活(huo)塞(sai)式(shi)內(nei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)機(ji)(ji)起源于(yu)荷蘭(lan)物理學家惠更斯(si)用火藥爆炸獲(huo)取動(dong)(dong)力的(de)研究,但(dan)因火藥燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)難以(yi)(yi)(yi)(yi)控制而未獲(huo)成功。1794年,英國人斯(si)特里(li)特提(ti)出(chu)從燃(ran)(ran)(ran)(ran)料(liao)的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)中(zhong)獲(huo)取動(dong)(dong)力,并且第一次提(ti)出(chu)了燃(ran)(ran)(ran)(ran)料(liao)與空(kong)氣混(hun)合(he)的(de)概念。1833年,英國人賴特提(ti)出(chu)了直接利用燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)壓力推動(dong)(dong)活(huo)塞(sai)作(zuo)功的(de)設(she)計。 汽油(you)和柴油(you)等產生的(de)熱轉(zhuan)化機(ji)(ji)械(xie)(xie)動(dong)(dong)力的(de)理論。這為(wei)內(nei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)機(ji)(ji)的(de)發(fa)明奠定了基礎。活(huo)塞(sai)式(shi)內(nei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)機(ji)(ji)自(zi)19世(shi)紀60年代問世(shi)以(yi)(yi)(yi)(yi)來,經(jing)過不(bu)斷改進(jin)和發(fa)展,已(yi)是(shi)比(bi)較完善的(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)。它(ta)熱效率高、功率和轉(zhuan)速范圍寬、配(pei)套(tao)方(fang)便、機(ji)(ji)動(dong)(dong)性好,所以(yi)(yi)(yi)(yi)獲(huo)得(de)了廣泛(fan)的(de)應用。全世(shi)界(jie)各(ge)種類型(xing)(xing)的(de)汽車、拖拉機(ji)(ji)、農(nong)業機(ji)(ji)械(xie)(xie)、工程機(ji)(ji)械(xie)(xie)、小型(xing)(xing)移動(dong)(dong)電站和戰(zhan)車等都(dou)以(yi)(yi)(yi)(yi)內(nei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)機(ji)(ji)為(wei)動(dong)(dong)力。海上商船、內(nei)河船舶和常規艦艇,以(yi)(yi)(yi)(yi)及某些小型(xing)(xing)飛機(ji)(ji)也都(dou)由內(nei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)機(ji)(ji)來推進(jin)。世(shi)界(jie)上內(nei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)機(ji)(ji)的(de)保有量在(zai)(zai)動(dong)(dong)力機(ji)(ji)械(xie)(xie)中(zhong)居(ju)首位(wei),它(ta)在(zai)(zai)人類活(huo)動(dong)(dong)中(zhong)占(zhan)有非常重(zhong)要(yao)的(de)地(di)位(wei)。
之后人們又提(ti)出過各種各樣(yang)的(de)(de)內(nei)(nei)燃(ran)(ran)機(ji)(ji)(ji)方案,但在十(shi)九(jiu)世紀中葉(xie)以(yi)前均未付(fu)諸實用(yong)(yong)。直到1860年(nian),法(fa)國的(de)(de)勒(le)努瓦模仿蒸汽(qi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)結構,設計制造出第一(yi)(yi)臺實用(yong)(yong)的(de)(de)煤氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)。這(zhe)是一(yi)(yi)種無壓縮、電點火、使用(yong)(yong)照明煤氣(qi)(qi)的(de)(de)內(nei)(nei)燃(ran)(ran)機(ji)(ji)(ji)。勒(le)努瓦首先在內(nei)(nei)燃(ran)(ran)機(ji)(ji)(ji)中采用(yong)(yong)了(le)彈力活塞(sai)環。這(zhe)臺煤氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)熱效(xiao)率為4%左右。
英國的(de)(de)巴尼特曾提倡將(jiang)可燃(ran)(ran)(ran)(ran)混(hun)合氣在點火之(zhi)前進(jin)(jin)行壓(ya)縮,隨后(hou)又有人著文(wen)論述對可燃(ran)(ran)(ran)(ran)混(hun)合氣進(jin)(jin)行壓(ya)縮的(de)(de)重要作(zuo)用,并(bing)且指出(chu)壓(ya)縮可以大大提高勒努瓦內燃(ran)(ran)(ran)(ran)機的(de)(de)效率。1862年,法國科(ke)學(xue)家羅沙對內燃(ran)(ran)(ran)(ran)機熱(re)力過程(cheng)進(jin)(jin)行理論分析之(zhi)后(hou),提出(chu)提高內燃(ran)(ran)(ran)(ran)機效率的(de)(de)要求(qiu),這就是最早的(de)(de)四沖程(cheng)工(gong)作(zuo)循環。
1876年,德國發明家奧托(Otto)運(yun)用羅沙的(de)(de)原理(li),創(chuang)制成功(gong)(gong)第一臺往(wang)復活塞式、單(dan)缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力(li))的(de)(de)四(si)沖程內燃(ran)機(ji),仍以煤氣(qi)為(wei)燃(ran)料(liao),采用火焰點火,轉(zhuan)速為(wei)156.7轉(zhuan)/分,壓縮(suo)比為(wei)2.66,熱效(xiao)率(lv)達到14%,運(yun)轉(zhuan)平穩。在當時(shi),無(wu)論是功(gong)(gong)率(lv)還是熱效(xiao)率(lv),它都是最高的(de)(de)。
奧(ao)托內燃(ran)機(ji)獲得推廣,性能也(ye)在提高(gao)(gao)。1880年(nian)單機(ji)功率(lv)(lv)達到(dao)11~15千瓦(15~20馬(ma)力),到(dao)1893年(nian)又提高(gao)(gao)到(dao)150千瓦。由于(yu)壓縮比的提高(gao)(gao),熱效率(lv)(lv)也(ye)隨之增(zeng)高(gao)(gao),1886年(nian)熱效率(lv)(lv)為15.5%,1897年(nian)已高(gao)(gao)達20~26%。1881年(nian),英國(guo)工(gong)程師克拉克研(yan)制成功第一臺二沖(chong)程的煤氣(qi)機(ji),并在巴黎博覽會上展出(chu)。
隨著石油(you)(you)的(de)(de)開發(fa),比煤氣易于運(yun)輸攜帶的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)和(he)柴油(you)(you)引起了(le)(le)人們的(de)(de)注意,首先獲得試用的(de)(de)是易于揮發(fa)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)。1883年,德國(guo)的(de)(de)戴(dai)姆勒(le)(Daimler)創制(zhi)成(cheng)功(gong)第一(yi)臺立式汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)機(ji)(ji)(ji),它(ta)的(de)(de)特點是輕型和(he)高速。當時其(qi)他內燃(ran)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)轉速不超過200轉/分,它(ta)卻一(yi)躍(yue)而達到(dao)800轉/分,特別適應交通動輸機(ji)(ji)(ji)械的(de)(de)要(yao)求(qiu)。1885~1886年,汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)機(ji)(ji)(ji)作為汽(qi)(qi)(qi)車動力運(yun)行成(cheng)功(gong),大(da)大(da)推動了(le)(le)汽(qi)(qi)(qi)車的(de)(de)發(fa)展(zhan)。同時,汽(qi)(qi)(qi)車的(de)(de)發(fa)展(zhan)又(you)(you)促進(jin)了(le)(le)汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)改進(jin)和(he)提(ti)高。不久汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)機(ji)(ji)(ji)又(you)(you)用作了(le)(le)小(xiao)船的(de)(de)動力。
1892年(nian),德國(guo)工程師狄塞爾(er)(Diesel)受(shou)面(mian)粉(fen)廠(chang)粉(fen)塵爆炸的(de)(de)啟(qi)發,設想(xiang)將(jiang)吸入氣(qi)缸的(de)(de)空氣(qi)高度壓縮(suo),使其溫度超(chao)過燃(ran)(ran)料的(de)(de)自燃(ran)(ran)溫度,再用高壓空氣(qi)將(jiang)燃(ran)(ran)料吹入氣(qi)缸,使之著(zhu)火燃(ran)(ran)燒。他首創的(de)(de)壓縮(suo)點火式內(nei)燃(ran)(ran)機(ji)(柴(chai)油機(ji))于1897年(nian)研制成功,為(wei)內(nei)燃(ran)(ran)機(ji)的(de)(de)發展開拓了新途(tu)徑(jing)。
狄(di)塞爾(er)開始(shi)力圖使內燃機實現卡諾循環,以求獲得最高的熱效(xiao)率,但實際上(shang)做到的是(shi)近似的等壓(ya)(ya)燃燒,其(qi)熱效(xiao)率達(da)26%。壓(ya)(ya)縮點火式(shi)(shi)內燃機的問世,引起(qi)了(le)世界機械業的極大興趣(qu),壓(ya)(ya)縮點火式(shi)(shi)內燃機也以發(fa)明者而(er)命名為狄(di)塞爾(er)引擎。
這(zhe)種內燃機以后大(da)多用(yong)(yong)柴油(you)為燃料,故又(you)稱為柴油(you)機。1898年(nian)(nian)(nian)(nian),柴油(you)機首先用(yong)(yong)于固定式發(fa)電機組(zu),1903年(nian)(nian)(nian)(nian)用(yong)(yong)作商船動(dong)(dong)力(li),1904年(nian)(nian)(nian)(nian)裝(zhuang)于艦(jian)艇,1913年(nian)(nian)(nian)(nian)第一臺(tai)以柴油(you)機為動(dong)(dong)力(li)的內燃機車制成(cheng),1920年(nian)(nian)(nian)(nian)左右開始用(yong)(yong)于汽車和(he)農(nong)業機械。
