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文檔簡介

1、發(fā) 動 機 教 案 目 錄   第一章 發(fā)動機基礎知識3第一節(jié) 發(fā)動機的分類和基本構造3第二節(jié) 發(fā)動機常用術語12第三節(jié) 發(fā)動機的工作原理14第四節(jié) 發(fā)動機的主要性能指標與特性21第五節(jié) 發(fā)動機的編號規(guī)則24第二章 曲柄連桿機構27第一節(jié) 概述27第二節(jié) 機體組28第三節(jié) 活塞連桿組36第四節(jié) 曲軸飛輪組53第三章 配氣機構61第一節(jié) 概述61第二節(jié) 配氣機構的主要零部件65第三節(jié) 配氣相位和氣門間隙73第四章 汽油機供給系77第一節(jié) 汽油供給系的組成與燃料77第二節(jié) 簡單化油器原理及混合氣形成79第三節(jié) 可燃混合氣成分與汽油機性能的影響81第四節(jié) 化油

2、器各工作系統(tǒng)87第五節(jié) 化油器結構94第六節(jié) 汽油供給裝置98第七節(jié) 空氣濾清器及進、排氣裝置102第八節(jié) 汽油直接噴射106第五章 柴油機供給系110第一節(jié) 柴油機供給系的組成及燃料110第二節(jié) 可燃混合氣的形成、燃燒及燃燒室112第三節(jié) 噴油器121第四節(jié) 噴油泵124第五節(jié) 調速器131第六節(jié) 噴油提前角調節(jié)裝置134第六章 發(fā)動機點火系138第一節(jié) 概述138第二節(jié) 蓄電池點火系的組成及工作原理140第三節(jié) 點火提前143第四節(jié) 蓄電池點火系的主要元件144第五節(jié) 電子點火系149第七章 發(fā)動機潤滑系155第一節(jié) 概述155第二節(jié) 潤滑系的組成及油路158第三節(jié) 潤滑系的主要零部件16

3、0第四節(jié) 曲軸箱通風168第八章 冷卻系170第一節(jié) 概述170第二節(jié) 水冷系的組成和水路171第三節(jié) 水冷系主要部件的構造173第九章 發(fā)動機起動系184第一節(jié) 發(fā)動機的起動184第二節(jié) 起動輔助裝置188第三節(jié) 起動機192 第一章 發(fā)動機基礎知識第一節(jié) 發(fā)動機的分類和基本構造1. 分類車用內燃機(internal combustion engine),根據(jù)其將熱能轉變?yōu)闄C械能的主要構件的型式,可分為活塞式內燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式分為往復活塞式內燃機(reciprocating engine)和旋轉活塞式內燃機兩種。往復活塞式內燃機在汽車上應用最為廣泛,是本

4、課研究的重點。汽車(automobile)發(fā)動機(主要指車用往復活塞式內燃機)分類方法很多,按照不同的分類方法可以把汽車發(fā)動機分成不同的類型,下面是其分類情況。  (1) 按照所用燃料分類 內燃機按照所使用燃料的不同可以分為汽油機(gasoline engine)和柴油機(diesel engine)(圖1-1)。使用汽油為燃料的內燃機稱為汽油機;使用柴油機為燃料的內燃機稱為柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點;汽油機轉速高,質量小,噪音小,起動容易,制造成本低;柴油機壓縮比大,熱效率高,經(jīng)濟性能和排放性能都比汽油機好。圖1-1(2) 按照行程(stroke)分類 內燃機按照完成一個工

5、作循環(huán)(operating cycle)所需的行程數(shù)可分為四行程內燃機(four - stroke cycle engine)和二行程內燃機(two - stroke cycle engine) (圖1-2 )。把曲軸轉兩圈(720°),活塞在氣缸內上下往復運動四個行程,完成一個工作循環(huán)的內燃機稱為四行程內燃機;而把曲軸轉一圈(360°),活塞在氣缸內上下往復運動兩個行程,完成一個工作循環(huán)的內燃機稱為二行程內燃機。汽車發(fā)動機廣泛使用四行程內燃機。圖1-2 (3) 按照冷卻方式分類 內燃機按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動機(liquid - cooled engin

6、e)和風冷發(fā)動機(air - cooled engine)(圖1-3)。水冷發(fā)動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環(huán)的冷卻液(coolant)作為冷卻介質進行冷卻的;而風冷發(fā)動機是利用流動于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片(fins)之間的空氣作為冷卻介質進行冷卻的。水冷發(fā)動機冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應用于現(xiàn)代車用發(fā)動機。 圖1-3 (4) 按照氣缸(cylinder)數(shù)目分類 內燃機按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動機(single - cylinder engine)和多缸發(fā)動機(multi - cylinder engine )(圖1-4)。僅有一個氣缸

7、的發(fā)動機稱為單缸發(fā)動機;有兩個以上氣缸的發(fā)動機稱為多缸發(fā)動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動機?,F(xiàn)代車用發(fā)動機多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動機。 圖1-4 (5) 按照氣缸排列方式分類 內燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式(圖1-5)。單列式發(fā)動機(inline engine)的各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但為了降低高度,有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的;雙列式發(fā)動機把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180°(一般為90°)稱為V型發(fā)動機(V-type engine),若兩列之間的夾角=180°稱為對置式

