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文档简介

1、内燃机的工作过程四冲程循环四冲程循环(四冲程循环(Four-stroke cycle)现代汽车以及工业用途的(汽车、卡车、发电机)内燃机中大多都是四冲程循环的。此技术由德国科学家尼古拉斯奥托(Nicolaus Otto)于1876年发明,所以又叫奥托循环(Otto cycle)。转子发动机有四个类似的周期,不过没有用到冲程。一个周期由四个冲程构成,亦即四个活塞在气缸中单方向的直线运动:四冲程循环1.进气 活塞落下,将汽油和空气的混合物体,通过一个或者多个进气门注入汽缸。2.压缩 升起的活塞将燃料和空气的混合物,同时将其压缩。3.做功 接近压缩冲程顶点时的燃料和空气之混合物体被火花塞点燃,将活塞

2、推下。4.排气 活塞升起,将燃烧过的废气通过一个或者多个排气门排出气缸。发动机基本结构单缸发动机结构汽车发动机结构化油器化油器(carburetor)是在发动机工作产生的真空作用下,将一定比例的汽油与空气混合的机械装置。化油器作为一种精密的机械装置,它对发动机的重要作用可以称之为发动机的“心脏”。其完整的装置应包括起动装置、怠速装置、中等负荷装置、全负荷装置、加速装置。化油器会根据发动机的不同工作状态需求,自动配比出相应的浓度,输出相应的量的混合气,为了使配出的混合气混合的比较均匀,化油器还具备使燃油雾化的效果,以供机器正常运行。化油器空燃比空燃比(Air-fuel ratio,简称AFR)是

3、指在内燃机中,空气与燃料的质量比。如果它恰好等于能使得燃料完全燃烧的化学计量比,则称为化学计量空燃比。空燃比是减少排放和提高内燃机性能的一个非常重要的参数。气门气门,valve,是 发动机的一种重要部件。气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。 从发动机结构上,分为进气门(inlet valve)和排气门(exhaust valve)。进气门的作用是将空气吸入发动机内,与燃料混合燃烧;排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。 气门传统发动机每个汽缸只有一个进气门和一个排气门,这种设计结构相对简单,成本较低,维修方便,低速性能较好,缺点是功率很难提高,尤其是高转速时充气效率低、

4、性能较弱。为了提高进排气效率,现在多采用多气门技术,常见的是每个汽缸布置有4个气门(也有单缸3或5个气门的设计,原理一样,如奥迪A6的发动机),4汽缸一共就是16个气门,我们在汽车资料上经常看到的“16V”就表示发动机共16个气门。气门是指在内燃机或是外燃机中,让活塞居于其内,允许其上下往复的容器。在多汽缸引擎中,通常汽缸会并列排成一排,这称之为汽缸排(bank),好比说V型排列的引擎就由两组汽缸排呈V字形所构成。而多个或一个汽缸排则构成了汽缸本体(cylinder block)。汽缸容积的定义为:汽缸截面积乘以冲程长度,这也称为扫气容积。引擎的排气量大小则是所有汽缸容积的总和。活塞活塞是在气

5、缸内滑动的中空圆柱,活塞的外径约等于气缸的内径。功能是改变气缸包围的容积,或是传递气缸内流体所施加的压力。活塞与燃烧之高压气体接触,承受混合气爆炸时之冲击压力,并且以甚高之速度在汽缸中往复运动,而与汽缸壁之间快速的相对运动摩擦。曲轴曲轴是引擎的主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件,其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的,有两个重要部位:主轴颈,连杆颈,(还有其他)。主轴颈被安装在缸体上,连杆颈与连杆大头孔连接,连杆小头孔与汽缸活塞连接,是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑曲轴的旋转是发动

6、机的动力源。也是整个机械系统的源动力。曲轴凸轮轴凸轮轴是发动机配气机构的一部分,专门负责驱动气门按时开启和关闭,作用是保证发动机在工作中定时为汽缸吸入新鲜的可燃混合气,并及时将燃烧后的废气排出汽缸。凸轮轴直接通过摇臂驱动气门,很适用于高转速的轿车发动机,由于转速较高,为保证进排气和传动效率、简化传动机构、降低高转速的振动和噪音,多采用顶置式气门和顶置式凸轮轴。凸轮轴飞轮在曲轴的动力输出端,也就是连变速箱和连接做功设备的那边。飞轮的主要作用是储存发动机做功冲程外的能量和惯性。四冲程的发动机只有做功一个冲程吸气 、压缩、 排气的能量来自飞轮存储的能量。发动机技术发展缸内直喷技术缸内直喷技术,是指将

7、喷油嘴设置在进排气门之间,高压燃油直接注入燃烧室平顺高效地燃烧,缸内直喷所宣扬的是通过均匀燃烧和分层燃烧实现了高负荷、尤其是低负荷下的燃油消耗降低,动力还有提升的一种技术。可变配气正时控制机构(VVT)工作原理1)当发动机转速低于1 300r/min时,电磁控制阀不通电,进气凸轮轴即反向转动一定角度,进气门早开角度变小,进、排气门的重叠角变小,防止发动机回火,低速运转平稳。2)当发动机转速高于1 300r/min时,电磁控制阀通电,进气门早开角度变大,进、排气门的重叠角变大,废气排出率加大,提高了容积效率和转矩值。3)当发动机转速高于3 600r/min时,电磁控制阀又断电,调节工作结束,进气

8、门又回到不提前的位置,晚开和晚关角度加大,可利用气体的惯性能量,提高功率值。可变压缩比技术它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块,缸体可以沿滑块的斜面运动,使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化,改变燃烧室的客积,从而改变压缩比。其压缩比范围可从8:1至14:1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油;在发动机大负荷时采用低压缩比,并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。转子发动机德国人菲加士汪克尔转子发动机,它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比,转子发动机取消了无用的直线运动,因而同样功率的转子发动机尺寸较小,重量较轻,而且振动和噪声较低,具有较大优势

9、。油耗高,污染重,磨损严重发动机发展趋势未来发展趋势1.改进结构,进一步提高发动机的机内净化技术 优化发动机的结构设计,采用多种技术组合,如:电控喷射技术、废气循环技术、多气门技术、废气旁通技术和高效增压中冷技术等等,可以通过对喷射时间、喷射位置、喷射区域、喷射方式的智能控制,使燃油达到理想的雾化状态,进一步提高燃油的热效率,改善汽车的动力性并降低有害气体、有害微粒的排放。 2.发展发动机的后处理技术 随着对发动机排放要求的日趋严格,改善发动机工作过程的机内净化技术其实施难度也越来越大。 3.复合动力技术的应用 随着汽车保有量的增大,降低燃油消耗和排放污染具有重大意义。一些国家相继制定了未来汽车燃油消耗指标和新型汽车发展计划。4.燃料电池技术的推广 要达到理想的零排放的发展目标,比较理想可行的技术方案就是采用燃料电池作为动力源驱动电动机,因此发展燃料电池技术也是今后的一个发展方向。 5.传统的润滑理论的改变 以燃油替代机油润滑,改变传统的润滑方式,可进一步提高燃油的经济性,并减少污染物的排放。 6.新材料、新技术的应用 通

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