早在(zai)(zai)往復活塞(sai)式(shi)內燃機(ji)誕(dan)生以(yi)(yi)前,人們就曾致力(li)于創造旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)活塞(sai)式(shi)的(de)內燃機(ji),但均(jun)未獲成功。直到(dao)1954年,聯邦德(de)國工程師(shi)汪克爾(er)(Wankel)解決了密封問題后(hou),才于1957年研制出(chu)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)活塞(sai)式(shi)發(fa)動(dong)機(ji),被稱為汪克爾(er)發(fa)動(dong)機(ji)。它具有近(jin)似三角形(xing)的(de)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)活塞(sai),在(zai)(zai)特定(ding)型(xing)(xing)面的(de)氣缸內作旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)運動(dong),按奧托循環工作。這種(zhong)發(fa)動(dong)機(ji)功率高(gao)、體積小、振動(dong)小、運轉(zhuan)平穩、結構簡單、維修方便(bian),但由于它燃料經濟性(xing)較差、低(di)速扭矩低(di)、排氣性(xing)能不理想,所以(yi)(yi)還只(zhi)是在(zai)(zai)個別型(xing)(xing)號的(de)轎車上得到(dao)采用(yong)。
從(cong)2013年2月下旬(xun)我國機(ji)械工業(ye)行業(ye)市場交(jiao)易情況可以看出,節后出現采購旺季(ji)。其(qi)中,內(nei)燃機(ji)以及配附件市場景氣度回暖(nuan),以18%的市場交(jiao)易份額(e)位(wei)列第二位(wei)。
分析認(ren)為,內(nei)燃(ran)機(ji)及(ji)配(pei)件制造是汽(qi)車、摩托(tuo)車、船舶制造、工業(ye)機(ji)械(xie)以及(ji)農(nong)機(ji)等行業(ye)的(de)配(pei)套(tao)產品,其產品性能(neng)必(bi)須(xu)滿足下游行業(ye)的(de)需要(yao),同時(shi)這些行業(ye)的(de)運行狀況及(ji)景(jing)氣程(cheng)度將直接影響內(nei)燃(ran)機(ji)及(ji)配(pei)件產品的(de)市(shi)場需求,具體分析如下:
1、汽(qi)車用內燃機(ji)前景預測
內(nei)燃機(ji)產品產量按配套使用用途預計(ji),“十二五”期間,預計(ji)車(che)用內(nei)燃機(ji)年產量達到3000萬臺。
2、摩托(tuo)車及(ji)船舶(bo)用內(nei)燃機前景預測
內燃機(ji)產品產量(liang)按配套(tao)使用(yong)用(yong)途預計,“十二五”期間,年(nian)摩(mo)托車用(yong)汽(qi)油機(ji)達到2600萬臺。
3、工程機(ji)械用內(nei)燃機(ji)前景預測
“十二五”期間,產(chan)品產(chan)量按配套使用(yong)用(yong)途預計,年工程機(ji)械(xie)用(yong)內燃機(ji)達100萬臺。
發(fa)(fa)動機(ji)(ji)是(shi)(shi)(shi)一種由許多機(ji)(ji)構和(he)系統組成的復雜(za)機(ji)(ji)器。無(wu)論(lun)是(shi)(shi)(shi)汽(qi)油機(ji)(ji),還是(shi)(shi)(shi)柴油機(ji)(ji);無(wu)論(lun)是(shi)(shi)(shi)四(si)行程發(fa)(fa)動機(ji)(ji),還是(shi)(shi)(shi)二行程發(fa)(fa)動機(ji)(ji);無(wu)論(lun)是(shi)(shi)(shi)單缸發(fa)(fa)動機(ji)(ji),還是(shi)(shi)(shi)多缸發(fa)(fa)動機(ji)(ji)。要完成能量轉換,實現工作循環,保證長(chang)時間連續(xu)正常工作,都(dou)必須(xu)具備以下一些機(ji)(ji)構和(he)系統。
(1) 曲柄(bing)連桿機(ji)構
曲(qu)(qu)柄連桿(gan)機構是發(fa)動機實現工作(zuo)循環(huan),完(wan)成能量(liang)轉換的(de)主要(yao)運(yun)動零件。它由機體組(zu)(zu)、活塞連桿(gan)組(zu)(zu)和(he)曲(qu)(qu)軸飛輪組(zu)(zu)等組(zu)(zu)成。在作(zuo)功行(xing)程中,活塞承受燃(ran)氣(qi)壓(ya)力(li)在氣(qi)缸內作(zuo)直線運(yun)動,通(tong)過連桿(gan)轉換成曲(qu)(qu)軸的(de)旋轉運(yun)動,并從(cong)曲(qu)(qu)軸對(dui)外(wai)輸(shu)出動力(li)。而在進氣(qi)、壓(ya)縮和(he)排(pai)氣(qi)行(xing)程中,飛輪釋(shi)放能量(liang)又把曲(qu)(qu)軸的(de)旋轉運(yun)動轉化成活塞的(de)直線運(yun)動。
(2) 配(pei)氣機構
配(pei)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)構的(de)功用是根(gen)據發動(dong)機(ji)的(de)工(gong)作順序和(he)工(gong)作過程,定時開(kai)啟和(he)關閉(bi)進氣(qi)(qi)(qi)門(men)和(he)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)門(men),使(shi)可燃混合氣(qi)(qi)(qi)或(huo)空氣(qi)(qi)(qi)進入氣(qi)(qi)(qi)缸,并(bing)使(shi)廢氣(qi)(qi)(qi)從(cong)氣(qi)(qi)(qi)缸內排(pai)出,實現換氣(qi)(qi)(qi)過程。配(pei)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)構大多采(cai)用頂置(zhi)氣(qi)(qi)(qi)門(men)式配(pei)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)構,一般(ban)由氣(qi)(qi)(qi)門(men)組(zu)、氣(qi)(qi)(qi)門(men)傳動(dong)組(zu)和(he)氣(qi)(qi)(qi)門(men)驅動(dong)組(zu)組(zu)成。
(3)燃料(liao)供給系(xi)統
汽油(you)機燃(ran)料供(gong)給系(xi)統的(de)功用(yong)是根據發動(dong)機的(de)要求,配制出(chu)(chu)一(yi)定數量和濃度(du)的(de)混合氣(qi)(qi)(qi),供(gong)入氣(qi)(qi)(qi)缸,并將燃(ran)燒后(hou)的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)從氣(qi)(qi)(qi)缸內排(pai)出(chu)(chu)到大氣(qi)(qi)(qi)中去;柴油(you)機燃(ran)料供(gong)給系(xi)的(de)功用(yong)是把柴油(you)和空氣(qi)(qi)(qi)分(fen)別供(gong)入氣(qi)(qi)(qi)缸,在燃(ran)燒室內形成混合氣(qi)(qi)(qi)并燃(ran)燒,最后(hou)將燃(ran)燒后(hou)的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)排(pai)出(chu)(chu)。
(4) 潤滑系統
潤滑(hua)系統的功用(yong)是向作相對(dui)(dui)運動的零件表(biao)面輸送定量的清(qing)潔潤滑(hua)油(you)(you),以實(shi)現(xian)液體摩擦(ca),減小(xiao)摩擦(ca)阻力,減輕機件的磨(mo)損。并對(dui)(dui)零件表(biao)面進行清(qing)洗和(he)冷(leng)卻。潤滑(hua)系通常由潤滑(hua)油(you)(you)道、機油(you)(you)泵、機油(you)(you)濾(lv)清(qing)器和(he)一些閥門等組成。
(5) 冷(leng)卻系統
冷卻(que)系統的(de)(de)功用(yong)是將受(shou)熱(re)零件(jian)吸收的(de)(de)部分熱(re)量及時散發(fa)出(chu)去,保證發(fa)動機在(zai)最適宜的(de)(de)溫(wen)(wen)度狀態下(xia)工(gong)作(zuo)。水(shui)冷發(fa)動機的(de)(de)冷卻(que)系通(tong)常(chang)由冷卻(que)水(shui)套、水(shui)泵、風(feng)扇、水(shui)箱、節溫(wen)(wen)器等(deng)組成。
(6) 點火系(xi)統
在汽油(you)機中,氣(qi)缸(gang)內的可燃(ran)混(hun)合氣(qi)是靠電(dian)(dian)火(huo)(huo)花點(dian)燃(ran)的,為(wei)此在汽油(you)機的氣(qi)缸(gang)蓋上(shang)裝有(you)火(huo)(huo)花塞(sai),火(huo)(huo)花塞(sai)頭(tou)部伸入燃(ran)燒(shao)室內。能夠按(an)時在火(huo)(huo)花塞(sai)電(dian)(dian)極(ji)間產生(sheng)電(dian)(dian)火(huo)(huo)花的全(quan)部設備稱為(wei)點(dian)火(huo)(huo)系,點(dian)火(huo)(huo)系通常由蓄(xu)電(dian)(dian)池、發電(dian)(dian)機、分電(dian)(dian)器、點(dian)火(huo)(huo)線圈和火(huo)(huo)花塞(sai)等組(zu)成。
(7) 起動系統