8、發(fā)動機(opposed engine)。圖 1-5 (6) 按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類 內燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機naturary aspirated engine(non - supercharged engine)和強制進氣(增壓式)發(fā)動機(supercharged engine )(圖1-6)。汽油機常采用自然吸氣式;柴油機為了提高功率有采用增壓式的。圖1-62. 基本構造 發(fā)動機是一種由許多機構和系統(tǒng)組成的復雜機器。無論是汽油機,還是柴油機;無論是四行程發(fā)動機,還是二行程發(fā)動機;無論是單缸發(fā)動機,還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉換,

9、實現(xiàn)工作循環(huán),保證長時間連續(xù)正常工作,都必須具備以下一些機構和系統(tǒng)。 (1) 曲柄連桿機構 (圖1-7) 曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán),完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中,活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線運動,通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動,并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中,飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。圖1-7 (2) 配氣機構(圖1-8) 配氣機構的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程,定時開啟和關閉進氣門和排氣門,使可燃混合氣或空氣進入。氣缸,并使廢氣從氣缸內排出,實現(xiàn)換氣過程。配氣機構大多采

10、用頂置氣門式配氣機構,一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。圖1-8 (3) 燃料供給系統(tǒng)(fuel suppling system)(圖1-9) 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求,配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣,供入氣缸,并將燃燒后的廢氣從氣缸內排出到大氣中去;柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸,在燃燒室內形成混合氣并燃燒,最后將燃燒后的廢氣排出。圖1-9 (4) 潤滑系統(tǒng)(lubricating system)(圖1-10) 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油,以實現(xiàn)液體摩擦,減小摩擦阻力,減輕機件的磨損。并對零件表面進行清

11、洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。 圖1-10 (5) 冷卻系統(tǒng)(cooling system)(圖1-11) 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去,保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。圖1-11 (7) 點火系統(tǒng)(igniting system)(圖1-12) 在汽油機中,氣缸內的可燃混合氣是靠電火花點燃的,為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞,火花塞頭部伸入燃燒室內。能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部設備稱為點火系,點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線

12、圈和火花塞等組成。 圖1-12 (8) 起動系統(tǒng)(starting system)(圖1-13) 圖1-13 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài),必須先用外力轉動發(fā)動機的曲軸,使活塞作往復運動,氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹作功,推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發(fā)動機才能自行運轉,工作循環(huán)才能自動進行。因此,曲軸在外力作用下開始轉動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉的全過程,稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置,稱為發(fā)動機的起動系。 汽油機由以上兩大機構和五大系統(tǒng)組成,即由曲柄連桿機構,配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成;柴油機由以上兩大機構和四大系統(tǒng)組成,即由曲

13、柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成,柴油機是壓燃的,不需要點火系。   第二節(jié) 發(fā)動機常用術語如圖1-14:圖1-14 活塞在氣缸里作往復直線運動時,當活塞向上運動到最高位置,即活塞頂部距離曲軸旋轉中心最遠的極限位置,稱為上止點TDC(Top Dead Center)?;钊跉飧桌镒魍鶑椭本€運動時,當活塞向下運動到最低位置,即活塞頂部距離曲軸旋轉中心最近的極限位置,稱為下止點BDC(Bottom Dead Center)?;钊麖囊粋€止點到另一個止點移動的距離,即上、下止點之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示,對應一個活塞行程,曲軸旋轉18

14、0°曲軸旋轉中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑,一般用R表示。通?;钊谐虨榍霃降膬杀叮?#160;S =2R 。活塞從一個止點運動到另一個止點所掃過的容積,稱為氣缸工作容積。一般用Vh表示: 式中:D氣缸直徑,單位mm;       S活塞行程,單位mm; 活塞位于下止點時,其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總容積。一般用Va表示,顯而易見,氣缸總容積就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和,即VaVcVh。多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和,稱為發(fā)動機排量。一般用VL表示: 式中:Vh氣缸工作容積;   

15、    i 氣缸數(shù)目。   壓縮比(compression ratio)是發(fā)動機中一個非常重要的概念,壓縮比表示了氣體的壓縮程度,它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比值,即氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用表示。 式中:Va 氣缸總容積;       Vh 氣缸工作容積;       Vc 燃燒室容積; 通常汽油機的壓縮比為610,柴油機的壓縮比較高,一般為1622。 每一個工作循環(huán)包括進氣、壓縮、作功和排氣過

16、程,即完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程叫一個工作循環(huán)。   第三節(jié) 發(fā)動機的工作原理下面介紹一下四行程發(fā)動機(four-stroke-engine)的工作原理和工作過程。 1. 四行程汽油機的工作原理 四行程汽油機(圖1-15)的運轉是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復的圖1-15 汽油機(gasoline engine)  (1) 進氣行程(intake stroke) (圖1-16)由于曲軸的旋轉,活塞從上止點(top dead center)向下止點(bottom dead center)運動,這時排氣門關閉,進氣門打開。進氣過程開

