发动机机械系统检修项目二幻灯片.ppt

项目二认识发动机,2.1发动机的作用2.2发动机的分类2.3发动机的组成2.4四冲程发动机2.5发动机性能2.6发动机识别,2.1发动机的作用,现代汽车大多使用往复活塞式内燃机，发动机把燃料的化学能转换为机械能。化学能是从为发动机提供的燃料里面释放出来的。当燃料在发动机气缸里面燃烧的时候，能量就以热的形式释放出来。这就是通常所说的燃烧。燃烧使气体升温，并达到一个很高的压力。正是这个高压推动活塞在气缸里面下行使发动机运转。大多数的汽车发动机都有多个气缸。小汽车的发动机可能只有两个气缸，大型车的发动机可能多达12个气缸。所有的气缸的工作过程都是相似的。发动机的基本部件有:气缸、活塞、连杆和曲轴。活塞是由铝合金制造的，在气缸里面是一种滑动连接。活塞上面有活塞环，,下一页,返回,2.1发动机的作用,它主要是保证活塞与气缸之间的气密性的。2.1.1气缸里面的工作过程1.压缩活塞上行，压缩里面的空气和燃油的混合气。混合气是由燃料(汽油)小颗粒和周围的空气组成的。这就形成了可燃混合气。2.燃烧活塞压缩到接近上止点的时候，可燃混合气已经被压缩到了一个很小的空间里面。活塞顶上的这处空间叫做燃烧室，因为它是可燃混合气燃烧的地方。燃油与空气的混合气在这里被火花塞发出的火花点燃。,上一页,下一页,返回,2.1发动机的作用,3.做功燃烧产生的高压推动活塞下行，该过程使发动机运行。上面的几条是汽油发动机气缸里面的工作过程。空气和燃油的混合气进人到气缸里面，活塞上行对其进行压缩，压缩的可燃混合气在燃烧室里面被点燃，燃烧过后的高压气体推动活塞下行。这个过程循环往复地进行以保持发动机正常运转，当然发动机还需要其他的部件才能组成。2.1.2往复运动转化为旋转运动发动机气缸里面的活塞的上下运动叫做往复运动，基于这个原因有时间发动机一也叫做往复式发动机。发动机活塞做的是直线运动，,上一页,下一页,返回,2.1发动机的作用,但是这个运动必须转化为旋转运动。因此，连杆和曲轴滑块机构就派上了用场。如图2-2所示，连杆把活塞和曲轴相联曲轴是一根弯曲的轴，对应每一缸都有一个曲拐。每一个曲拐都对应一根曲轴销，它为下端的连杆大头的滑动轴承提供了一个接触面。连杆有一个可以拆卸的端盖。这是非常必要的，如果没有这个盖，连杆就没有办法安装到曲轴销上面去。,上一页,返回,2.2发动机的分类,2.2.1按燃料分类有三种汽车燃料:汽油、直馏柴油(用于柴油机)和气体燃料。大多数的乘用车都是汽油发动机，但是有些四轮驱动的汽车或者轻型商用车搭载的是柴油发动机。重型货车或者大量掘土(或运土)的工程机械用的也是柴油发动机。如图2-3所示。气体燃料有两种来源:液化石油气(LPG)和天然气(NGV)。汽车发动机和轻型货车发动机可以改装为燃用LPG，通常一也改装成两燃料汽车，既可以燃用汽油一也可以燃用气体燃料。气体燃料一也有一些比较特殊的用途，,下一页,返回,2.2发动机的分类,燃用气体燃料的汽车排放出的尾气比燃用其他的石化燃料的发动机排放出的尾气更加清洁。因此，叉车和其他一些室内使用的机械都安装了LPG燃料系统。2.2.2按一个工作循环所需冲程数分类1.发动机的工作循环循环就是一系列的事件的循环往复过程。发动机的工作循环由活塞的几个冲程组成。有四冲程循环发动机和二冲程循环发动机，如图2-4所示。对于一台四冲程循环发动机，它的一个循环有四个活塞冲程，因此它需要曲轴转两圈。对于一台二冲程循环发动机，,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,它的一个循环只需要两个冲程和曲轴转一圈。大多数的汽车发动机都是四冲程循环的发动机，尽管有一些大型的柴油发动机是以二冲程循环理论进行工作的。有一些小型的发动机，如:割草机上面的发动机就是二冲程的，其他一些都是四冲程循环。大多数的摩托车发动机都是四冲程循环的，但是一也有二冲程的摩托车发动机。大多数的船舶甲板发动机是二冲程的，当然一也有四冲程的。汽油发动机一个完整的循环，无论它是二冲程还是四冲程的发动机，都包括了把空气和燃料混合气吸人气缸、,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,燃烧的发生、燃气膨胀和对活塞做功、最后把气缸里面的已燃气体排出去这几个过程。2.四冲程汽油发动机对于四冲程循环，一也叫做奥托循环(由它的发明者的名字而来)，在气缸的顶部的气缸盖上面安装有气门。它们由凸轮机构控制在正确的时刻打开或者关闭。进气门允许燃料和空气的混合气进人到气缸里面，排气门把已经燃烧过的气体排出到缸外。如图2-5所示为四冲程汽油机的冲程循环顺序图。它们分别是:(1)进气冲程。在这个冲程里面，进气门打开,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,活塞下行并把空气和燃料的混合气吸人到气缸里面。(2)压缩冲程。