要使(shi)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)由(you)(you)(you)靜止狀態(tai)過(guo)渡到工(gong)作(zuo)(zuo)狀態(tai),必(bi)須先用(yong)外力轉(zhuan)動(dong)(dong)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)曲(qu)(qu)軸,使(shi)活塞作(zuo)(zuo)往復(fu)運(yun)動(dong)(dong),氣(qi)(qi)缸內的(de)(de)可燃(ran)(ran)(ran)混合氣(qi)(qi)燃(ran)(ran)(ran)燒膨脹作(zuo)(zuo)功(gong),推動(dong)(dong)活塞向下運(yun)動(dong)(dong)使(shi)曲(qu)(qu)軸旋轉(zhuan)。發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)才能自行運(yun)轉(zhuan),工(gong)作(zuo)(zuo)循環才能自動(dong)(dong)進行。因(yin)此,曲(qu)(qu)軸在外力作(zuo)(zuo)用(yong)下開始轉(zhuan)動(dong)(dong)到發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)開始自動(dong)(dong)地(di)怠速運(yun)轉(zhuan)的(de)(de)全過(guo)程(cheng),稱為發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)起(qi)動(dong)(dong)。完(wan)成(cheng)(cheng)起(qi)動(dong)(dong)過(guo)程(cheng)所需(xu)的(de)(de)裝置(zhi),稱為發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)起(qi)動(dong)(dong)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。汽油機(ji)(ji)由(you)(you)(you)以上兩大(da)機(ji)(ji)構(gou)(gou)和(he)五大(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統組成(cheng)(cheng),即由(you)(you)(you)曲(qu)(qu)柄連桿機(ji)(ji)構(gou)(gou),配(pei)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)構(gou)(gou)、燃(ran)(ran)(ran)料供(gong)給(gei)(gei)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、潤滑系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、冷(leng)卻系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、點火(huo)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)起(qi)動(dong)(dong)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)組成(cheng)(cheng);柴油機(ji)(ji)由(you)(you)(you)以上兩大(da)機(ji)(ji)構(gou)(gou)和(he)四大(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統組成(cheng)(cheng),即由(you)(you)(you)曲(qu)(qu)柄連桿機(ji)(ji)構(gou)(gou)、配(pei)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)構(gou)(gou)、燃(ran)(ran)(ran)料供(gong)給(gei)(gei)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、潤滑系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、冷(leng)卻系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)起(qi)動(dong)(dong)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)組成(cheng)(cheng),柴油機(ji)(ji)是(shi)壓(ya)燃(ran)(ran)(ran)的(de)(de),不需(xu)要點火(huo)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。
往(wang)復活塞式內(nei)燃機的(de)組(zu)成部分(fen)主要有曲柄連桿(gan)機構、機體和氣(qi)缸蓋、配氣(qi)機構、供油系(xi)(xi)統、潤滑系(xi)(xi)統、冷卻系(xi)(xi)統、起動裝(zhuang)置等。
氣(qi)(qi)(qi)缸是一個(ge)圓筒形金屬(shu)機件。密封(feng)(feng)(feng)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)缸是實(shi)現(xian)工作(zuo)循環、產生動(dong)(dong)(dong)力的(de)(de)源地。各個(ge)裝有氣(qi)(qi)(qi)缸套的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)缸安裝在(zai)機體里,它(ta)的(de)(de)頂(ding)端(duan)用氣(qi)(qi)(qi)缸蓋(gai)封(feng)(feng)(feng)閉著(zhu)。活(huo)塞(sai)可在(zai)氣(qi)(qi)(qi)缸套內(nei)往復運動(dong)(dong)(dong),并(bing)從氣(qi)(qi)(qi)缸下部封(feng)(feng)(feng)閉氣(qi)(qi)(qi)缸,從而形成容(rong)積(ji)作(zuo)規律變化的(de)(de)密封(feng)(feng)(feng)空(kong)間。燃(ran)料在(zai)此空(kong)間內(nei)燃(ran)燒,產生的(de)(de)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)力推動(dong)(dong)(dong)活(huo)塞(sai)運動(dong)(dong)(dong)。活(huo)塞(sai)的(de)(de)往復運動(dong)(dong)(dong)經過連桿推動(dong)(dong)(dong)曲軸(zhou)作(zuo)旋轉運動(dong)(dong)(dong),曲軸(zhou)再從飛輪端(duan)將動(dong)(dong)(dong)力輸出。由活(huo)塞(sai)組、連桿組、曲軸(zhou)和飛輪組成的(de)(de)曲柄連桿機構是內(nei)燃(ran)機傳遞動(dong)(dong)(dong)力的(de)(de)主要部分。
活塞(sai)(sai)(sai)組(zu)由活塞(sai)(sai)(sai)、活塞(sai)(sai)(sai)環(huan)(huan)、活塞(sai)(sai)(sai)銷等(deng)組(zu)成。活塞(sai)(sai)(sai)呈圓柱(zhu)形(xing),上面裝有活塞(sai)(sai)(sai)環(huan)(huan),借(jie)以(yi)在活塞(sai)(sai)(sai)往復(fu)運(yun)動時密閉(bi)氣缸(gang)(gang)。上面的(de)(de)幾(ji)道活塞(sai)(sai)(sai)環(huan)(huan)稱為(wei)氣環(huan)(huan),用來(lai)(lai)封閉(bi)氣缸(gang)(gang),防止(zhi)氣缸(gang)(gang)內的(de)(de)氣體漏泄,下面的(de)(de)環(huan)(huan)稱為(wei)油環(huan)(huan),用來(lai)(lai)將氣缸(gang)(gang)壁上的(de)(de)多余的(de)(de)潤滑油刮下,防止(zhi)潤滑油竄入氣缸(gang)(gang)。活塞(sai)(sai)(sai)銷呈圓筒形(xing),它穿入活塞(sai)(sai)(sai)上的(de)(de)銷孔和連(lian)桿(gan)小(xiao)頭中,將活塞(sai)(sai)(sai)和連(lian)桿(gan)聯接起(qi)來(lai)(lai)。連(lian)桿(gan)大頭端(duan)分成兩半,由連(lian)桿(gan)螺釘聯接起(qi)來(lai)(lai),它與曲軸(zhou)的(de)(de)曲柄(bing)銷相連(lian)。連(lian)桿(gan)工作(zuo)時,連(lian)桿(gan)小(xiao)頭端(duan)隨活塞(sai)(sai)(sai)作(zuo)往復(fu)運(yun)動,連(lian)桿(gan)大頭端(duan)隨曲柄(bing)銷繞曲軸(zhou)軸(zhou)線作(zuo)旋(xuan)轉運(yun)動,連(lian)桿(gan)大小(xiao)頭間的(de)(de)桿(gan)身作(zuo)復(fu)雜(za)的(de)(de)搖擺(bai)運(yun)動。
曲(qu)軸(zhou)(zhou)的(de)作(zuo)(zuo)用是(shi)將活塞的(de)往(wang)復(fu)運(yun)動(dong)轉換(huan)為旋轉運(yun)動(dong),并將膨脹行程(cheng)(cheng)所(suo)作(zuo)(zuo)的(de)功,通過安裝(zhuang)在曲(qu)軸(zhou)(zhou)后端(duan)上的(de)飛輪(lun)傳(chuan)遞出去。飛輪(lun)能儲存能量,使活塞的(de)其他(ta)行程(cheng)(cheng)能正常工作(zuo)(zuo),并使曲(qu)軸(zhou)(zhou)旋轉均勻(yun)。為了平衡慣性力和(he)減輕內燃機的(de)振動(dong),在曲(qu)軸(zhou)(zhou)的(de)曲(qu)柄(bing)上還適當裝(zhuang)置平衡質(zhi)量。
工作(zuo)循(xun)環(huan):內燃機熱能和(he)機械(xie)能的(de)轉換,通過(guo)(guo)活塞(sai)在氣缸中的(de),連續的(de)進氣,壓縮,動(dong)力和(he)排氣過(guo)(guo)程(cheng)。每(mei)臺機器的(de)過(guo)(guo)程(cheng)稱為(wei)一(yi)個工作(zuo)循(xun)環(huan)。
活(huo)塞沖程(cheng):上、下止點之(zhi)間(jian)的(de)最(zui)小(xiao)直線(xian)距離(li),稱為活(huo)塞的(de)行(xing)程(cheng)(或活(huo)塞沖程(cheng)),曲軸與連桿(gan)大端的(de)連接中(zhong)心(xin)到曲軸的(de)旋轉(zhuan)中(zhong)心(xin)之(zhi)間(jian)的(de)最(zui)小(xiao)直線(xian)距離(li)稱為曲柄的(de)旋轉(zhuan)半(ban)徑。
上止(zhi)(zhi)點(dian)和下(xia)止(zhi)(zhi)點(dian):活塞(sai)在(zai)氣缸中移動時,最(zui)高的(de)點(dian)叫(jiao)上止(zhi)(zhi)點(dian)(或叫(jiao)上死點(dian)),最(zui)低(di)的(de)叫(jiao)下(xia)止(zhi)(zhi)點(dian)。
工作容積(ji):活塞(sai)從上止(zhi)點運動到下一個點,稱為氣缸容積(ji)(活塞(sai)排(pai)量移)。
壓(ya)縮比(bi):就(jiu)是發動機混合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體被壓(ya)縮的程度,用(yong)壓(ya)縮前(qian)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸總容積與壓(ya)縮后的氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸容積(即(ji)燃燒室(shi)容積)之比(bi)來表示空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)充滿氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸,氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮比(bi)越(yue)大(da),表明(ming)活塞運(yun)動時,在一定的范圍(wei)內氣(qi)(qi)(qi)(qi)體被壓(ya)縮得越(yue)厲害,其氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的溫度和(he)壓(ya)力(li)就(jiu)越(yue)高(gao),內燃機的效率(lv)也越(yue)高(gao)。