17、始時,活塞位于上止點,氣缸內殘存有上一循環(huán)未排凈的廢氣,因此,氣缸內的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移,氣缸內容積增大,壓力減小,當壓力低于大氣壓時,在氣缸內產生真空吸力,空氣經(jīng)空氣濾清器并與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣,通過進氣門被吸入氣缸,直至活塞向下運動到下止點。在進氣過程中,受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響,進氣終了時,氣缸內氣體壓力略低于大氣壓,約為0.0750.09MPa,同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響,溫度達到370400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開,并且延遲到下止點之后關閉,以便吸入更多的可燃混合氣。圖1-16 進氣沖程(intak

18、e stroke)  (2) 壓縮行程(compression stroke)(圖1-17) 曲軸繼續(xù)旋轉,活塞從下止點向上止點運動,這時進氣門和排氣門都關閉,氣缸內成為封閉容積,可燃混合氣受到壓縮,壓力和溫度不斷升高,當活塞到達上止點時壓縮行程結束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定,可燃混合氣壓力可達0.61.2MPa,溫度可達600700K。 壓縮比越大,壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度越高,則燃燒速度越快,發(fā)動機功率也越大。但壓縮比太高,容易引起爆燃。所謂爆燃就是由于氣體壓力和溫度過高,可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒,且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播

19、,造成尖銳的敲缸聲。會使發(fā)動機過熱,功率下降,汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的,但強烈爆燃對發(fā)動機是很有害的,但。汽油機的壓縮比一般為610。圖1-17 壓縮沖程(compression stroke)  (3) 作功行程(power stroke)(圖1-18) 作功行程包括燃燒過程和膨脹過程,在這一行程中,進氣門和排氣門仍然保持關閉。當活塞位于壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時,火花塞產生電火花點燃可燃混合氣,可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內氣體溫度和壓力急劇升高,最高壓力可達35MPa,最高溫度可達22002800K,高溫高壓氣體膨脹,推動活塞從

20、上止點向下止點運動,通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械功,除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉外,其余用于對外作功。隨著活塞向下運動,氣缸內容積增加,氣體壓力和溫度降低,當活塞運動到下止點時,作功行程結束,氣體壓力降低到0.30.5MPa,氣體溫度降低到13001600K。圖1-18 作功沖程(power stroke)  (4) 排氣行程(exhaust stroke)(圖1-19)可燃混合氣在氣缸內燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進行下一個進氣行程。當作功接近終了時,排氣門開啟,進氣門仍然關閉,靠廢氣的壓力先進行自由排氣,活塞到達下止點再向上止點運動時,繼續(xù)把廢氣強制排出到大

21、氣中去,活塞越過上止點后,排氣門關閉,排氣行程結束。實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開,延遲關閉,以便排出更多的廢氣。由于燃燒室容積的存在,不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響,排氣終止時,氣體壓力仍高于大氣壓力,約為0.1050.115MPa,溫度約為9001200K。 曲軸繼續(xù)旋轉,活塞從上止點向下止點運動,又開始了下一個新的循環(huán)過程??梢娝男谐唐蜋C經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環(huán),這期間活塞在上、下止點往復運動了四個行程,相應地曲軸旋轉了兩圈。 圖1-19 排氣沖程(exhaust stroke)  2. 四行程柴油機的工作原理

22、四行程柴油機(圖1-20)和四行程汽油機的工作過程相同,每一個工作循環(huán)同樣包括進氣、壓縮、作功和排氣四個行程,但由于柴油機使用的燃料是柴油,柴油與汽油有較大的差別,柴油粘度大,不易蒸發(fā),自燃溫度低,故可燃混合氣的形成,著火方式,燃燒過程以及氣體溫度壓力的變化都和汽油機不同,下面主要分析一下柴油機和汽油機在工作過程中的不同點。圖1-20四行程柴油機在進氣行程中所不同的是柴油機吸入氣缸的是純空氣而不是可燃混合氣,在進氣通道中沒有化油器,進氣阻力小,進氣終了時氣體壓力略高于汽油機而氣體溫度略低于汽油機。進氣終了時氣體壓力約為0.07850.0932MPa,氣體溫度約為300370K。 壓縮行程壓縮的

23、也是純空氣,在壓縮行程接近上止點時,噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室,柴油和空氣在氣缸內形成可燃混合氣并著火燃燒。柴油機的壓縮比比汽油機的壓縮比大很多(一般為1622),壓縮終了時氣體溫度和壓力都比汽油機高,大大超過了柴油機的自燃溫度。壓縮終了時,氣體壓力約為3.54.5MPa,氣體溫度約為7501000K,柴油機是壓縮后自燃著火的,不需要點火,故柴油機又稱為壓燃機。 柴油噴入氣缸后,在很短的時間內與空氣混合后便立即著火燃燒,柴油機的可燃混合氣是在氣缸內部形成的,而不象汽油機那樣,混合氣主要是在氣缸外部的化油器中形成的。柴油機燃燒過程中氣缸內出現(xiàn)的最高壓力要比汽油機高得多,可高達69MPa,最

24、高溫度也可高達20002500K。作功終了時,氣體壓力約為0.20.4MPa,氣體溫度約為12001500K。 柴油機的排氣行程和汽油機一樣,廢氣同樣經(jīng)排氣管排入到大氣中去,排氣終了時,氣缸內氣體壓力約為0.1050.125MPa,氣體溫度約為8001000K。 柴油機與汽油機比較,柴油機的壓縮比高,熱效率高,燃油消耗率低,同時柴油價格較低,因此,柴油機的燃料經(jīng)濟性能好,而且柴油機的排氣污染少,排放性能較好。但它的主要缺點是轉速低,質量大,噪聲大,振動大,制造和維修費用高。在其發(fā)展過程中,柴油機不斷發(fā)揚其優(yōu)點,克服缺點,提高速度,有望得到更廣泛地應用。   3. 二行程汽油

