發(fā)動(dòng)機(jī)的定義

發(fā)動(dòng)機(jī)的定義發(fā)動(dòng)機(jī)是將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器發(fā)動(dòng)機(jī)的分類1.

按使用燃料分：汽油機(jī)、柴油機(jī)等。2.按工作循環(huán)分：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。3.

按氣門位置分：頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)、側(cè)置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)。4.

按氣缸排列分：直列式發(fā)動(dòng)機(jī)、v型發(fā)動(dòng)機(jī)。5.

按氣缸數(shù)分：單缸發(fā)動(dòng)機(jī)、多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。三、發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)由“兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)”組成1.兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)。2.五大系統(tǒng)：冷卻系、潤滑系、燃料供給系、點(diǎn)火系、起動(dòng)系1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)?作用：將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過連桿將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對外輸出動(dòng)力。組成：由氣缸體和曲軸箱組、活塞連桿組、曲軸飛輪組組成2.配氣機(jī)構(gòu)?作用：使可燃混合氣及時(shí)充入氣缸并及時(shí)從氣缸中排出廢氣。組成：它由進(jìn)氣門、排氣門、挺桿、推桿、搖臂、凸輪軸、正時(shí)齒輪等組成3.冷卻系?作用：把受熱零件的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。組成：它由水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管、水套等組成。4.潤滑系作用：

潤滑、冷卻、清洗、密封等。組成：由機(jī)油泵、濾清器、限壓閥、油道等組成。5.燃料供給系汽油機(jī)作用：按需要向氣缸內(nèi)供應(yīng)已配制好的可燃混合氣，燃燒后排出廢氣。組成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、進(jìn)、排氣管、濾清器等組成。直噴式由燃油箱、電動(dòng)汽油泵、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器、進(jìn)、排氣管、濾清器等組成。6.點(diǎn)火系1.作用：按規(guī)定時(shí)刻及時(shí)點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣。2.組成：由蓄電池、分電器、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成。7.起動(dòng)系1.

作用：使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。2.組成：由起動(dòng)機(jī)及附屬裝置組成。四、基本術(shù)語1.上止點(diǎn)：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處；2.下止點(diǎn)：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心處；3.活塞行程（S）:上、下兩止點(diǎn)間的距離（mm）S=2R；4.沖程：活塞油一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一次的過程；5.氣缸工作容積（Vh）：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所讓出的空間的容積（L）；6.發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積（Vl）動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積之和，也叫發(fā)動(dòng)機(jī)的排量。i：氣缸數(shù)7.燃燒室容積（Vc）：活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上面的空間容積。8.氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上面的空間容積。9.壓縮比（ε）：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值?；钊鶑?fù)四個(gè)沖程完成一個(gè)循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)稱四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。每個(gè)循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)沖程組成四沖程柴油機(jī)工作原理每個(gè)循環(huán)也由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)沖程組成。但由于柴油的性質(zhì)與汽油不同，其混合氣形成的方式、著火方式與汽油機(jī)也不同。下述不同點(diǎn)：

1.

進(jìn)氣沖程－進(jìn)入氣缸的是純空氣；

2

.

壓縮沖程－壓縮比大，壓縮終了的壓力、溫度高。

3.

作功沖程－壓縮沖程末，高壓柴油呈霧狀噴入氣缸內(nèi)，自行燃燒作功，最高壓力5-10Mpa；

4.排氣沖程－與汽油機(jī)基本相同。壓力0.105-0.125Mpa，溫度800-1000K七、汽油機(jī)與柴油機(jī)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)相同點(diǎn):1.每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，每一沖程曲軸轉(zhuǎn)半周，進(jìn)氣沖程進(jìn)氣門開，排氣沖程排氣門開，其余兩個(gè)沖程進(jìn)、排氣門均光。

2.四個(gè)沖程中，只有作功沖程產(chǎn)生動(dòng)力，其余三個(gè)沖程消耗能量。

3.必須用外力起動(dòng)。

4.工作循環(huán)基本內(nèi)容相似，主要機(jī)件的運(yùn)動(dòng)相同，結(jié)構(gòu)基本相同不同點(diǎn)：

1.