1. 根據所用燃料分(fen): 汽油機(ji)(ji)、柴(chai)油機(ji)(ji)、天(tian)然氣(CNG)、LPG發(fa)動(dong)機(ji)(ji)、乙醇發(fa)動(dong)機(ji)(ji)等(deng),另有雙燃料發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(dual fuel engine)和(he)靈活燃料發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(Bi-fuel engine)。
2. 根據缸(gang)內著火方式(shi)分: 點燃(ran)式(shi)、壓燃(ran)式(shi)
3. 根據沖程數分:二(er)沖程、四(si)沖程
4. 根據活塞運動方式分 : 往復式、旋轉式
5. 根據(ju)氣缸冷卻方(fang)式(shi)(shi)分 : 水冷式(shi)(shi)、風冷式(shi)(shi)
6. 根據氣(qi)缸數目分 :單缸機、多缸機
7. 根據內燃機轉速分(fen):低速(<300r/min)、中(zhong)速(300 ~ 1000 r/min)、高速(>1000 r/min);
8. 根據(ju)進氣充量壓力分:自(zi)然(ran)吸氣式、增壓式
9. 根據汽缸排列(lie)方式,內燃機可(ke)以分為直(zhi)列(lie)、斜置(zhi)、對置(zhi)、V形和w形。
內燃(ran)機(ji)(ji)的分類(lei)方法很多(duo),按照(zhao)不同(tong)的分類(lei)方法可以把內燃(ran)機(ji)(ji)分成不同(tong)的類(lei)型(xing),下面(mian)讓我們來看(kan)看(kan)內燃(ran)機(ji)(ji)
主要是怎樣(yang)分(fen)類的。
內(nei)(nei)燃機根據缸內(nei)(nei)著火方式(shi)的不同可以(yi)分為點燃式(shi)發(fa)動機和(he)壓燃式(shi)發(fa)動機。
點燃式發動機(ji)具(ju)有三大(da)結(jie)構(gou)(gou)和(he)五(wu)(wu)大(da)系統(tong)。三大(da)結(jie)構(gou)(gou)分(fen)別為曲柄(bing)連(lian)桿、配(pei)氣(qi)機(ji)構(gou)(gou)和(he)機(ji)體(ti), 五(wu)(wu)大(da)系統(tong)分(fen)別為供油、冷卻、潤滑、起動和(he)點火。
壓燃式發動機(ji)具(ju)有三(san)大結構(gou)和(he)四大系統。 三(san)大機(ji)構(gou)分別(bie)(bie)為曲柄連桿、配氣(qi)機(ji)構(gou)和(he)機(ji)體,四大系統分別(bie)(bie)為供油、冷卻、潤滑、起動。
內燃(ran)機(ji)(ji)(ji)(ji)按照(zhao)所(suo)使(shi)用(yong)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)不同可(ke)以分為汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)。使(shi)用(yong)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)為燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)內燃(ran)機(ji)(ji)(ji)(ji)稱為汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji);使(shi)用(yong)柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)為燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)內燃(ran)機(ji)(ji)(ji)(ji)稱為柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)。汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)與柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)比(bi)較各(ge)有特點(dian);汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)轉速高(gao),質量小(xiao),噪音小(xiao),起動容(rong)易(yi),制造(zao)成本低;柴(chai)(chai)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)壓縮比(bi)大,熱效率高(gao),經濟性(xing)能(neng)和(he)排放性(xing)能(neng)都比(bi)汽(qi)(qi)油(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)好。
內(nei)燃(ran)機(ji)按照完成一(yi)(yi)(yi)個(ge)工作循(xun)(xun)環(huan)(huan)所需的行程(cheng)數可分為四沖(chong)(chong)程(cheng)內(nei)燃(ran)機(ji)和(he)二(er)沖(chong)(chong)程(cheng)內(nei)燃(ran)機(ji)。把曲軸(zhou)轉兩(liang)(liang)圈(quan)(720°),活(huo)塞(sai)在氣缸內(nei)上下往復(fu)運動四個(ge)行程(cheng),完成一(yi)(yi)(yi)個(ge)工作循(xun)(xun)環(huan)(huan)的內(nei)燃(ran)機(ji)稱為四沖(chong)(chong)程(cheng)內(nei)燃(ran)機(ji);而(er)把曲軸(zhou)轉一(yi)(yi)(yi)圈(quan)(360°),活(huo)塞(sai)在氣缸內(nei)上下往復(fu)運動兩(liang)(liang)個(ge)行程(cheng),完成一(yi)(yi)(yi)個(ge)工作循(xun)(xun)環(huan)(huan)的內(nei)燃(ran)機(ji)稱為二(er)沖(chong)(chong)程(cheng)內(nei)燃(ran)機(ji)。汽車發動機(ji)廣泛使用四沖(chong)(chong)程(cheng)內(nei)燃(ran)機(ji)。
內燃機(ji)按照(zhao)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)方式不同可以分為(wei)(wei)水(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)和風冷(leng)(leng)(leng)(leng)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)。水(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)是(shi)利用(yong)在氣缸(gang)體和氣缸(gang)蓋冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)(shui)套中進(jin)行(xing)循環(huan)的(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)液作為(wei)(wei)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)介質(zhi)進(jin)行(xing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)的(de)(de);而風冷(leng)(leng)(leng)(leng)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)是(shi)利用(yong)流動(dong)(dong)(dong)于(yu)氣缸(gang)體與氣缸(gang)蓋外表面散熱片之間的(de)(de)空氣作為(wei)(wei)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)介質(zhi)進(jin)行(xing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)的(de)(de)。水(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)均勻(yun),工作可靠,冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)效(xiao)果好(hao),被廣泛(fan)地應用(yong)于(yu)現代車用(yong)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)。
內燃機(ji)(ji)按(an)照氣(qi)(qi)缸(gang)數目不同可(ke)以分為(wei)單缸(gang)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)和多(duo)缸(gang)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)。僅有一個氣(qi)(qi)缸(gang)的發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)稱為(wei)單缸(gang)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji);有兩個以上氣(qi)(qi)缸(gang)的發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)稱為(wei)多(duo)缸(gang)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)。如雙缸(gang)、三(san)缸(gang)、四(si)缸(gang)、五缸(gang)、六(liu)缸(gang)、八缸(gang)、十二缸(gang)等(deng)都是(shi)多(duo)缸(gang)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)。現代車(che)用發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)多(duo)采用四(si)缸(gang)、六(liu)缸(gang)、八缸(gang)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)。
內燃機(ji)按照(zhao)氣(qi)缸(gang)排列(lie)(lie)(lie)(lie)方式(shi)不同可以分為單(dan)列(lie)(lie)(lie)(lie)式(shi)和雙(shuang)(shuang)列(lie)(lie)(lie)(lie)式(shi))。單(dan)列(lie)(lie)(lie)(lie)式(shi)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)各個氣(qi)缸(gang)排成一列(lie)(lie)(lie)(lie),一般是(shi)垂直布置的(de),但為了降低高度,有時也把氣(qi)缸(gang)布置成傾斜的(de)甚至水平(ping)的(de);雙(shuang)(shuang)列(lie)(lie)(lie)(lie)式(shi)發(fa)動(dong)機(ji)把氣(qi)缸(gang)排成兩(liang)列(lie)(lie)(lie)(lie),兩(liang)列(lie)(lie)(lie)(lie)之間的(de)夾(jia)角(jiao)<180°(一般為90°)稱為V型發(fa)動(dong)機(ji),若兩(liang)列(lie)(lie)(lie)(lie)之間的(de)夾(jia)角(jiao)=180°稱為對置式(shi)發(fa)動(dong)機(ji)。