25、機的工作原理 二行程汽油機的工作循環(huán)也是由進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣過程組成,但它是在曲軸旋轉一圈(360°),活塞上下往復運動的兩個行程內完成的。因此,二行程發(fā)動機(two-stroke-engine)與四行程發(fā)動機工作原理不同,結構也不一樣。 例如曲軸箱換氣式二行程汽油機,氣缸上有三排孔,利用這三排孔分別在一定時刻被活塞打開或關閉進行進氣、換氣和排氣的。工作原理如下:圖1-20a 表示活塞向上運動,將三排孔都關閉,活塞上部開始壓縮,當活塞繼續(xù)上行時,活塞下方打開了進氣孔,可燃混合氣進入曲軸箱(圖1-20 b),活塞接近上止點時(圖1-20c),火花塞點燃混合氣,氣體燃燒膨脹,推動

26、活塞向下運動,進氣孔關閉,曲軸箱內的混合氣受到壓縮,當活塞接近下止點時,排氣孔打開,排出廢氣,活塞再向下運動,換氣孔打開,受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經(jīng)進氣孔流入氣缸內,并掃除廢氣(圖1-20d)。圖1-20 第一行程:活塞從下止點向上止點運動,事先已充滿活塞上方氣缸內的混合氣被壓縮,新的可燃混合氣又從化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內。第二行程:活塞從上止點向下止點運動,活塞上方進行作功過程和換氣過程,而活塞下方則進行可燃混合氣的預壓縮。  4. 二行程柴油機的工作原理 二行程柴油機和二行程汽油機工作類似,所不同的是,柴油機進入氣缸的不是可燃混合氣,而是純空氣。例如帶有掃氣泵的

27、二行程柴油機工作過程如下(圖1-21):第一行程:活塞從下止點向上止點運動,行程開始前不久,進氣孔和排氣門均以開啟,利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當活塞繼續(xù)向上運動進氣孔被關閉,排氣門也關閉,空氣受到壓縮,當活塞接近上止點時,噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室,燃油和空氣混合后燃燒,使氣缸內壓力增大。 第二行程:活塞從上止點向下止點運動,開始時氣體膨脹,推動活塞向下運動,對外作功,當活塞下行到大約2/3行程時,排氣門開啟,排出廢氣,氣缸內壓力降低,進氣孔開啟,進行換氣,換氣一直延續(xù)到活塞向上運動1/3行程進氣孔關閉結束。 圖1-21 5. 多缸發(fā)動機的工作原理 前面介紹的是單缸發(fā)動

28、機的工作過程,而現(xiàn)代汽車發(fā)動機都是多缸發(fā)動機四行程發(fā)動機,那么,多缸四行程發(fā)動機與單缸四行程發(fā)動機的工作過程有什么區(qū)別呢?就能量轉換過程,發(fā)動機的每一個氣缸和單缸機的工作過程是完全一樣的,都要經(jīng)過進氣、壓縮、作功和排氣四個行程。但是單缸發(fā)動機的四個行程中只有一個行程作功,其余三個行程不作功,即曲軸轉兩圈,只有半圈作功,所以運轉平穩(wěn)性較差,功率越大,平穩(wěn)性就越差。為了使運轉平穩(wěn),單缸機一般都裝有一個大飛輪。而多缸發(fā)動機的作功行程是差開的,按照工作順序作功,即曲軸轉兩圈交替作功,因此,運轉平穩(wěn),振動小。缸數(shù)越多,作功間隔角越小,同時參與作功的氣缸越多,發(fā)動機運轉越平穩(wěn)。多缸機使用最多的有四缸發(fā)動機

29、,六缸發(fā)動機和八缸發(fā)動機。第四節(jié) 發(fā)動機的主要性能指標與特性1. 發(fā)動機性能指標發(fā)動機的性能指標是用來衡量發(fā)動機性能好壞的標準。發(fā)動機的主要性能指標有:動力性能指標,經(jīng)濟性能指標和排放性能指標。 (1) (1)   動力性能指標 動力性能指標指曲軸對外作功能力的指標,包括有效扭矩、有效功率和曲軸轉速。 a. 有效扭矩:指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的扭矩,通常用Te表示,單位為N·m。有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿、傳給曲軸產生的扭矩,并克服了摩擦,驅動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈扭矩。 b. 有效功率:指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率,通常用

30、Pe表示,單位為kW。有效功率同樣是曲軸對外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉速的乘積。發(fā)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測定,測出有效扭矩和曲軸轉速,然后用下面公式計算出有效功率。式中:Te 有效扭矩,單位為N·m;      n 曲軸轉速,單位為r/min。 c. 轉速:指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉數(shù),單位為r/min。發(fā)動機產品銘牌上標明的功率及相應轉速稱為額定功率和額定轉速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應能在額定工況下連續(xù)運行3001000小時。 (2) 經(jīng)濟性能指標 通常用燃油消耗率來評價內燃機的經(jīng)濟性