混合氣的形成方式不同：

汽油機(jī)是缸外混合；

柴油機(jī)是缸內(nèi)混合；

2.著火方式不同：

汽油機(jī)點(diǎn)燃式；

柴油機(jī)是壓燃式八、二沖程汽油機(jī)工作原理二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)也包括進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過程，但它是在活塞往復(fù)兩個(gè)沖程內(nèi)完成的。第一沖程－活塞上方進(jìn)行換氣、壓縮，活塞下方進(jìn)氣當(dāng)關(guān)閉換氣孔和排氣孔時(shí)，混合氣開始壓縮，直至上止點(diǎn)?；钊^續(xù)上行，進(jìn)氣孔打開，混合氣被吸入曲軸箱內(nèi)。第二沖程－活塞上方進(jìn)行作功、換氣，下方預(yù)壓縮點(diǎn)燃混合氣后，活塞下行，至開閉進(jìn)氣孔，壓縮曲軸箱內(nèi)的混合氣。繼續(xù)下行，排氣空打開，廢氣排出。換氣孔打開，混合氣進(jìn)入并掃氣，直至換氣孔和排氣孔關(guān)閉。工程熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)主要是研究熱能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的一門科學(xué)。從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來說，就是通過分析氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化的規(guī)律，得到提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的途徑。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可分三部分，如下圖所示燃燒熱效率循環(huán)效率機(jī)械效率燃料熱能活塞功輸出功燃燒過程循環(huán)過程機(jī)械性能在工程熱力學(xué)中，把實(shí)現(xiàn)熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的工作物質(zhì)（氣缸內(nèi)的氣體）簡稱為工質(zhì)工質(zhì)的熱力狀態(tài)（一）工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)因此,對于柴油機(jī)來說,及時(shí)形成可燃混合氣最為重要。本節(jié)將先介紹柴油的主要性能指標(biāo),再闡述柴油機(jī)的混合氣形成與燃燒過程,各種燃燒室特點(diǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染與控制。柴油的主要性能指標(biāo)：1.著火性柴油的著火性是指柴油的自燃能力,其評定指標(biāo)是十六燒值,十六統(tǒng)值越高著火性越好。著火性好的柴油,噴人氣缸后能及時(shí)著火燃燒,柴油機(jī)工作柔和,冷起動(dòng)性能也隨之改善;若著火佳能差,燃燒前所需的物理、化學(xué)準(zhǔn)備時(shí)間長,著火后壓力升高率過高,導(dǎo)致柴油機(jī)工作粗暴2.蒸發(fā)性：柴油的蒸發(fā)性用館程表示。將柴油加熱,分別測定蒸發(fā)出50%、90%和95%的餾出溫度。50%餾出的溫度低,說明這種燃燒輕館分多,蒸發(fā)性好,有利于混合氣的形成和燃燒。但若輕館分過多,著火前蒸發(fā)油氣過多,會使柴油機(jī)工作粗暴。90%和95%館出溫度標(biāo)志柴油中所含難于蒸發(fā)的重館分。重館分過多,在氣缸中不易蒸發(fā),與空氣混合不均勻,則燃燒不完全。易產(chǎn)生冒煙和積炭。3.粘度：柴油的粘度用來表示柴油的霧化性。粘度低,則容易形成混合氣。若粘度過低,會加劇噴油泵及噴油器之間的精密偶件表面之間的磨損;若粘度過高,流動(dòng)阻力增加,柴油從噴油器噴出時(shí)的霧化性差,不易形成均勻的混合氣。因而,柴油應(yīng)具有適中的粘度。柴油的凝點(diǎn)用來表示柴油的低溫流動(dòng)性。它是指柴油冷卻到開始失去流動(dòng)性的溫度。國產(chǎn)輕柴油的牌號是按凝點(diǎn)編定的,如0號柴油的凝點(diǎn)為0℃。好的柴油應(yīng)具有低的凝點(diǎn)。若凝點(diǎn)過高,不利于燃燒的正常供給,尤其在低溫條件下工作?？赡茉斐捎吐范氯＿x用柴油時(shí),一般要求其凝點(diǎn)比最低工作環(huán)境溫度低34.凝點(diǎn)：柴油的凝點(diǎn)用來表示柴油的低溫流動(dòng)性。它是指柴油冷卻到開始失去流動(dòng)性的溫度。國產(chǎn)輕柴油的牌號是按凝點(diǎn)編定的,如0號柴油的凝點(diǎn)為0℃。好的柴油應(yīng)具有低的凝點(diǎn)。若凝點(diǎn)過高,不利于燃燒的正常供給,尤其在低溫條件下工作。可能造成油路堵塞。選用柴油時(shí),一般要求其凝點(diǎn)比最低工作環(huán)境溫度低3℃二、柴油機(jī)混合氣的形成柴油機(jī)混合氣的形成,是指燃料自噴人氣缸至著火及燃燒的整個(gè)階級中所發(fā)生的破碎、霧化、汽化并與空氣之間相互滲透和擴(kuò)散的過程,它直接決定著燃燒質(zhì)量。由于柴油的蒸發(fā)性差,因此柴油機(jī)采用高壓噴射的方法,即在壓縮行程接近終了時(shí),借助噴油器將柴油噴人燃燒室,與氣缸中高溫、高壓的空氣混合形成可燃混合氣。經(jīng)過一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備后,著火燃燒;隨后,混合氣的形成與燃燒便重疊進(jìn)行,即一邊噴油、混合和一邊燃燒。柴油機(jī)的混合氣形成與汽油機(jī)相比有兩個(gè)最顯著的特點(diǎn):混合氣形成在氣缸內(nèi)部;混合氣形成時(shí)間較短。柴油機(jī)浪合氣形成的理想過程應(yīng)該是：燃料噴人燃燒室后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)與周圍空氣均勻霧化、混合,形成可燃混合氣;著火后繼續(xù)噴人的燃料應(yīng)及時(shí)得到足夠的空氣和混合能量,以便迅速混合,力求避免燃料直接進(jìn)入高溫缺氧區(qū)域,引起裂化。柴油機(jī)混合氣形成依靠兩方面作用:燃料噴霧;組織空氣運(yùn)動(dòng)(一)形成混合氣的兩種基本方式：按混合氣形成的原理分,柴油機(jī)可燃混合氣的形成方式有兩種:空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合。1.空間霧化混合方式直接將柴油噴射到燃燒室空間,經(jīng)霧化、蒸發(fā)與空氣混合,形成霧狀混合物的方式,稱為空間霧化混合方式?？臻g霧化混合方式的優(yōu)點(diǎn):混合氣形成速度快,燃燒過程比較穩(wěn)定,對轉(zhuǎn)速范圍的適應(yīng)性強(qiáng)。其缺點(diǎn):燃料在著火以前形成的混合氣較多,使燃燒過程較為粗暴,并生成較多的NOx。若油滴蒸發(fā)、霧化速度不及燃燒速度快,將產(chǎn)生不完全燃燒。2.油膜蒸發(fā)混合方式：將柴油順著氣流的運(yùn)動(dòng)方式,涂到燃燒室壁面,形成油膜,油膜受熱蒸發(fā),并與空氣混合形成均勻混合氣的方式,稱為油膜蒸發(fā)混合方式。燃燒室壁溫、油膜厚度和空氣與油膜的相對速度是混合氣形成的決定性因素。(二)影響混合氣形成的主要因素：影響混合氣形成的主要因素包括:燃料噴霧、氣流運(yùn)動(dòng)、燃燒室結(jié)構(gòu)等。1.燃料的噴霧對混合氣形成的影響利用噴油器將柴油噴散成細(xì)粒的過程,稱為柴油的噴霧或霧化。油束的形成：經(jīng)高壓油管的燃油以高壓從噴油器的噴孔噴入氣缸,由于空氣阻力及高速流動(dòng)時(shí)的內(nèi)部擾動(dòng)而被粉碎成細(xì)小油漓,增加了空氣接觸氧化的機(jī)會在靜止的壓縮空氣中,從噴油嘴中噴人氣缸的油束形狀如圖所示,油束的外緣區(qū)油滴直徑細(xì)小且稀疏,油滴速度越向外越低。油束核心部分不能完全粉碎,油滴直徑較大,霧化不良,且很稠密。1）噴油器的結(jié)構(gòu)噴油器結(jié)構(gòu)方面的主要影響因素是噴孔的大小和噴油器頭部的結(jié)構(gòu)形狀。減小噴孔直徑,霧化質(zhì)量得到改善,但容易引起噴孔堵塞。（3）