內燃機(ji)(ji)按照(zhao)進(jin)氣(qi)系(xi)統是否采用(yong)增(zeng)壓(ya)方式可以分為(wei)自(zi)然吸(xi)氣(qi)(非增(zeng)壓(ya))式發動機(ji)(ji)和(he)強制進(jin)氣(qi)(增(zeng)壓(ya)式)發動機(ji)(ji)。汽油(you)機(ji)(ji)常采用(yong)自(zi)然吸(xi)氣(qi)式;柴油(you)機(ji)(ji)為(wei)了提高(gao)功率有(you)采用(yong)增(zeng)壓(ya)式的。
船用內燃(ran)機可用柴(chai)油、汽油、煤油或煤氣、天然氣作燃(ran)料。燒煤氣的叫煤氣機,汽油機、煤氣機功率小,僅用在小型船舶上。
氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸蓋中(zhong)有進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)道(dao)(dao)和(he)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)道(dao)(dao),內裝(zhuang)進(jin)、排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門。新鮮(xian)充量(即(ji)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)或空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)燃料的可燃混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi))經空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)濾(lv)清器(qi)、進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)管(guan)、進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)道(dao)(dao)和(he)進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門充入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸。膨脹后(hou)的燃氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門、排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)道(dao)(dao)和(he)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)管(guan),最后(hou)經排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)消聲(sheng)器(qi)排(pai)(pai)(pai)入大(da)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。進(jin)、排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門的開(kai)啟(qi)和(he)關閉是由(you)凸(tu)輪軸上(shang)的進(jin)、排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)凸(tu)輪,通過(guo)挺(ting)柱、推桿、搖(yao)臂和(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門彈簧等傳動件分別(bie)加以控(kong)制的,這一(yi)套機(ji)件稱為內燃機(ji)配氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)構。通常由(you)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)濾(lv)清器(qi)、進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)管(guan)、排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)管(guan)和(he)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)消聲(sheng)器(qi)組成進(jin)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)系(xi)統。
為了向氣(qi)缸內供入燃(ran)料,內燃(ran)機(ji)(ji)均設有供油(you)(you)系(xi)統(tong)。汽油(you)(you)機(ji)(ji)通過安(an)裝在(zai)(zai)進(jin)氣(qi)管(guan)(guan)入口(kou)端的化(hua)油(you)(you)器將空氣(qi)與(yu)汽油(you)(you)按一定比(bi)例(空燃(ran)比(bi))混合(he),然后(hou)經進(jin)氣(qi)管(guan)(guan)供入氣(qi)缸,由汽油(you)(you)機(ji)(ji)點火(huo)系(xi)統(tong)控制(zhi)的電火(huo)花定時(shi)點燃(ran)。柴油(you)(you)機(ji)(ji)的燃(ran)油(you)(you)則通過柴油(you)(you)機(ji)(ji)噴(pen)油(you)(you)系(xi)統(tong)噴(pen)入燃(ran)燒(shao)室,在(zai)(zai)高(gao)溫高(gao)壓下自(zi)行著(zhu)火(huo)燃(ran)燒(shao)。
內燃機(ji)氣缸內的(de)燃料燃燒(shao)使活塞、氣缸套(tao)、氣缸蓋和氣門等零件受熱,溫度(du)升(sheng)高。為了保證(zheng)內燃機(ji)正(zheng)常(chang)運(yun)轉,上(shang)述(shu)零件必(bi)須在許可的(de)溫度(du)下工(gong)作,不致因過熱而損壞,所以必(bi)須備有冷卻系(xi)統。
內(nei)燃機不能從停車狀(zhuang)態(tai)自行(xing)轉入運轉狀(zhuang)態(tai),必須由外力(li)轉動(dong)(dong)(dong)(dong)曲軸,使(shi)之起動(dong)(dong)(dong)(dong)。這種產生外力(li)的裝置稱為(wei)起動(dong)(dong)(dong)(dong)裝置。常用的有電起動(dong)(dong)(dong)(dong)、壓縮空氣起動(dong)(dong)(dong)(dong)、汽油機起動(dong)(dong)(dong)(dong)和人力(li)起動(dong)(dong)(dong)(dong)等方式。
內(nei)燃(ran)機的工(gong)作(zuo)循環由進氣、壓(ya)縮、燃(ran)燒和膨脹、排(pai)氣等過(guo)程(cheng)(cheng)組成(cheng)。這些過(guo)程(cheng)(cheng)中只有(you)膨脹過(guo)程(cheng)(cheng)是對外作(zuo)功的過(guo)程(cheng)(cheng),其他過(guo)程(cheng)(cheng)都是為更(geng)好地(di)實(shi)現作(zuo)功過(guo)程(cheng)(cheng)而需要的過(guo)程(cheng)(cheng)。按實(shi)現一個工(gong)作(zuo)循環的行程(cheng)(cheng)數,工(gong)作(zuo)循環可分(fen)為四沖程(cheng)(cheng)和二沖程(cheng)(cheng)兩(liang)類。
四(si)(si)沖程(cheng)(cheng)是指(zhi)在進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、壓縮(suo)(suo)、做(zuo)功(膨(peng)脹(zhang))和排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)四(si)(si)個(ge)行(xing)(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)內完成一(yi)個(ge)工作(zuo)循環,此(ci)間曲軸旋轉兩圈(quan)。進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)行(xing)(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)時(shi),此(ci)時(shi)進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門(men)開(kai)啟,排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門(men)關閉。流過空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)濾(lv)清(qing)器的空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),或經化油(you)器與汽油(you)混合(he)形(xing)成的可燃混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),經進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)管道、進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門(men)進入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸;壓縮(suo)(suo)行(xing)(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)時(shi),氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸內氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體受到壓縮(suo)(suo),壓力增(zeng)高,溫(wen)(wen)度上(shang)升;膨(peng)脹(zhang)行(xing)(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)是在壓縮(suo)(suo)上(shang)止(zhi)點前噴(pen)油(you)或點火(huo),使混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)燃燒,產生高溫(wen)(wen)、高壓,推(tui)動活塞下(xia)行(xing)(xing)(xing)(xing)并作(zuo)功;排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)行(xing)(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)時(shi),活塞推(tui)擠(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸內廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)門(men)排(pai)出。此(ci)后再由進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)行(xing)(xing)(xing)(xing)程(cheng)(cheng)開(kai)始(shi),進行(xing)(xing)(xing)(xing)下(xia)一(yi)個(ge)工作(zuo)循環。