31、能。燃油消耗率是指單位有效功的燃油消耗量,也就是發(fā)動機每發(fā)出1kW有效功率在1小時內所消耗的燃油質量(以g為單位),燃油消耗率通常用ge表示,其單位為g/kW·h,計算公式如下 式中:GT 每小時的燃油消耗量,kg/h;       Pe 有效功率,kW。 很明顯,有效燃油消耗率越小,表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少,其經(jīng)濟性越好。通常發(fā)動機銘牌上給出的有效燃油消耗率ge是最小值。 (3) 排放性能 排放性能指標包括排放煙度、有害氣體(CO,HC,NOx)排放量、噪聲等。 2. 特性 圖1-22 

32、發(fā)動機的主要性能指標有效扭矩Te,有效功率Pe,有效耗油率隨其運轉工況(負荷、轉速)變化而變化的關系稱為發(fā)動機的特性。其性能指標隨發(fā)動機曲軸轉速變化的關系稱為發(fā)動機的速度特性,而性能指標隨負荷變化的關系稱為發(fā)動機的負荷特性。用曲線來表示這些關系,稱為發(fā)動機的特性曲線。發(fā)動機特性是對發(fā)動機性能進行全面評價和鑒定的依據(jù)。在發(fā)動機特性中,其速度特性最為常用,下面僅介紹發(fā)動機的速度特性。 速度特性 發(fā)動機的速度特性指發(fā)動機的性能指標Te,Pe,ge,隨發(fā)動機轉速n變化的規(guī)律,用曲線表示,稱為速度特性曲線(圖1-22)。速度特性可以在發(fā)動機試驗臺上測得。當節(jié)氣門開度保持不變時,同時用測功器對發(fā)動機曲軸施

33、加一定數(shù)值的阻力矩。當發(fā)動機運轉穩(wěn)定時即阻力矩和發(fā)動機發(fā)出的有效扭矩相等時,可用轉速表測出此時的穩(wěn)定轉速,同時在測功器上測出該轉速下的有效扭矩Te,計算出有效功率Pe,另外可測出消耗一定量汽油所經(jīng)歷的時間,換算成每小時耗油量GT,然后計算出有效燃油消耗率ge。改變測功器的阻力矩數(shù)值,重復上述過程,又可以得出一組n、Te、Pe、ge,這樣重復若干次,可以得到一系列的n、Te、Pe、ge,然后根據(jù)這些數(shù)據(jù),以轉速n為橫坐標,以性能指標Te、Pe、ge為縱坐標作出三條曲線,即為相對應于該節(jié)氣門開度的速度特性曲線。節(jié)氣門全開時的速度特性叫發(fā)動機的外特性;節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性都稱為部分

34、特性。發(fā)動機的外特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。第五節(jié) 發(fā)動機的編號規(guī)則為了便于內燃機的生產管理和使用,國家標準(GB72582)內燃機產品名稱和型號編制規(guī)則中對內燃機的名稱和型號作了統(tǒng)一規(guī)定。內燃機的名稱和型號 內燃機名稱均按所使用的主要燃料命名,例如汽油機、柴油機、煤氣機等。 內燃機型號由阿拉伯數(shù)字和漢語拼音字母組成。 內燃機型號由以下四部分組成: 首部:為產品系列符號和換代標志符號,由制造廠根據(jù)需要自選相應字母表示,但需主管部門核準。 中部:由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。后部:結構特征和用途特征符號,以字母表示。 尾部:區(qū)分符號。同一系列產品因改進等原因需

35、要區(qū)分時,由制造廠選用適當符號表示。 內燃機型號的排列順序及符號所代表的意義 內燃機型號的排列順序及符號所代表的意義規(guī)定如下: 型號編制舉例 (1) 汽油機 1E65F: 表示單缸,二行程,缸徑65mm,風冷通用型 4100Q: 表示四缸,四行程,缸徑100mm,水冷車用 4100Q-4: 表示四缸,四行程,缸徑100mm,水冷車用,第四種變型產品 CA6102: 表示六缸,四行程,缸徑102mm,水冷通用型,CA表示系列符號 8V100: 表示八缸,四行程、缸徑100mm,V型,水冷通用型 TJ376Q: 表示三缸,四行程,缸徑76mm,水冷車用,TJ表示系列符號 CA488: 表示四缸,四

36、行程,缸徑88mm,水冷通用型,CA表示系列符號 (2) 柴油機 195: 表示單缸,四行程,缸徑95mm,水冷通用型 165F: 表示單缸,四行程,缸徑65mm,風冷通用型 495Q: 表示四缸,四行程,缸徑95mm,水冷車用 6135Q: 表示六缸,四行程,缸徑135mm,水冷車用 X4105: 表示四缸,四行程,缸徑105mm,水冷通用型,X表示系列代號  本章思考題:1 1  簡述發(fā)動機的基本構造2 2  何謂發(fā)動機的工作循環(huán)?簡述四行程汽油機的工作過程。3 3  試分析汽油機與柴油機的特點和區(qū)別。4 4  發(fā)動機的主要性能指標有哪些?