影響油束的特性因素噴油器的噴油壓力越高,油束的速度越高,所受擾動(dòng)越大,霧化質(zhì)量越好,但這除了要消耗更多的能量外,高壓油管容易破裂,噴油器容易磨損。3)缸內(nèi)介質(zhì)反壓力氣缸內(nèi)介質(zhì)反壓力增大時(shí),射程減小,而油束錐角增大,總的來說,對霧化性能影響不大。4)噴油泵凸輪形狀噴油泵凸輪形狀曲線越陡,在高壓油管內(nèi)越容易建立高壓,噴油越迅速,霧化性能得到改善。2)噴油壓力：噴油器的噴油壓力越高,油束的速度越高,所受擾動(dòng)越大,霧化質(zhì)量越好,但這除了要消耗更多的能量外,高壓油管容易破裂,噴油器容易磨損。3)缸內(nèi)介質(zhì)反壓力氣缸內(nèi)介質(zhì)反壓力增大時(shí),射程減小,而油束錐角增大,總的來說,對霧化性能影響不大。4)噴油泵凸輪形狀噴油泵凸輪形狀曲線越陡,在高壓油管內(nèi)越容易建立高壓,噴油越迅速,霧化性能得到改善。5)轉(zhuǎn)速：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加,相對噴油時(shí)間需要縮短,噴油速度加快,霧化質(zhì)量提高。6)燃油粘度燃油粘度越大,油滴越不易分散,霧化質(zhì)量越差。另外,對霧化質(zhì)量的要求要視各種燃燒室的結(jié)構(gòu)而有所不同。一般都是根據(jù)燃燒方式而尋求燃燒室形狀、空氣運(yùn)動(dòng)和噴油系統(tǒng)的最佳匹配。2.空氣運(yùn)動(dòng)對混合氣形成的影響：為了更有效地形成可燃混合氣,改善燃燒過程,通常要組織空氣的運(yùn)動(dòng)。組織空氣運(yùn)動(dòng)的形式有:(1)