二沖程是指在(zai)兩個行程內(nei)完成(cheng)一(yi)個工作(zuo)(zuo)循(xun)環,此(ci)期(qi)間曲軸旋(xuan)轉一(yi)圈。首先,當(dang)活(huo)(huo)塞(sai)(sai)(sai)在(zai)下止點(dian)時,進、排(pai)氣(qi)(qi)口(kou)(kou)都開啟,新鮮充量(liang)由(you)進氣(qi)(qi)口(kou)(kou)充入氣(qi)(qi)缸(gang),并掃除氣(qi)(qi)缸(gang)內(nei)的廢(fei)氣(qi)(qi),使(shi)之從排(pai)氣(qi)(qi)口(kou)(kou)排(pai)出;隨(sui)后(hou)活(huo)(huo)塞(sai)(sai)(sai)上行,將進、排(pai)氣(qi)(qi)口(kou)(kou)均關閉,氣(qi)(qi)缸(gang)內(nei)充量(liang)開始受(shou)到壓縮,直至活(huo)(huo)塞(sai)(sai)(sai)接近上止點(dian)時點(dian)火或噴油,使(shi)氣(qi)(qi)缸(gang)內(nei)可燃(ran)混合氣(qi)(qi)燃(ran)燒;然后(hou)氣(qi)(qi)缸(gang)內(nei)燃(ran)氣(qi)(qi)膨脹,推動活(huo)(huo)塞(sai)(sai)(sai)下行做功;當(dang)活(huo)(huo)塞(sai)(sai)(sai)下行使(shi)排(pai)氣(qi)(qi)口(kou)(kou)開啟時,廢(fei)氣(qi)(qi)即由(you)此(ci)排(pai)出,活(huo)(huo)塞(sai)(sai)(sai)繼續下行至下止點(dian),即完成(cheng)一(yi)個工作(zuo)(zuo)循(xun)環。
內(nei)燃(ran)機(ji)的(de)(de)排氣(qi)過(guo)程和(he)(he)進氣(qi)過(guo)程統稱為換(huan)氣(qi)過(guo)程。換(huan)氣(qi)的(de)(de)主要(yao)作用是(shi)盡可(ke)能把上一循(xun)環(huan)的(de)(de)廢氣(qi)排除干凈,使本循(xun)環(huan)供(gong)入盡可(ke)能多的(de)(de)新鮮(xian)充量(liang),以使盡可(ke)能多的(de)(de)燃(ran)料在(zai)氣(qi)缸(gang)內(nei)完全燃(ran)燒,從而發(fa)出(chu)更大的(de)(de)功率。換(huan)氣(qi)過(guo)程的(de)(de)好壞直接影(ying)響內(nei)燃(ran)機(ji)的(de)(de)性(xing)能。為此(ci)除了降低進、排氣(qi)系統的(de)(de)流(liu)動阻(zu)力外,主要(yao)是(shi)使進、排氣(qi)門在(zai)最(zui)適(shi)當的(de)(de)時刻開(kai)啟和(he)(he)關(guan)閉。
實際上(shang),進(jin)(jin)氣(qi)(qi)門是在上(shang)止點(dian)前即(ji)開啟,以保證活塞下行時(shi)進(jin)(jin)氣(qi)(qi)門有較大(da)的(de)開度,這樣可在進(jin)(jin)氣(qi)(qi)過程(cheng)開始時(shi)減(jian)小流動阻力,減(jian)少吸氣(qi)(qi)所消耗的(de)功(gong),同時(shi)也可充(chong)入較多的(de)新鮮(xian)充(chong)量。當活塞在進(jin)(jin)氣(qi)(qi)行程(cheng)中(zhong)運(yun)行到下止點(dian)時(shi),由(you)于氣(qi)(qi)流慣性(xing),新鮮(xian)充(chong)量仍可繼續充(chong)入氣(qi)(qi)缸,故使進(jin)(jin)氣(qi)(qi)門在下止點(dian)后延(yan)遲(chi)關閉(bi)。
排(pai)(pai)氣(qi)門也在下止(zhi)點(dian)前提前開(kai)(kai)啟,即在膨脹行(xing)程(cheng)后部分即開(kai)(kai)始排(pai)(pai)氣(qi),這是為了利(li)用氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)內較(jiao)高的(de)燃氣(qi)壓(ya)力,使(shi)(shi)廢氣(qi)自動(dong)流出(chu)氣(qi)缸(gang)(gang)(gang),從(cong)而使(shi)(shi)活(huo)塞從(cong)下止(zhi)點(dian)向上(shang)止(zhi)點(dian)運動(dong)時氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)內氣(qi)體壓(ya)力低(di)些,以減少活(huo)塞將(jiang)廢氣(qi)排(pai)(pai)擠出(chu)氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)所(suo)消耗的(de)功(gong)。排(pai)(pai)氣(qi)門在上(shang)止(zhi)點(dian)后關閉的(de)目的(de)是利(li)用排(pai)(pai)氣(qi)流動(dong)的(de)慣性,使(shi)(shi)氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)內的(de)殘余廢氣(qi)排(pai)(pai)除(chu)得更為干(gan)凈。
1.動力性能指標(biao):發出多大(da)功率,功率/扭矩儲備多大(da)。
2.經濟(ji)性能指標:單位功率(lv)單位時間(jian)內(nei)的燃(ran)油消(xiao)耗量。
3.可靠(kao)性(xing)與(yu)耐久(jiu)性(xing)指標:大修或更換零件之間的最長(chang)運行(xing)時間與(yu)無故障長(chang)期工作能(neng)力。
4.環(huan)保性能指標(NOx、HC、CO、微粒、噪聲):單位功率單位時間內有害物排放量。
內(nei)燃機的利(li)用范(fan)圍
內(nei)燃機(ji)(ji)的利用(yong)范圍很是遍及。地(di)面(mian)(mian)上各類運(yun)輸(shu)車(che)(che)輛(汽(qi)車(che)(che)、拖沓機(ji)(ji)、內(nei)燃機(ji)(ji)車(che)(che)等(deng)(deng)),礦(kuang)山、建(jian)筑及工程等(deng)(deng)機(ji)(ji)械,就(jiu)是因為國家(jia)的限電所以造就(jiu)了很多地(di)方用(yong)自備電源發電,水上運(yun)輸(shu)可(ke)作內(nei)河及海上船(chuan)舶的主機(ji)(ji)和輔(fu)機(ji)(ji)。在(zai)軍事方面(mian)(mian),如坦克、裝甲車(che)(che)、步兵(bing)戰(zhan)車(che)(che)、重兵(bing)器牽引車(che)(che)和各類水面(mian)(mian)艦艇等(deng)(deng)方面(mian)(mian)都大量利用(yong)內(nei)燃機(ji)(ji)。
內燃(ran)機(ji)和外燃(ran)機(ji)相比(bi)較,具(ju)有很多優點:
①內燃機的熱能利(li)用率高(gao)。增壓(ya)柴油機的最(zui)高(gao)熱效率可達(da)46%。而蒸氣機僅有(you)11~16%。
②功(gong)率(lv)范圍(wei)廣,適(shi)應(ying)性能好,最(zui)小的(de)(de)內燃(ran)機功(gong)率(lv)不到0.73千瓦,最(zui)大的(de)(de)內燃(ran)機功(gong)率(lv)可達(da)34000千瓦。
⑤結構緊湊(cou),重量輕,體(ti)積小,燃料和水的消耗量也少。
④使用操作方便,起(qi)動(dong)快。在(zai)正常情況下,一(yi)般的(de)(de)柴(chai)油機和汽油機能(neng)夠(gou)在(zai)3~5秒的(de)(de)時問內起(qi)動(dong),并能(neng)在(zai)短(duan)時間(jian)內謎到全(quan)負(fu)荷運轉(zhuan),而且(qie)操作比。簡(jian)單(dan)安(an)全(quan)。在(zai)石(shi)油工業中,石(shi)油勘(kan)探工作都(dou)在(zai)野外,流(liu)動(dong)性大,對(dui)于動(dong)力設備(bei)的(de)(de)選(xuan)擇和要求是(shi):其(qi)有(you)足夠(gou)大的(de)(de)功率、結構緊湊、重量輕、便于搬運和安(an)裝、燃料(liao)和水(shui)的(de)(de)消耗(hao)少(shao)。因此(ci)內燃機在(zai)石(shi)油勘(kan)探工作中得到廣(guang)泛的(de)(de)應(ying)用。
內燃機的缺(que)點是(shi):
⑴對燃料(liao)要求(qiu)(qiu)較高高速內燃機一般(ban)利用汽(qi)油或輕柴油作料(liao),并且對燃料(liao)的潔凈度要求(qiu)(qiu)嚴格。
⑵對環境的污染也愈(yu)來愈(yu)嚴重。
⑶布(bu)局復(fu)雜,發展空間——機電行業的(de)多來源業務(wu)經(jing)營路線及通過長(chang)期大量(liang)的(de)潛(qian)在(zai)客戶積累(lei)與轉化的(de)方式(shi)。
內(nei)(nei)燃(ran)機(ji)性(xing)(xing)能(neng)主要包(bao)括動力性(xing)(xing)能(neng)和經濟性(xing)(xing)能(neng)。動力性(xing)(xing)能(neng)是(shi)指(zhi)內(nei)(nei)燃(ran)機(ji)發(fa)出(chu)的(de)功(gong)(gong)率(lv)(扭矩),表示內(nei)(nei)燃(ran)機(ji)在能(neng)量(liang)轉換(huan)中量(liang)的(de)大小,標(biao)志動力性(xing)(xing)能(neng)的(de)參數有扭矩和功(gong)(gong)率(lv)等。經濟性(xing)(xing)能(neng)是(shi)指(zhi)發(fa)出(chu)一(yi)定功(gong)(gong)率(lv)時燃(ran)料消耗(hao)的(de)多(duo)少,表示能(neng)量(liang)轉換(huan)中質的(de)優(you)劣,標(biao)志經濟性(xing)(xing)能(neng)的(de)參數有熱效率(lv)和燃(ran)料消耗(hao)率(lv)。
內(nei)(nei)(nei)燃機(ji)未來的(de)發(fa)展將(jiang)著(zhu)重于改(gai)進(jin)燃燒(shao)過程,提高(gao)機(ji)械效率,減少(shao)(shao)散熱(re)損(sun)失,降低(di)燃料消耗率;開發(fa)和利用非石油制(zhi)品燃料、擴大燃料資源;減少(shao)(shao)排(pai)氣中有害成分,降低(di)噪聲和振動,減輕對環境的(de)污染;采用高(gao)增壓技術,進(jin)一步強(qiang)化內(nei)(nei)(nei)燃機(ji),提高(gao)單機(ji)功率;研(yan)制(zhi)復合式(shi)發(fa)動機(ji)、絕熱(re)式(shi)渦輪復合式(shi)發(fa)動機(ji)等(deng);采用微處理機(ji)控制(zhi)內(nei)(nei)(nei)燃機(ji),使之在(zai)最佳(jia)工況下運轉;加強(qiang)結構強(qiang)度的(de)研(yan)究,以提高(gao)工作可(ke)靠性和壽命,不斷創(chuang)制(zhi)新(xin)型內(nei)(nei)(nei)燃機(ji)變(bian)氣門(men),變(bian)升程,變(bian)相位,甚至停掉幾(ji)個(ge)缸的(de)技術,都沒能做到在(zai)行(xing)進(jin)中連(lian)續變(bian)缸徑,但有等(deng)效的(de)。