37、5 5  內燃機產品名稱和型號包括幾個部分?其含義是什么?6 6  解釋下列名詞:上止點;下止點;活塞行程;總容積;工作容積;燃燒室容積;壓縮比;發(fā)動機排量。     第二章 曲柄連桿機構第一節(jié) 概述1. 功用曲柄連桿機構是內燃機實現(xiàn)工作循環(huán),完成能量轉換的傳動機構,用來傳遞力和改變運動方式。工作中,曲柄連桿機構在作功行程中把活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動,對外輸出動力,而在其他三個行程中,即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉運動轉變成活塞的往復直線運動??偟膩碚f曲柄連桿機構是發(fā)動機借以產生并傳遞動力的機構。通過它把燃

38、料燃燒后發(fā)出的熱能轉變?yōu)闄C械能。2.工作條件發(fā)動機工作時,曲柄連桿機構直接與高溫高壓氣體接觸,曲軸的旋轉速度又很高,活塞往復運動的線速度相當大,同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸,曲柄連桿機構還受到化學腐蝕作用,并且潤滑困難??梢?,曲柄連桿機構的工作條件相當惡劣,它要承受高溫、高壓、高速和化學腐蝕作用。3.組成曲柄連桿機構的主要零件可以分為三組,機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪         第二節(jié) 機體組1、 1、汽缸體 機體是構成發(fā)動機的骨架,是發(fā)動機各機構和各系統(tǒng)的安裝基礎,其內、外安裝著發(fā)動機的所有主要

39、零件和附件,承受各種載荷。因此,機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。 氣缸體(圖2-1)圖2-1 1.氣缸體(cylinder block)水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體,稱為氣缸體軸箱,也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成,氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸,下半部為支承曲軸的曲軸箱,其內腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內部鑄有許多加強筋,冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應具有足夠的強度和剛度,根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同,通常把氣缸體分為以下三種形式。(圖2-2)圖2-2 (1) 一般式氣缸體 其特點是油底殼安裝平面

40、和曲軸旋轉中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小,重量輕,結構緊湊,便于加工,曲軸拆裝方便;但其缺點是剛度和強度較差 (2) 龍門式氣缸體 其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好,能承受較大的機械負荷;但其缺點是工藝性較差,結構笨重,加工較困難。 (3) 隧道式氣缸體 這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式,采用滾動軸承,主軸承孔較大,曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點是結構緊湊、剛度和強度好,但其缺點是加工精度要求高,工藝性較差,曲軸拆裝不方便。 為了能夠使氣缸內表面在高溫下正常工作,必須對氣缸和氣缸蓋進行適當?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種,一種是水冷,另一種是風冷(圖2

41、-3)。圖2-3 水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套,并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通,冷卻水在水套內不斷循環(huán),帶走部分熱量,對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 現(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動機,對于多缸發(fā)動機,氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外型尺寸和結構特點,對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影響,并關系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同,氣缸體還可以分成直列式,V型和對置式三種(圖2-4)。  圖2-4 (1) 直列式 發(fā)動機的各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的。單列式氣缸體結構簡單,加工容易,但發(fā)動機長度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動機多采用單列式。例如捷達轎

42、車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發(fā)動機均采用這種直列式氣缸體。有的汽車為了降低發(fā)動機的高度,把發(fā)動機傾斜一個角度。(2) V型 氣缸排成兩列,左右兩列氣缸中心線的夾角180°,稱為V型發(fā)動機,V型發(fā)動機與直列發(fā)動機相比,縮短了機體長度和高度,增加了氣缸體的剛度,減輕了發(fā)動機的重量,但加大了發(fā)動機的寬度,且形狀較復雜,加工困難,一般用于8缸以上的發(fā)動機,6缸發(fā)動機也有采用這種形式的氣缸體。 (3) 對置式 氣缸排成兩列,左右兩列氣缸在同一水平面上,即左右兩列氣缸中心線的夾角 180°,稱為對置式。它的特點是高度小,總體布置方便,有利于風冷。這種氣缸應用較少。 氣缸直接鏜在氣缸體

43、上叫做整體式氣缸,整體式氣缸強度和剛度都好,能承受較大的載荷,這種氣缸對材料要求高,成本高。如果將氣缸制造成單獨的圓筒形零件(即氣缸套),然后再裝到氣缸體內。這樣,氣缸套采用耐磨的優(yōu)質材料制成,氣缸體可用價格較低的一般材料制造,從而降低了制造成本。同時,氣缸套可以從氣缸體中取出,因而便于修理和更換,并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種(圖2-5)。干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁不直接與冷卻水接觸,而和氣缸體的壁面直接接觸,壁厚較薄,一般為13mm。它具有整體式氣缸體的優(yōu)點,強度和剛度都較好,但加工比較復雜,內、外表面都需要進行精加工,拆裝不方便,散熱不

44、良。 濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁直接與冷卻水接觸,氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸,壁厚一般為59mm。它散熱良好,冷卻均勻,加工容易,通常只需要精加工內表面,而與水接觸的外表面不需要加工,拆裝方便,但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸套好,而且容易產生漏水現(xiàn)象。應該采取一些防漏措施。 圖2-5  2. 曲軸箱(crankcase) 氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱,曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體,下曲軸箱用來貯存潤滑油,并封閉上曲軸箱,故又稱為油底殼圖(圖2-6)。油底殼受力很小,一般采用薄鋼板沖壓而成,其形狀取決于發(fā)動

