞设在中间 这样的设计能够使 进气量增大 排气充分 使得充分燃烧 下图为排气气门 进气气 门和它形状相同 在吸气冲程中 汽油被喷在进气阀的背部 然后空气进来带着 汽油一起进到燃烧室 接着是压缩冲程 当活塞运动到上止点的时 候火花塞点火燃烧 推动活塞做功 接着排气门打开 排出高温的 废气 然后又是吸气 如此往复循环 气缸盖罩位于气缸盖上部 起到密封和防尘作用 气缸衬垫位 于气缸体和气缸盖之间 它的存在保证了缸体与缸盖结合面密封严 密 气缸衬垫的材料需要耐热 一般采用金属或石棉 油底壳位于发动机的最下部 用来储存机油并封闭曲轴箱 一 般为薄钢板冲压而成 也有铝合金铸造 带散热片 一般油底壳中 部或后部较深 由于此视频中油底壳不明显 在此就不赘述 2 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构的作用主要是把燃气作用在活塞顶 上的力转变为曲轴的转矩 以输出机械能 主要包括活塞连杆组 曲轴飞轮组 活塞连杆组包括活塞和连杆 此发动机活塞顶部采用的是凹顶 如下图 它可以改善混合气形成和燃烧 调节压缩比 活塞的头部 有三个活塞环 包括两个气环 一个油环 可以看到活塞环的 断面为直开口式的 活塞头部与活塞环实现了气缸的密封 并且由 于活塞环与气缸内壁接触良好 这样就能够将热量通过活塞环传给 气缸壁 再由汽缸壁将热量散走 使活塞散热良好 活塞再气缸内 运动的时候 需要机油将汽缸内壁润滑 活塞环的存在就能够将内 壁上的机油刮下来 使得机油不进入燃烧室 活塞头部下面就是活 塞额群部 它是活塞导向并且能够承受侧压力 由于发动机工作时 活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形 而活塞受热膨胀时还发生热变形 这两种变形的结果都是使活塞裙 部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大 因此在 制造活塞的时候应该把 活塞制成椭圆形的 轴线方向上的直径稍小 还有 由于活塞上部 至下部的温度逐渐减小 变形量也减小 所以为了使得工作的时候 活塞是圆柱形的 那么制作的时候就要制成上小下大的圆锥形或桶 形 为减少活塞销座附近处的热变形量 活塞销座附近裙部制成外 表面下陷的形状 活塞和连杆通过活塞销连接 连杆又和曲柄相连 这样活塞连杆就将作用在活塞顶部的压力传递给了曲轴 由下图可 以看到 该曲轴是全支撑的 曲拐互成 120 度角 活塞逐个到达上 止点 燃烧室也是逐个点火燃烧 符合三缸发动机的工作过程 由 于曲柄旋转不同步 会产生旋转惯性力和力矩 所以采用平衡重用来平衡旋转惯性力及 其力矩 平衡重上面的小孔为油道 工作的时候有机油流动 作为 润滑系统的一部分 曲轴一端设有齿轮 通过链条将转矩传递给凸 轮轴 为增大惯性 在曲轴的一端设有飞轮 3 配气机构 配气机构采用的是气门式配气机构 定时开启和关闭各缸的 进 排气门 由气门组 气门传动组构成 如上图 该发动机采用的是将凸轮轴置于气缸盖上的形式 曲轴和 凸轮轴的传动比为 1 2 这样 每四个冲程凸轮轴转动一周 气门就 被顶开一次 凸轮轴转动的时候 凸轮直接将进气阀或者排气阀顶 开 属于直接驱动 直接驱动式配气机构的刚度最大 驱动气门的 能量损失最小 气门包括头部和和杆部 头部主要是密封的作用 而杆部起到的是导向的作用 每个气门上套有一个气门弹簧 气门 弹簧的作用在于保证气门回位 在气门关闭时 保证气门与气门座 之间的密封 在气门开启时 保证气门不因运动时产生的惯性力而 脱离凸轮 由于发动机工作的时候会震动 为避免共振 在设计弹 簧的时候都要考虑到避免共振的问题 四 零件图 图 a 图 a 是空气滤清器 空气从外界由这里进入到发动机里面 图 b