在这个冲程里面，发动机的进气门和排气门同时关闭，活塞上行，空气和燃料混合气在气缸里面被压缩(3)做功冲程。在这个冲程里面，空气和燃料的混合气发生燃烧，活塞在高压燃气的推动力作用下下行。(4)排气冲程。在这个冲程里面，排气门打开，活塞上行把气缸里面的已燃气体排出去。这四个冲程就构成了一个四冲程循环。当活塞在排气冲程到达上止点过后，发动机的进气门会再次打开，,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,开始进人到一个循环过程。只要发动机在运行，这个过程就会一直持续下去。进气冲程进气冲程从活塞在上止点，排气门关进气门开开始。活塞向下运行，把空气和燃料的混合气通过进气门吸人到气缸里面。空气和燃油蒸汽的混合气是由燃料供给系统中的化油器提供的。注:空气和燃料的混合气不是真正吸人到气缸里面的。当活塞下行的时候，气缸里面形成了部分真空(或者说是负压)，然后是空气把混合气压人到气缸里面的。压缩冲程,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,当发动机在进气冲程到达下止点过后就会改变运行方向向上进人压缩冲程，这个时候进气门关闭，排气门一也已经关闭，因此空气和燃料的混合气在活塞上行的过程中就被压缩。当活塞运行到上止点的时候，混合气被压缩到大约为原来体积的1/8。气缸里面的气压也上升了。做功冲程在做功冲程里，进气门和排气门一也都是关闭的。当活塞到达压缩上止点后，点火系统就在火花塞处产生一个电火花。这个电火花就会点燃空气和燃料的混合气，燃烧就会迅速扩散，燃烧过后的气体就会在气缸里面产生高压。膨胀的气体作用在活塞上并推动活塞下行。,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,这个力通过连杆作用在曲轴销上面，推动曲轴转动。排气冲程当活塞从做功冲程到达下止点时，排气门打开，这个时候进气门还是保持关闭状态。在排气冲程时活塞上行，把已经燃烧的气体通过排气门排出到气缸以外。当活塞达到排气上止点时，排气冲程完成，发动机的一个工作循环也完成了。3.二冲程汽油发动机普通二冲程汽油发动机都是如图2-6所示的三日设计。发动机里面的三个发动机日分别是:(1)进气日。进气日让来自化油器的空气和燃油的混合气进人到活塞下面的曲轴箱里面。,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,(2)车令移日。空气与燃油的混合气通过这里从曲轴箱进人到活塞上面的气缸里面。(3)排气日。用于排出燃烧过后的废气。这些日都是在活塞上下移动的过程中由活塞进行开启和关闭，没有单独的气门。发动机循环的四个工作过程依然是存在的，进气、压缩、做功和排气。一些事件在活塞上面发生，与此同时另一些则在活塞下面的曲轴箱里面进行。这就使得一个完整的循环得以在活塞两次上下过程完成。曲轴箱是密封的，它构成了发动机进气系统的一部分。这类发动机燃烧的事实上是汽油和机油的混合物。,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,在空气与油的混合气一起作为燃料，同时混合气中的机油一也作为活塞、气缸和轴承的润滑剂。活塞上面的工作过程包括:压缩空气和燃料的混合气、燃烧、做功冲程和排气冲程。发生在活塞下面的过程包括:吸人空气与燃油的混合气并通过传输日把可燃混合气从曲轴箱传输到活塞上方的气缸里面。二冲程发动机的工作过程如图2-7所示。(1)活塞上行冲程。活塞在上行的过程压缩气缸里活塞顶上面的混合气。与此同时，它在曲轴箱里面和活塞下面的空间里面建立了一个低压，为进气日打开做好准备。一旦进气日打开，来自化油器的燃油混合气就进人到曲轴箱里面。,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,(2)冲程顶点。在活塞运行到接近上止点的时候，火花塞就放出一个火花把压缩过后的混合气点燃。同时，活塞在它上行的时候打开进气日。空气与燃油的混合气进人活塞下面的曲轴箱。(3)活塞下行冲程。已燃混合气压力升高推动活塞下行。在下行冲程的后期，活塞的顶部打开了排气日，已燃烧的废气就从气缸里面排出。与此同时，活塞下行压缩曲轴箱里面的气体，让曲轴箱里面的气压升高，为传输做好准备。(4)冲程的底部。在冲程的底部，活塞打开传输日。这就把曲轴箱里面压缩了的混合气放进到活塞上面的气缸里面。排气日在传输日打开之前就打开了。因此，,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,废气排出去过后就可以让新鲜混合气进人气缸。二冲程发动机的活塞顶上通常都设计有偏转板。这个偏转板把从曲轴箱来的混合气导向上面，把已燃的废气导向排气日。这样就可以防止从曲轴箱来的混合气直接从排气日排出去。一也可以帮助把气缸里面的废气排出气缸以外，这就是通常所说的扫气。2.2.3按冷却方式分类水冷却发动机有水套和散热器，空气冷却发动机依靠空气流动进行冷却，如图2-8所示。