45、機的總體布置和機油的容量。油底殼內裝有穩(wěn)油擋板,以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞,通常放油螺塞上裝有永久磁鐵,以吸附潤滑油中的金屬屑,減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊,防止?jié)櫥托孤?圖2-6 3. 氣缸蓋(cylinder head)(圖2-7) 圖2-7 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面,從上部密封氣缸并構成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃氣相接觸,因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套,缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。缸蓋上還裝有進、排氣門座,氣門導管孔,用于安裝進、排氣

46、門,還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔,而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔,用以安裝凸輪軸。氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成,鋁合金的導熱性好,有利于提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分,燃燒室的形狀對發(fā)動機的工作影響很大,由于汽油機和柴油機的燃燒方式不同,其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上,而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機的燃燒室,而柴油機的燃燒室放在柴油供給系里介紹。 汽油機燃燒室常見的三種形式(圖2-8)。圖2-

47、8 (1) 半球形燃燒室 半球形燃燒室結構緊湊,火花塞布置在燃燒室中央,火焰行程短,故燃燒速率高,散熱少,熱效率高。這種燃燒室結構上也允許氣門雙行排列,進氣口直徑較大,故充氣效率較高,雖然使配氣機構變得較復雜,但有利于排氣凈化,在轎車發(fā)動機上被廣泛地應用。 (2) 楔形燃燒室 楔形燃燒室結構簡單、緊湊,散熱面積小,熱損失也小,能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運動,有利于提高混合氣的混合質量,進氣阻力小,提高了充氣效率。氣門排成一列,使配氣機構簡單,但火花塞置于楔形燃燒室高處,火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長些,切諾基轎車發(fā)動機采用這種形式的燃燒室。 (3) 盆形燃燒室 盆形燃燒室,氣缸蓋工藝性好

48、,制造成本低,但因氣門直徑易受限制,進、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達轎車發(fā)動機、奧迪轎車發(fā)動機采用盆形燃燒室。4.氣缸墊(圖2-9) 圖2-9氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間,其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封,防止漏氣,漏水和漏油。氣缸墊的材料要有一定的彈性,能補償結合面的不平度,以確保密封,同時要有好的耐熱性和耐壓性,在高溫高壓下不燒損、不變形。目前應用較多的是銅皮棉結構的氣缸墊,由于銅皮棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮,壓緊時較之石棉不易變形。有的發(fā)動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架,兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣缸墊。 注意:安裝氣缸墊時,首先要檢查氣缸墊的質量和完好程度,

49、所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊,將光滑的一面朝向氣缸體,防止被高溫氣體沖壞。其次要嚴格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時,必須由中央對稱地向四周擴展的順序分23次進行,最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。第三節(jié) 活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成,如圖2-10。圖2-10 1. 1. 活塞(圖2-11) 圖2-11 功用:活塞的功用是承受氣體壓力,并通過活塞銷傳給連桿驅使曲軸旋轉,活塞頂部還是燃燒室的組成部分。 工作條件:活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?;钊苯优c高溫氣體接觸,瞬時溫度可達2500K以上,因此,受熱嚴重

50、,而散熱條件又很差,所以活塞工作時溫度很高,頂部高達600700K,且溫度分布很不均勻;活塞頂部承受氣體壓力很大,特別是作功行程壓力最大,汽油機高達35MPa,柴油機高達69MPa,這就使得活塞產生沖擊,并承受側壓力的作用;活塞在氣缸內以很高的速度(812m/s)往復運動,且速度在不斷地變化,這就產生了很大的慣性力,使活塞受到很大的附加載荷?;钊谶@種惡劣的條件下工作,會產生變形并加速磨損,還會產生附加載荷和熱應力,同時受到燃氣的化學腐蝕作用。要求:(1) 要有足夠的剛度和強度,傳力可靠;       (2) 導熱性能好,要耐高壓、耐

51、高溫、耐磨損;       (3) 質量小,重量輕,盡可能地減小往復慣性力。鋁合金材料基本上滿足上面的要求,因此,活塞一般都采用高強度鋁合金,但在一些低速柴油機上采用高級鑄鐵或耐熱鋼。 構造:活塞可分為三部分,活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。 1. 1.   活塞頂部(圖2-12) 圖2-12 活塞頂部承受氣體壓力,它是燃燒室的組成部分,其形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關,都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求,其頂部形狀可分為四大類,平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞。平頂活塞頂部是一個平面,

52、結構簡單,制造容易,受熱面積小,頂部應力分面較為均勻,一般用在汽油機上,柴油機很少采用。 凸頂活塞頂部凸起呈球頂形,其頂部強度高,起導向作用,有利于改善換氣過程,二行程汽油機常采用凸頂活塞。 凹頂活塞頂部呈凹陷形,凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒,有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。  2.活塞頭部 活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷孔以上部分。它有數(shù)道環(huán)槽,用以安裝活塞環(huán),起密封作用,又稱為防漏部。柴油機壓縮比高,一般有四道環(huán)槽,上部三道安裝氣環(huán),下部安裝油環(huán)。汽油機一般有三道環(huán)槽,其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽,在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔,使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機油