這(zhe)種(zhong)發動(dong)機(ji)有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)桶(tong)(tong)(tong)形缸體(ti),桶(tong)(tong)(tong)底(di)后,桶(tong)(tong)(tong)底(di)中(zhong)間有(you)圓孔。還有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)缸體(ti),好像一(yi)(yi)根筷子穿(chuan)過一(yi)(yi)張(zhang)厚的(de)圓餅(bing)并(bing)粘合,筷子就(jiu)是(shi)軸,這(zhe)個(ge)(ge)軸也(ye)穿(chuan)過桶(tong)(tong)(tong)形缸體(ti)底(di)部的(de)孔,餅(bing)形體(ti)也(ye)納(na)入桶(tong)(tong)(tong)中(zhong),封(feng)閉成一(yi)(yi)個(ge)(ge)空心圓柱體(ti)的(de)缸腔。這(zhe)個(ge)(ge)缸腔的(de)容積是(shi)可(ke)以變化的(de),比如只要固(gu)定桶(tong)(tong)(tong),用機(ji)械(xie)裝置或(huo)者液(ye)壓裝置抽動(dong)軸就(jiu)可(ke)以實現。
桶(tong)(tong)底(di)從(cong)圓孔的(de)(de)邊(bian)到桶(tong)(tong)的(de)(de)內壁割(ge)條縫,插入一(yi)(yi)(yi)個矩形(xing)(xing)板;餅(bing)面(mian)從(cong)圓邊(bian)到軸割(ge)條縫,也(ye)插入一(yi)(yi)(yi)塊(kuai)矩形(xing)(xing)板,兩塊(kuai)矩形(xing)(xing)板可以(yi)把(ba)缸(gang)腔(qiang)(qiang)(qiang)一(yi)(yi)(yi)分為二(er),成為兩個密封(feng)缸(gang)腔(qiang)(qiang)(qiang),第一(yi)(yi)(yi)密封(feng)缸(gang)腔(qiang)(qiang)(qiang)和第二(er)密封(feng)缸(gang)腔(qiang)(qiang)(qiang)。其中一(yi)(yi)(yi)個密封(feng)缸(gang)腔(qiang)(qiang)(qiang)從(cong)桶(tong)(tong)壁的(de)(de)矩形(xing)(xing)板本側開口(kou),充(chong)入高壓氣(qi)體,或充(chong)入油氣(qi)混合物并點燃;第二(er)密封(feng)腔(qiang)(qiang)(qiang)從(cong)桶(tong)(tong)壁上與前(qian)一(yi)(yi)(yi)開口(kou)相隔(ge)一(yi)(yi)(yi)個矩形(xing)(xing)板的(de)(de)位置開口(kou)放(fang)氣(qi)。固定桶(tong)(tong),矩形(xing)(xing)板就牽引(yin)餅(bing)和筷子轉動,反(fan)過來也(ye)行。
第(di)一個(ge)密(mi)(mi)封腔(qiang)從最小(xiao)、充氣(qi)到(dao)轉(zhuan)(zhuan)過一定相位(wei)(轉(zhuan)(zhuan)角)就停止供氣(qi),可以(yi)用閥(fa)門或(huo)(huo)者(zhe)控制油氣(qi)供應量(liang)來實現(xian)。由于(yu)高壓(ya)氣(qi)體膨脹,裝(zhuang)置會繼續轉(zhuan)(zhuan)動,第(di)一密(mi)(mi)封缸(gang)腔(qiang)內(nei)的氣(qi)壓(ya)會降(jiang)低(di),直到(dao)稍微低(di)于(yu)環境氣(qi)壓(ya),這(zhe)(zhe)樣(yang)會產(chan)生轉(zhuan)(zhuan)動阻力。于(yu)是(shi)第(di)二個(ge)矩形板需要(yao)在頭部靠近邊(bian)緣開(kai)一個(ge)孔(kong),安(an)裝(zhuang)單向閥(fa),向內(nei)補(bu)氣(qi)。如果(guo)當(dang)初的氣(qi)壓(ya)適當(dang),在第(di)二塊矩形板轉(zhuan)(zhuan)到(dao)第(di)二開(kai)口的時(shi)候,第(di)一密(mi)(mi)封缸(gang)腔(qiang)的氣(qi)壓(ya)正(zheng)好等于(yu)或(huo)(huo)接(jie)近于(yu)環境氣(qi)壓(ya),這(zhe)(zhe)是(shi)最經濟的。第(di)三(san)種情況是(shi)還有(you)少量(liang)余壓(ya)。
當兩(liang)個(ge)矩(ju)形(xing)板快要(yao)相(xiang)遇的(de)(de)時(shi)候(hou)(hou),需要(yao)避讓。于是從桶(tong)(tong)的(de)(de)裙部(bu)內(nei)圓(yuan)刻成(cheng)曲(qu)線(xian)滑(hua)(hua)(hua)(hua)槽(cao),裝(zhuang)上(shang)(shang)滑(hua)(hua)(hua)(hua)動(dong)(dong)塊,滑(hua)(hua)(hua)(hua)動(dong)(dong)塊與第(di)二塊矩(ju)形(xing)板連接(jie);從軸穿出桶(tong)(tong)底(di)的(de)(de)一(yi)側套裝(zhuang)一(yi)個(ge)空心(xin)圓(yuan)柱體,外圓(yuan)面刻曲(qu)線(xian)滑(hua)(hua)(hua)(hua)槽(cao),裝(zhuang)上(shang)(shang)滑(hua)(hua)(hua)(hua)動(dong)(dong)塊,與第(di)一(yi)塊矩(ju)形(xing)板連接(jie)。滑(hua)(hua)(hua)(hua)槽(cao)由圓(yuan)和(he)(he)擺線(xian)構成(cheng),控(kong)制矩(ju)形(xing)板前沖(chong)、頂住和(he)(he)抽回。桶(tong)(tong)底(di)和(he)(he)餅都(dou)夠厚(hou),所以不會抽脫。第(di)二塊矩(ju)形(xing)板在(zai)轉動(dong)(dong)方向(xiang)上(shang)(shang),和(he)(he)餅一(yi)塊轉動(dong)(dong);在(zai)軸向(xiang)上(shang)(shang),則(ze)由桶(tong)(tong)上(shang)(shang)的(de)(de)滑(hua)(hua)(hua)(hua)槽(cao)控(kong)制,所以變換容積的(de)(de)時(shi)候(hou)(hou)仍能抵(di)住桶(tong)(tong)的(de)(de)底(di)部(bu)。同樣道理,第(di)一(yi)塊矩(ju)形(xing)板總(zong)是能抵(di)住餅的(de)(de)內(nei)表面。
這種裝(zhuang)置在一(yi)個(ge)著力面上(shang)沿弧(hu)形軌跡(ji),把(ba)高(gao)壓氣(qi)體(ti)的內(nei)能(neng)(neng)轉(zhuan)化(hua)為動(dong)能(neng)(neng),是(shi)一(yi)種動(dong)力機械裝(zhuang)置。反過(guo)來,也可以在機械的帶(dai)動(dong)下反向轉(zhuan)動(dong),制(zhi)取(qu)壓縮空氣(qi),或(huo)者作為一(yi)個(ge)剎(cha)車器。做一(yi)個(ge)容量小的壓氣(qi)裝(zhuang)置,制(zhi)取(qu)高(gao)壓油氣(qi),配(pei)上(shang)點火裝(zhuang)置,再(zai)做一(yi)個(ge)容量動(dong)力機械裝(zhuang)置,將(jiang)燃燒后大量高(gao)溫高(gao)壓氣(qi)體(ti)的內(nei)能(neng)(neng)轉(zhuan)化(hua)為動(dong)能(neng)(neng),就是(shi)一(yi)臺發動(dong)機。
它(ta)做功(gong)的軌(gui)跡是一段弧(hu),而(er)(er)且(qie)可以(yi)無級(ji)的改(gai)變(bian)容(rong)量(liang),也就意味(wei)著可以(yi)改(gai)變(bian)發動機排(pai)量(liang)。配合油門,可以(yi)改(gai)變(bian)燃燒(shao)后氣壓,靈(ling)活改(gai)變(bian)轉速;改(gai)變(bian)排(pai)量(liang),配合變(bian)速器,在一定范圍(wei)內可以(yi)適應各種負荷,而(er)(er)且(qie)采(cai)取上(shang)述“最(zui)(zui)經濟的”方(fang)式(shi)。如果多套(tao)矩(ju)形板對置使用,可以(yi)減(jian)輕軸的彎曲;它(ta)是連續排(pai)氣的,因而(er)(er)噪音低(di);可以(yi)多套(tao)缸錯相(xiang)聯軸,動力(li)平穩。它(ta)可以(yi)最(zui)(zui)大限度的減(jian)少余壓排(pai)放,而(er)(er)且(qie)在不同(tong)負載下都能采(cai)取最(zui)(zui)經濟的工況,所以(yi)是好用節能技術。
作為一(yi)類發(fa)動(dong)機(ji),不同于(yu)蒸(zheng)汽(qi)機(ji)、活塞(sai)發(fa)動(dong)機(ji)和三角(jiao)轉子(zi)發(fa)動(dong)機(ji)。叫作“可變容弧缸發(fa)動(dong)機(ji)。”
三種理論
(1)等容加熱循環(Otto循環);對應于(yu)點燃(ran)式內燃(ran)機
(2)等(deng)壓加(jia)熱循環(Brayton循環);對應于燃氣輪機
(3)混合加熱循(xun)環(huan)(Diesel 循(xun)環(huan));對(dui)應(ying)于柴油機
理論循環
將(jiang)實際循環(huan)進行若干簡化,便(bian)于進行定量分(fen)析的理想循環(huan)。
研究目的
(1)用(yong)簡單(dan)公式闡明工作過程中各基(ji)本熱力參(can)數(shu)間的關系,以明確(que)提高ηit的基(ji)本途徑;
(2)確定ηit的理論極限(xian);以判斷(duan)內燃機工(gong)作過程的完善(shan)程度以及改進潛力。
(3)分析比較(jiao)不同(tong)的(de)(de)熱力循(xun)環方(fang)式的(de)(de)經濟(ji)性(xing)(xing)和(he)動力性(xing)(xing)。
簡化假設
(1)空氣作為(wei)工質,理想氣體;
(2)不考(kao)慮工質更換(huan)及泄露(lu)損失,忽略進、排(pai)氣流動損失及影響;
(3)理想的絕(jue)熱(re)等熵過(guo)程;工(gong)質與(yu)外界不(bu)進行熱(re)量交換;
(4)理(li)想的加熱、放熱過程。
柴油(you)機動力(li)裝(zhuang)置(zhi)是現代船(chuan)舶(bo)(bo)上(shang)的主要動力(li)裝(zhuang)置(zhi)。現代船(chuan)舶(bo)(bo)和艦艇的主機是船(chuan)用(yong)柴油(you)機,燒煤氣(qi)的叫(jiao)煤氣(qi)機,汽(qi)油(you)機、煤氣(qi)機功率小,僅用(yong)在小型(xing)船(chuan)舶(bo)(bo)上(shang)。
平均機械損失(shi)壓力pmm:發動機單位氣缸工作容積一(yi)個循環所損失(shi)的功。可以用來衡(heng)量機械損失(shi)的大小(xiao)。即:
一、機(ji)械損失的組成:
1.活(huo)(huo)塞與(yu)活(huo)(huo)塞環的摩(mo)擦損失:占摩(mo)擦損失的主要部分(fen),約為:45-65%