進(jìn)氣渦流(2)

擠氣渦流(3)

燃燒渦流三、柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程,是從壓縮行程上止點(diǎn)前噴油開始到作功行程燃燒終了為止的整個(gè)過程。它所占時(shí)間很短(約為50°－70°曲軸轉(zhuǎn)角,高速柴油機(jī)只有0.003s-0.006s)，整個(gè)過程非常復(fù)雜。(-)柴油機(jī)的著火:柴油機(jī)利用柴油化學(xué)安定性差,易自燃的特點(diǎn),采用壓縮自燃的方式使可燃混合氣著火。在壓縮行程末期將柴油噴入氣缸,形成可燃混合氣,它的著火需要具備兩個(gè)條件:1.合適的混合氣濃度。2.合理的混合氣溫度（二）油機(jī)的燃燒過程:柴油機(jī)的燃燒過程可分為四個(gè)階段:著火延遲期速燃期緩燃期補(bǔ)燃期5.燃燒室內(nèi)的工質(zhì)運(yùn)動(dòng)和換氣質(zhì)量:適當(dāng)組織工質(zhì)的運(yùn)動(dòng),可以提高燃油的蒸發(fā)速度,促進(jìn)可燃混合氣的形成,空氣運(yùn)動(dòng)可以促使油束分散,增大混合的范圍,加快燃燒速率,改善經(jīng)濟(jì)性。但是,組織進(jìn)氣渦流要消耗能量,還會使充氣效率降低。擠氣渦流在工作過程中衰減較快,它的影響效果相對小些。另一方面,渦流過強(qiáng),散熱損失也會增加,當(dāng)燃燒室工作溫度較低時(shí),會導(dǎo)致著火延遲期的增長。改善換氣過程,提高充氣效率,對于促進(jìn)可燃混合氣的形成、改善燃燒和排放都是有利的。6.燃燒室的熱力狀態(tài):發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的熱力狀態(tài)主要取決于進(jìn)氣狀況、壓縮比、燃燒室及冷卻狀態(tài)等因素。增加缸內(nèi)的壓力和溫度，有利于可燃混合氣的形成和燃燒.7.轉(zhuǎn)速:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí),雖然由于工作溫度的升高而改善了燃燒,但因高壓油管內(nèi)燃油壓力波的傳播速度不變,所以,噴油角及噴油持續(xù)期將隨之增大,最終導(dǎo)致放熱率滯后,熱效率降低,排氣溫度升高,煙度增大。因此,隨著轉(zhuǎn)速的升高,應(yīng)將供油提前角增大。8.負(fù)荷:發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加,缸內(nèi)工作溫度升高,著火延遲期縮短,燃燒得到改善。當(dāng)負(fù)荷過高時(shí),空燃比減小,容易導(dǎo)致燃燒不完全并冒煙,由于在緩燃期中噴人的燃油隨負(fù)荷的增加而增加,因而易使補(bǔ)燃期增長。五、柴油機(jī)的燃燒室由于柴油機(jī)的混合氣形成和燃燒都是在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的,所占的時(shí)間又非常短促,因此要求燃燒室形狀、空氣運(yùn)動(dòng)和噴油系統(tǒng)之間的最佳匹配。燃燒室的造型和噴油器的布置確定了混合氣的形成方式,根據(jù)這兩個(gè)特性可以將燃燒室分為分隔式燃燒室和直噴式(統(tǒng)一式)燃燒室,這兩類燃燒室造型的特性又可以進(jìn)一步區(qū)分.((一)分隔式燃燒室分隔式燃燒室的一般特征是:1.燃燒室至少分成兩個(gè)部分;2.由各室之間的空氣流動(dòng)形成可燃混合氣。分隔式柴油機(jī)的燃燒速度比直噴式柴油機(jī)慢,其運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn),但固有熱量與流動(dòng)損耗使得熱效率降低,為了追求高的熱效率,轎車用柴油機(jī)向直噴式燃燒室發(fā)展。直噴式燃燒室的一般特征是:1.燃燒室不分開,大都以凹坑形式出現(xiàn)在活塞或缸蓋上;2.通過噴射(油束)形成混合氣;3.在進(jìn)氣過程中通過切向氣道、螺旋氣道或?qū)馄廉a(chǎn)生的渦流運(yùn)動(dòng)促進(jìn)混合氣形成。(二)直噴式燃燒室(統(tǒng)一式燃燒室):