53、經(jīng)過這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件最惡劣,一般應離頂部較遠些。 活塞頂部吸收的熱量主要也是經(jīng)過防漏部通過活塞環(huán)傳給氣缸壁,再由冷卻水傳出去。總之,活塞頭部的作用除了用來安裝活塞環(huán)外,還有密封作用和傳熱作用,與活塞環(huán)一起密封氣缸,防止可燃混合氣漏到曲軸箱內,同時還將(7080)%的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。  3.活塞裙部 活塞裙部指從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分,它包括裝活塞銷的銷座孔?;钊共繉钊跉飧變鹊耐鶑瓦\動起導向作用,并承受側壓力。裙部的長短取決于側壓力的大小和活塞直徑。所謂側壓力是指在壓縮行程和作功行程中,作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。

54、壓縮行程和作功行程氣體的側壓力方向正好相反,由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力,所以,作功行程中的側壓力也大大高于壓縮行程中的側壓力(圖2-13)。活塞裙部承受側壓力的兩個側面稱為推力面,它們處于與活塞銷軸線相垂直的方向上。圖2-13 結構特點: (1) (1)    預先做成橢圓形(圖2-14):圖2-14 為了使裙部兩側承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的間隙,要求活塞在工作時具有正確的圓柱形。但是,由于活塞裙部的厚度很不均勻,活塞銷座孔部分的金屬厚,受熱膨脹量大,沿活塞銷座軸線方向的變形量大于其他方向。另外,裙部承受氣體側壓力的作用,導致沿活塞銷

55、軸向變形量較垂直活塞銷方向大。這樣,如果活塞冷態(tài)時裙部為圓形,那么工作時活塞就會變成一個橢圓,使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等,造成活塞在氣缸內卡住,發(fā)動機就無法正常工作。因此,在加工時預先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長軸方向與銷座垂直,短軸方向沿銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。(2)預先做成階梯形、錐形():圖2-15 活塞沿高度方向的溫度很不均勻,活塞的溫度是上部高、下部低,膨脹量也相應是上部大、下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于相等,即為圓柱形,就必須預先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。 (2) (2)    活塞裙部開槽(圖2-16):圖2

56、-16為了減小活塞裙部的受熱量,通常在裙部開橫向的隔熱槽,為了補償裙部受熱后的變形量,裙部開有縱向的膨脹槽。槽的形狀有"T"形或""形槽。橫槽一般開在最下一道環(huán)槽的下面,裙部上邊緣銷座的兩側(也有開在油環(huán)槽之中的),以減小頭部熱量向裙部傳遞,故稱為隔熱槽。豎槽會使裙部具有一定的彈性,從而使活塞裝配時與氣缸間具有盡可能小的間隙,而在熱態(tài)時又具有補償作用,不致造成活塞在氣缸中卡死,故將豎槽稱為膨脹槽。裙部開豎槽后,會使其開槽的一側剛度變小,在裝配時應使其位于作功行程中承受側壓力較小的一側。柴油機活塞受力大,裙部一般不開槽。 (4)有些活塞為了減輕重量,在裙部

57、開孔或把裙部不受側壓力的兩邊切去一部分,以減小慣性力,減小銷座附近的熱變形量,形成拖板式活塞或短活塞(圖2-17),拖板式結構裙部彈性好,質量小,活塞與氣缸的配合間隙較小,適用于高速發(fā)動機。 圖2-17 (5)為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量,有些汽油機活塞在活塞裙部或銷座內嵌入鋼片(圖2-18)。恒范鋼片式活塞的結構特點是,由于恒范鋼為含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金,其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10,而銷座通過恒范鋼片與裙部相連,牽制了裙部的熱膨脹變形量。圖2-18 (6)有的汽油機上,活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的,向作功行程中受主側壓力的一方偏移了12mm(圖2-

58、19)。這種結構可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過渡到壓向氣缸的另一面,以減小敲缸的聲音。在安裝時,這種活塞銷偏置的方向不能裝反,否則換向敲擊力會增大,使裙部受損。圖2-192. 活塞環(huán)(piston ring)活塞環(huán)(圖2-20)是具有彈性的開口環(huán),有氣環(huán)和油環(huán)之分。圖2-20 功用:氣環(huán)的是保證氣缸與活塞間的密封性,防止漏氣,并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁,由冷卻水帶走。其中密封作用是主要的,因為密封是傳熱的前提。如果密封性不好,高溫燃氣將直接從氣缸表面流入曲軸箱。這樣不但由于環(huán)面和氣缸壁面貼合不嚴而不能很好散熱,而且由于外圓表面吸收附加熱量

59、而導致活塞和氣環(huán)燒壞;油環(huán)起布油和刮油的作用,下行時刮除氣缸壁上多余的機油,上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒掉,又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力,此外,油環(huán)還能起到封氣的輔助作工作條件:活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作,尤其是第一道環(huán)最為困難,長期以來,活塞環(huán)一直是發(fā)動機上使用壽命最短的零件。活塞環(huán)工作時受到氣缸中高溫高壓燃氣的作用,溫度很高(特別是第一道環(huán)溫度可高達600K),活塞環(huán)在氣缸內隨活塞一起作高速運動,加上高溫下機油可能變質,使環(huán)的潤滑條件變壞,難以保證良好的潤滑,因而磨損嚴重。另外,由于氣缸壁的錐度和橢圓度,活塞環(huán)隨活塞往復運動時,沿徑向會產生一張一縮運動,使環(huán)受到交變應力而容易折

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