2.2.4按气缸数分类按气缸数及排列方式可分为单缸发动机和多缸发动机，,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,其中多缸发动机还可分为直列式、V型及水平对置式等(如图2-9所示)。四缸、六缸、八缸发动机是通常用到的类型，但是也有一些汽车发动机是单缸、两缸、三缸、五缸和十二缸的。发动机的气缸有直列式的、V型的和水平对置式的。1.直列式发动机这种发动机的气缸是一个接着另一个排列成一条直线。这种发动机通常都是垂直的，但是一也有一些直列发动机与垂直方向有一个角度，叫做倾斜发动机。把发动机倾斜可以降低发动机的高度，这种方案通常用在乘用车上面，这样就可以降低机罩高度。直列发动机一也可以设计成卧式发动机，,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,气缸水平放置，这种发动机主要用在重型车上面。这类发动机可以安装在货车的驾驶室下面或者公交车的车厢板下面。2.V型发动机V型发动机的气缸布置成两列，每一列占总气缸数的一半。每一列的气缸成直线排列，两列之间有一个角度。在大多数的发动机里面，这个V角一般是900，当然也有一些其他的角度。如图2-9(d)所示为一台V型6缸发动机的机体。与类似的直列发动机相比，V型发动机更宽，但是要短一些，通常它具有更高的刚度，可以用一根更短的、刚性更大的轴。3.水平对置式发动机这类发动机的气缸呈水平的两列，曲轴安装在中间。,上一页,下一页,返回,2.2发动机的分类,它有两个气缸体，一个左气缸体和一个右气缸体。一个四缸发动机的机体如图2-9(e)所示。它是由铝合金机体加铸铁衬套组成。这是卧式发动机布置，卧式发动机通常都是指这种水平对置发动机。这种设计的发动机比相当的直列发动机更宽、更矮。它也有更好的自然平衡性，因为活塞在某一个方向上的运动被与它相对的活塞的运动平衡了。,上一页,返回,2.3发动机的组成,除了前面所讲述到的发动机组件以外，发动机还需要许多的系统才能正常运转。有一些前面已经讲到的发动机的组件一也是这些系统的构成之一，这些系统分别是:(1)燃料(燃油)供给系统。包括油箱和给发动机供油的油泵(2)润滑系统。用油泵通过管路给发动机的各个运动件供给润滑油。(3)冷却系统。包括散热器、软管、水泵、发动机气缸体和气缸盖里面的水套，以及在整个冷却系统里面循环防止发动机过热的冷却剂。(4)起动系统。由电池和起动机组成，起动机通过安装在飞轮上面的齿圈带动发动机旋转。,下一页,返回,2.3发动机的组成,(5)充电系统。发动机驱动交流发电机用于给汽车供电和给电池充电。(6)点火系统。在汽油发动机和气体发动机上面，安装有火花塞用于点燃燃烧室里面的混合气。(7)进气系统。它包括空气过滤器、导管和进气总管，进气系统可以提供清洁的空气和燃油混合气给发动机。(8)排气系统。包括排气总管、连接管、催化转换器、消声器和把尾气引到汽车后面的管道。,上一页,下一页,返回,2.3发动机的组成,除了柴油发动机不需要点火系统以外，上面列出的系统是所有发动机都需要的。除了前面提到的各种各样的组件和系统，发动机还需要安装其他一些附件。例如:助力转向泵，空调压缩机，对于重型车还需要制动器用的真空泵或者空气压缩机(如图2-10所示),上一页,返回,2.4四冲程发动机,2.4.1发动机结构基本术语发动机结构如图2-11所示。(1)上止点:活塞顶部离曲轴中心的最远处，即活塞最高位置(2)下止点:活塞顶部离曲轴中心的最近处，即活塞最低位置(3)活塞行程(S):上、下止点之间的位置。(4)曲柄半径(R):曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离。(5)气缸总容积(Va):活塞在下止点时，活塞顶上面整个容积。(6)气缸工作容积(Vb):活塞从上止点到下止点所扫过的容积。,下一页,返回,2.4四冲程发动机,(7)燃烧室容积(V):活塞在上止点时，活塞顶上面的空间为燃烧室容积。(8)压缩比:气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比，用表示。式中，Va为气缸总容积;Vb为气缸工作容积;V为燃烧室容积。现代化油器式发动机压缩比一般为8一11(轿车有的达10以上)。柴油机压缩比一般为16一22。(9)发动机排量:多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量，用Vl表示。,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,式中，Vb为气缸工作容积(气缸排量);i为气缸数目。(10)工作循环:对于往复活塞式发动机，每进行一次能量转换，均要经过进气、压缩、做功、排气四个过程。这种周而复始的连续过程，称为发动机的一个工作循环。