2.軸(zhou)(zhou)承(cheng)與(yu)氣門機構的(de)摩擦損失:包括所(suo)有主軸(zhou)(zhou)承(cheng)、連桿軸(zhou)(zhou)承(cheng)和凸輪軸(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)承(cheng)等(deng)的(de)摩擦損失。軸(zhou)(zhou)承(cheng)直徑越(yue)大,轉速越(yue)高,損失越(yue)大。15-30%。
3.驅(qu)動附屬機構的功率消耗(hao):指為保證發(fa)動機工作所必不可少的部件總成,如冷(leng)卻(que)水泵總成(風冷(leng)發(fa)動機中則(ze)是冷(leng)卻(que)風扇(shan))、機油(you)泵、噴油(you)泵、調速器等;占10-20%。
4.流體摩擦損失:為(wei)克服(fu)油(you)霧、空氣阻(zu)力及(ji)曲軸箱通風等將消耗(hao)一(yi)部分功。
5.驅動(dong)掃(sao)氣(qi)泵及增壓(ya)(ya)器的損失:二沖程或機(ji)械(xie)增壓(ya)(ya)發動(dong)機(ji)中,要加上對進氣(qi)進行壓(ya)(ya)縮而帶(dai)來的損失。10-20%
分配情況
機械損失名稱
占Pm的百分比%
占Pi的百分比%
摩擦(ca)損失其中活(huo)連桿、活(huo)塞環 軸承及曲(qu)軸 配氣機構(gou)
60~7545~6515 ~ 202~3
8 ~ 20
驅動各種附件損(sun)失 其中(zhong) 水泵 風扇(shan) 機油泵 電器設備(bei)
10~20 2~8 6~3 1~2 1~2
1 ~5
帶動(dong)機(ji)械(xie)增壓器損失
6 ~ 10
泵氣損失
10~20
2~4
總功率損失
10~30
損失測定
1.示功(gong)(gong)圖法:運用示功(gong)(gong)圖算出(chu)(chu)Pi值,從(cong)(cong)測功(gong)(gong)器測出(chu)(chu)發(fa)動機的(de)有效(xiao)功(gong)(gong)率Pe,從(cong)(cong)而算出(chu)(chu)產(chan)Pm、 hm及Pmm值。
問題:誤差(cha)來源于P—V圖(tu)上(shang)活塞上(shang)止(zhi)點位置(zhi)正確(que)地(di)確(que)定(ding)以及(ji)測(ce)量誤差(cha)。此外,各個氣(qi)缸存在的不均勻(yun)性(xing),這也會引起一定(ding)的誤差(cha)。示功圖(tu)法當上(shang)止(zhi)點位置(zhi)能得到(dao)精確(que)校正時才能取得較滿(man)意的結(jie)果。局(ju)限:只能測(ce)量整體機械損失(shi)。
2.倒拖法:當發(fa)動(dong)機以給定(ding)工況(kuang)穩(wen)定(ding)運行,冷卻(que)水、機油溫度到達正(zheng)常數值時,切斷對(dui)發(fa)動(dong)機的供油,將電力測(ce)功器轉換為電動(dong)機,以給定(ding)轉速倒拖發(fa)動(dong)機,并且維持冷卻(que)水和機油溫度不變,這樣測(ce)得的倒拖功率即為發(fa)動(dong)機在該工況(kuang)下的機械損失功率。
與實際(ji)運行(xing)的(de)差異:(1)氣體(ti)壓力在(zai)膨脹行(xing)程中大幅度下降,使活(huo)塞、連桿。曲軸的(de)摩擦損失(shi)有所減少(shao);(2) 由于排氣過程中溫度低、密度大,使Pp比(bi)實際(ji)的(de)還(huan)大;(3)倒拖在(zai)膨脹、壓縮行(xing)程中,存在(zai)充量(liang)向氣缸(gang)壁(bi)的(de)傳熱損失(shi),在(zai)測量(liang)該(gai)工況(kuang)的(de)有效功率時,這部分傳熱損失(shi)已被(bei)考慮在(zai)內。
綜合結果是:倒拖時所消耗的(de)功(gong)率要(yao)超過柴油(you)機(ji)(ji)的(de)實際機(ji)(ji)械損(sun)失,在低(di)壓(ya)縮(suo)比(bi)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)中,誤(wu)差(cha)大約為(wei) 5%,在高壓(ya)縮(suo)比(bi)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)中,誤(wu)差(cha)可高達(15—20)%,因(yin)而(er)此方法適用(yong)于低(di)壓(ya)縮(suo)比(bi)的(de)汽油(you)機(ji)(ji)。
3.滅缸(gang)(gang)法:內燃機(ji)調整(zheng)到(dao)給定工(gong)況穩定工(gong)作后,先測出其有(you)效(xiao)功(gong)率(lv)(lv)(lv)Pe,之后在噴油泵齒條位置或(huo)節氣(qi)門不(bu)變(bian)的(de) 下,停(ting)止某(mou)一氣(qi)缸(gang)(gang)工(gong)作,并(bing)(bing)用減(jian)少(shao)制(zhi)動力矩的(de)辦法迅速將(jiang)轉速恢復到(dao)原來的(de)數值,并(bing)(bing)重(zhong)新測定其有(you)效(xiao)功(gong)率(lv)(lv)(lv)Pe’。如(ru)果(guo)滅缸(gang)(gang)后其他(ta)各缸(gang)(gang)的(de)工(gong)作情況和發動機(ji)機(ji)械損失沒(mei)有(you)變(bian)化,則被熄滅的(de)氣(qi)缸(gang)(gang)原來所發出的(de)指示(shi)功(gong)率(lv)(lv)(lv)為(Pi)x。依次將(jiang)各缸(gang)(gang)滅火,最后可(ke)以從(cong)各缸(gang)(gang)指示(shi)功(gong)率(lv)(lv)(lv)的(de)總和中(zhong)求得整(zheng)臺發動機(ji)的(de)指示(shi)功(gong)率(lv)(lv)(lv)。
局限:只(zhi)能使用(yong)于(yu)柴油多缸機。
4.油耗(hao)線法:保證發動(dong)機轉速不(bu)變,逐漸改變供(gong)油,測出每小時耗(hao)油量(liang)B與負荷pme變化關系,繪成負荷特性(xing)曲(qu)線,延長直線段于橫坐標的(de)相交(jiao)(jiao),此交(jiao)(jiao)點(dian)到(dao)原點(dian)的(de)距離為平均機械損(sun)失(shi)壓(ya)力pmm。
只(zhi)能適用于(yu)pmm 與ηit 不隨(sui)負荷變化,只(zhi)適用于(yu)柴油機。
總之(zhi);倒拖(tuo)(tuo)法(fa)只能用(yong)(yong)于(yu)配有電力測功(gong)(gong)器的情況(kuang),不(bu)適用(yong)(yong)于(yu)大功(gong)(gong)率發動機(ji),較(jiao)適用(yong)(yong)于(yu)測定壓縮比不(bu)高(gao)的汽油機(ji)的機(ji)械損(sun)(sun)失(shi)。對于(yu)排(pai)氣渦輪增(zeng)壓柴油機(ji),由于(yu)倒拖(tuo)(tuo)法(fa)和滅缸法(fa)破壞了增(zeng)壓系統的正常(chang)工作,只能用(yong)(yong)示功(gong)(gong)圖法(fa)、油耗線法(fa)來測定機(ji)械損(sun)(sun)失(shi)。對于(yu)排(pai)氣渦輪中增(zeng)壓、高(gao)增(zeng)壓的柴油機(ji)(pb>0.15MPa),除示功(gong)(gong)圖外,尚無其他適用(yong)(yong)的方法(fa)可取代(dai)。
1、循環(huan)加(jia)注潤滑油或不同品質的(de)油摻(chan)兌(dui)使(shi)用
2、選用的(de)潤滑油粘度較高
3、單(dan)向(xiang)流量控制閥(fa)或通風軟管損壞后隨意(yi)拆除
4、大容量的蓄電池(chi)壽命長
5、隨意加添電解液
6、隨便調高發電機的端電壓
7、空氣濾清(qing)器長期短路或隨便(bian)更換不同規格的濾
8、經常在大功率(lv)、高(gao)溫狀態下熄火
9、高壓(ya)油(you)泵(beng)內的潤滑油(you)加注或更換(huan)不合理
10、噴油器噴油壓(ya)力調整過高
11、隨意拆除(chu)散熱器上的空氣(qi)蒸(zheng)氣(qi)閥
12、隨意更換火花塞(sai)
燃料使用
燃油是發動機(ji)的(de)動力(li)源,也(ye)是造成(cheng)發動機(ji)故障的(de)主要因素,潔凈的(de)燃油不(bu)含水份和雜(za)質(zhi)是極重要的(de),否則會造成(cheng)噴油泵和油嘴嚴重磨損(sun)甚(shen)至損(sun)壞。
在(zai)我國燃(ran)油質量問題一直是造成發動(dong)機(ji)壽命降低和(he)故障的主(zhu)要原因(yin),所(suo)以(yi)(yi)在(zai)使用(yong)進口發動(dong)機(ji)盡量使用(yong)優質低含硫燃(ran)油,在(zai)無法達到(dao)要求的情況(kuang)下可(ke)改造輸油管路(lu),在(zai)油水分離器前加一級(ji)粗濾(lv)或油水分離器,以(yi)(yi)不影響發動(dong)機(ji)輸出功率(lv)為準(zhun)選(xuan)擇濾(lv)芯(xin)等級(ji)。
在(zai)使(shi)用劣質(zhi)燃油(you)(you)的情況(kuang)下(xia)必須定期清洗燃油(you)(you)箱(xiang),否(fou)則(ze)容(rong)易(yi)在(zai)油(you)(you)箱(xiang)中(zhong)因劣質(zhi)燃油(you)(you)含有水(shui)份和雜(za)質(zhi)多,會在(zai)油(you)(you)箱(xiang)壁和箱(xiang)底結(jie)積,長期沒(mei)清洗的情況(kuang)下(xia)造(zao)成結(jie)積泥皮脫落,工作中(zhong)進入(ru)燃油(you)(you)管(guan)路(lu),致使(shi)管(guan)路(lu)或(huo)燃油(you)(you)濾芯(xin)等堵塞(sai),在(zai)日常維(wei)護中(zhong)要做到良好的保養(yang)習慣,排放油(you)(you)箱(xiang)沉積水(shui)雜(za)質(zhi)和油(you)(you)水(shui)分離器中(zhong)沉積水(shui)。
內燃機(例如往復式內燃機)在(zai)工(gong)作時(shi)會由于(yu)含碳(tan)(tan)(tan)燃料的不(bu)完全燃燒(shao)而排放(fang)大氣(qi)污染(ran)物(wu)。內燃機的最重(zhong)要排放(fang)物(wu)是二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)(tan)、水汽和一(yi)(yi)些碳(tan)(tan)(tan)黑顆粒物(wu)。取決于(yu)工(gong)作狀(zhuang)況和油氣(qi)比例,內燃機還會排放(fang)一(yi)(yi)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)、硫(liu)化(hua)物(wu)(主(zhu)要是二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)硫(liu))和一(yi)(yi)些未燃燒(shao)的碳(tan)(tan)(tan)氫化(hua)合物(wu)。
內燃機工作時會產生顯著(zhu)的噪(zao)(zao)音(yin)污(wu)染(ran)。比如公路上的汽車會產生噪(zao)(zao)音(yin),飛機飛行時也會產生噴(pen)氣噪(zao)(zao)音(yin)(尤其是超音(yin)速飛機)。火箭發動機產生的噪(zao)(zao)音(yin)最大。