2.4.2四冲程发动机的工作原理1.四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的运转是按进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的顺序不断循环反复的。1)进气冲程由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,这时排气门关闭，进气门打开。进气过程开始时，活塞位于上止点，气缸内残存有上一循环未排净的废气，因此，气缸内的压力稍高于大气压力。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸人气缸，直至活塞向下运动到下止点。在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，为0.0750.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370一400K。实际汽油机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,以便吸人更多的可燃混合气。2)压缩冲程曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩冲程结束。此时气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.61.2MPa,温度可达600700K。压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则燃烧速度越快，发动机功率一也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃，就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。这会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的。汽油机的压缩比一般为6103)做功冲程做功冲程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一冲程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩冲程接近上止点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高压力可达35MPa,最高温度可达22002800K，高温高压气体膨胀，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外做功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，做功冲程结束，气体压力降低到0.30.5MPa，气体温度降低到13001600K4)排气冲程可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气冲程。当做功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气冲程结束。实际汽油机的排气冲程一也是排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，为0.10s一0.11sMPa,温度为9001200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四冲程汽油机经过进气、压缩、做功、排气四个冲程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个冲程，相应地曲轴旋转了两圈。2.四冲程柴油机的工作原理,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,大多数的柴油发动机都是四冲程的，但是也有一些大型柴油发动机是二冲程的。它的工作过程与小型二冲程的汽油机还不一样。柴油发动机燃用的是直馏柴油，大多数的发动机燃料都是直接喷人气缸的。它没有像汽油机那样的化油器，或者电子燃油喷射系统。在柴油机上，在进气冲程进人气缸的只有空气。在压缩冲程里面，空气压缩到大约600。这个温度足够点燃喷射人发动机燃烧室的直馏柴油。它不需要用火花塞的火花来点燃混合气。四冲程柴油机和四冲程汽油机的工作过程相同，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,每一个工作循环同样包括进气、压缩、做功和排气四个冲程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，与汽油有较大的差别，柴油钻度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成、着火方式、燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同。下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。四冲程柴油机在进气冲程中吸人气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力为0.078s一0.0932MPa，气体温度为300一370K。压缩冲程压缩的一也是纯空气，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,在压缩冲程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷人燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多(一般为1622),压缩终了时气体温度和压力都比汽油机高，大大超过了柴油机的自燃温度。压缩终了时，气体压力为3.s4.sMPa，气体温度为7501000K,柴油机是压缩后自燃着火的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。柴油喷人气缸后，在很短的时间内与空气混合后便立即着火燃烧，柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的，而不像汽油机那样，混合气主要是在气缸外部的化油器中形成的。柴油机燃烧过程中气缸内出现的最高压力要比汽油机高得多，,上一页,下一页,返回,2.4四冲程发动机,可高达69MPa,最高温度一也可高达20002500K。做功终了时，气体压力为0.20.4MPa，气体温度为12001500K柴油机的排气冲程和汽油机一样，废气同样经排气管排人到大气中去，排气终了时，气缸内气体压力为0.1050.125MPa，气体温度为8001000K柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩比高，热效率高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低。因此，柴油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气污染少，排放性能较好。但它的主要缺点是转速低，质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用高。在其发展过程中，柴油机不断发扬其优点，克服其缺点，提高速度，有望得到更广泛的应用。,上一页,返回,2.5发动机性能,要使发动机按照设计运作并表现出良好的性能需要满足许多条件。发动机需要良好密封的燃烧室来产生压缩的可燃混合气。润滑和冷却系统必须正常工作。发动机各部件必须在其允许工况内才能使发动机作为一个整体运行良好。发动机排量是一个能够确定发动机输出并区别不同发动机的量。其他的发动机的性能指标包括压缩比、功率、扭矩和效率。它们其中的一些一也能够用来区别发动机。例如，一台排量是3.8L的发动机可以应用于不同的功率和额定转矩。2.5.1压缩比空气燃油混合气在活塞到达上止点时的体积与气缸总的容积(活塞在下止点)之比叫做压缩比(如图2-12所示)。,下一页,返回,2.5发动机性能,压缩比影响发动机的效率。高的压缩比导致气缸压力的提高，这样空气燃油混合气的分子间距就小。这是比较理想的，因为火焰传播的速度更快。但高的压缩比需要高等级的汽油，另外排放一也增加了。理论上，压缩比越大，发动机输出的功率就越大。压缩比提高就导致了高度压缩，这样可燃混合气的分子较紧密，燃烧就较快。可以通过一些加工手段或改变活塞设计来改变发动机的压缩比。增大压缩比或许会使发动机功率输出增大，但同时一也提高了压缩温度。增大压缩比还会造成提前点火和爆燃。为了克服这个趋势，就得采用更高辛烷值的汽油。,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,大多数汽油发动机汽车的压缩比在8:1和10:1之间并且压缩时的气缸压力在125psi和200psi(1psi=6.89kPa)之间。柴油发动机的压缩比一般在17:1和22:1之间。它的压缩压力可以达到600psi。一台发动机的可用压缩比的大小由以下因素决定:.燃料的点火温度.进人发动机的空气的温度.空气的密度.燃烧室的设计在计算活塞上方总的容积的时候，要考虑到气缸盖内的燃烧室的体积。计算压缩比的公式是,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,式中，CR为压缩比;VBDC为活塞在下止点时活塞上方的体积;VCH为气缸盖内的燃烧室的体积；VTDC为活塞在上止点时活塞上方的体积。例如：则压缩比将是2.5.2功率和扭矩扭矩是圆周力绕一个支点的数学表达。活塞受力向下时，,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,这个压力作用到了旋转的曲轴上。曲轴通过传动机构将扭矩最终传递给车轮。功率就是发动机单位时间输出功的大小。将直线力转化成圆周力的公式是扭矩=力x半径。如果一个10b(1b约等于0.14N)的力作用于1ft(1ft约等于0.31m)长的扳手上，就能产生10的扭矩。如果同样的10b力作用于2ft长的扳手上，产生的扭矩就是20bft(如图2-13所示)。功率就是发动机在给定转速下的输出扭矩。在一定的转速范围内功率和扭矩都有一个最大值(如图2-14所示)。这个曲线表示了一台发动机功率和扭矩的关系。由曲线可以看出，扭矩在大约1700r/min时达到最大值，,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,而制动功率的最大值大约是在3500r/min。第三条曲线表示要克服发动机内阻或摩擦所需要的功率。因为这样或那样的原因制动功率小于额定功率。汽车工程师协会(SAE)计算功率的标准包括总功率和有效功率。总功率指的是发动机在没有附件下所发出的最大功率。这个附件包括空气滤清器、冷却风扇、供给系统以及排气系统。有效功率指的是发动机装在汽车上所能输出的功率。有效功率大约是总功率的80%大多数厂商的功率指的就是SAE的有效功率。例如，如果扭矩按下列值计算，可以绘制一条曲线来表征扭矩和功率的关系(如图2-15所示),上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,2.5.3发动机效率有几种不同的方法描述发动机的效率。效率的数学表达为输出比输人。输人和输出的单位应该相同。一些最常考虑的效率是机械效率、体积效率和热效率。机械效率是制动功率与指示效率的对比。换句话说，它实际上是同转速下曲轴传递的功率与气缸内产生的功率之比。机械效率的计算公式为理想的机械效率是100。但是，总会由于要克服发动机内的有相对运动的部件间的摩擦而产生功率损失。四冲程内燃机的机械效率大约是90。,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,如果一台发动机的制动功率是120马力(1马力=735.5瓦)，指示功率是140马力，则这台发动机的机械效率是85.7%o体积效率(VE)是实际上进人燃烧室的燃油混合气量与该转速下的理论进气量的比较。体积效率表征了发动机的进排气状况。发动机吸人的空气越多，其输出的功率就越大。随着体积效率的提高，发动机产生的功率一也相应地提高。确定体积效率的公式为举一个计算体积效率的例子:一台排量为350CID的发动机,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,在一个特定的转速下它实际上可以容纳的燃油混合气为341f，而它实际的进气量比这个体积要小，这台发动机在该转速下的体积效率是97。理想的体积效率是100，但是由于泵气损失，实际的体积效率会有所下降。必须意识到给定质量的燃油混合气在不同的条件下其体积是不同的。它会受到大气压和温度的影响。进气节流导致了泵气损失。气流在流经进气歧管通道、节气门、气门和气缸盖通道时就会有进气节流。有一些提高发动机性能的加工技术可以降低节流损失。泵气损失受发动机转速的影响。例如，一台发动机在转速为1000r/rein时的体积效率是75%，,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,当转速在2000r/min时体积效率会提高到85，而转速为3000r/min时会降到60。此时如果发动机转速进一步提高，体积效率会降到50%。如果发动机在低转速下引人气流，气缸会接近充满。气流从经过进气歧管和进气门到充满气缸需要一定的时间。当发动机转速提高后，这个时间将不足以使气缸充满。由于发动机转速对体积效率的影响，发动机厂商采用进气歧管设计，气门端口设计，凸轮轴定时气门重叠以及排气调整来改善发动机的进排气。增压和涡轮增压可以提高进气压力，将使体积效率超过100。,上一页,下一页,返回,2.5发动机性能,热效率是燃料中所蕴藏的能量与发动机实际输出的能量的比较。整体上讲，汽油发动机大约有2/3的汽油可用的热能被浪费掉了。这其中有大约1/3的热量被冷却系统带走，这是为了防止发动机过热。另外1/3随废气排出。剩余的1/3热量会由于发动机内部的摩擦而减少约5%。还有10%浪费在传动部件当中。由于所有的这些热能损失，最后实际上只有大约19%的能量用来驱动车轮。就在这19%的能量当中，一也会因为轮胎与地面之间的阻力而有所减少。空气阻力所要消耗的能量还更多，所以等到汽车实际行驶时的热效率大约是15%。,上一页,返回,2.6发动机识别,正确的发动机识别对于一名修理技