2010年資產(chǎn)評估師《機(jī)電設(shè)備評估》考點(diǎn)精講:第六章(2)

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第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)
    一、概述
    熱機(jī)是將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的熱力發(fā)動機(jī)。
    內(nèi)燃機(jī)
     燃料直接在發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒
       活塞式內(nèi)燃機(jī)(往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式)
    燃?xì)廨啓C(jī)
    外燃機(jī)
     燃料在發(fā)動機(jī)外部燃燒的熱機(jī)
    【提示】內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)相比,具有熱效率高、體積小、起動迅速等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、汽車、內(nèi)燃機(jī)車、摩托車、拖拉機(jī)等各種車輛上。
    (一)內(nèi)燃機(jī)分類
    使用燃料
     工作循環(huán)沖程數(shù)
     氣缸數(shù)和排列方式
     進(jìn)氣方式
     冷卻方式
     著火方式
     可燃?xì)饣旌戏绞?BR>    柴油、汽油、煤氣等
     四、二沖程
     單缸、多缸;
    多缸分為直立式、臥式、V型、X型等
     非增壓(自然吸氣)、增壓
     水冷、風(fēng)冷
     點(diǎn)燃式(汽油機(jī))
    壓燃式(柴油機(jī))
     外部混合(汽油機(jī))
    內(nèi)部混合(柴油機(jī))
    (二)內(nèi)燃機(jī)基本名詞術(shù)語
    1.工作循環(huán):進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣。這一系列連續(xù)的過程稱為內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)。
    2.上、下止點(diǎn):活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動時的兩個極端位置。活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置稱為上止點(diǎn),離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置稱為下止點(diǎn)。
    3.活塞行程:上下止點(diǎn)之間的距離。
    S=2r
    r—曲軸半徑
    4.氣缸工作容積(氣缸排量):活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn)所走過的氣缸容積。
    5.壓縮比:氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比,表示氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。6.工況:一般用功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示,也可用負(fù)荷與轉(zhuǎn)速表示。
    (三)型號
    2.型號含義
    內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名,例如:柴油機(jī)、汽油機(jī)、煤氣機(jī)、沼氣機(jī)、雙(多種)燃料發(fā)動機(jī)。
    內(nèi)燃機(jī)型號由阿拉伯?dāng)?shù)字、漢語拼音字母和根據(jù)氣缸布置所規(guī)定的象形字符號組成。
    (1)首部:產(chǎn)品特征代號,由制造廠自選相應(yīng)字母表示,包括系列代號、換代符號和地方、企業(yè)代號。每種符號一般用一個或兩個字母表示。
    (2)中部:由缸數(shù)符號、氣缸布置形式符號、沖程符號和缸徑符號組成。氣缸數(shù)和缸徑用數(shù)字表示,氣缸布置形式符號,V為V型布置,P為平臥型布置,多缸直列及單缸一般不標(biāo)符號。四沖程不標(biāo)注。
    (3)后部:結(jié)構(gòu)特征符號及用途特征符號分別按表6-1和表6-2的規(guī)定執(zhí)行。
    (4)尾部:區(qū)分符號。
    表6-1 結(jié)構(gòu)特征符號
    符號
       結(jié)構(gòu)特征
       符號
       結(jié)構(gòu)特征
    無符號
    F
    N
    C
       水冷
    風(fēng)冷
    凝汽冷卻
    十字頭式
       Z
    ZL
    DZ
       增壓
    增壓中冷
    可倒轉(zhuǎn)
     表6-2 用途特征符號
    符號
       用途
       符號
       用途
    無符號
    T
    M
    G
    Q
    J
       通用型及固定動力
    拖拉機(jī)
    摩托車
    工程機(jī)械
    汽車
    鐵路機(jī)車
       D
    C
    CZ
    Y
    L
       發(fā)電機(jī)組
    船用主機(jī)右機(jī)基本型
    船用主機(jī)左機(jī)基本型
    農(nóng)用運(yùn)輸車
    林業(yè)機(jī)械
    【注意1】首部和尾部符號根據(jù)具體情況允許不表示。由國外引進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品,若保持原結(jié)構(gòu)性能不變,允許保留原產(chǎn)品型號。
    【注意2】最重要的是缸數(shù)、氣缸直徑,是必不可少的;
    【注意3】四沖程不標(biāo),二沖程用E表示;結(jié)構(gòu)特征省略表示水冷;用途特征省略表示通用型及固定動力。
    舉例:
    柴油機(jī)
       165F
       單缸、四沖程、缸徑65mm;風(fēng)冷、通用型;
    R175A
       單缸、四沖程、缸徑75mm;水冷、通用型;R為175產(chǎn)品換代符號、A為系列產(chǎn)品改進(jìn)的區(qū)分符號。
    12V135ZG
       12缸、V型、四沖程、缸徑135mm;水冷,增壓、工程機(jī)械用。
    汽油機(jī)
       1E65F
       單缸、二沖程、缸徑65mm;風(fēng)冷、通用型。
    492QA
       四缸、直列、四沖程、缸徑92mm;水冷、汽車用;A為區(qū)分符號。
    【例題·單選題】內(nèi)燃機(jī)壓縮比等于( )。
    A.燃燒室容積與氣缸的工作容積之比值加1
    B.氣缸的工作容積與燃燒室容積之比值加1
    C.燃燒室容積與氣缸總?cè)莘e的比值
    D.氣缸總工作容積與燃燒室總?cè)莘e的比值
    『正確答案』B
    『答案解析』內(nèi)燃機(jī)的壓縮比是氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值,由于氣缸總?cè)莘e等于氣缸工作容積和燃燒室容積之和,所以內(nèi)燃機(jī)的壓縮比又等于氣缸工作容積和燃燒室容積之比加1。
    二、內(nèi)燃機(jī)工作原理
    (一)四沖程內(nèi)燃機(jī)工作原理
    1.進(jìn)氣沖程。工作時進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn),曲軸旋轉(zhuǎn)180°,新鮮氣體吸入氣缸。
    2.壓縮沖程。在進(jìn)氣終了,內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣門均關(guān)閉,氣缸形成封閉系統(tǒng),活塞開始向上運(yùn)動,活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動到上止點(diǎn),曲軸旋轉(zhuǎn)180°,將氣缸內(nèi)的氣體壓縮,壓力和溫度均有很大提高。
    3.做功沖程。由于內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒,使缸內(nèi)氣體壓力和溫度急劇提高。氣缸內(nèi)高溫高壓氣體膨脹做功,推動活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動到下止點(diǎn),曲軸旋轉(zhuǎn)180°。膨脹功經(jīng)連桿由曲軸輸出,從而把燃料的熱能變?yōu)闄C(jī)械功。
    4.排氣沖程。為了使能量轉(zhuǎn)換過程連續(xù)地進(jìn)行下去,缸內(nèi)氣體在膨脹做功以后,排氣門打開活塞由下向上運(yùn)動,將廢氣從排氣門排出。內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣過程,完成一個工作循環(huán)。當(dāng)活塞再次由上向下運(yùn)動時,又開始了下一個工作循環(huán)。
    【總結(jié)】由此可見,四沖程內(nèi)燃機(jī)在一個工作循環(huán)的四個行程中,只有一個行程是做功的,其余三個行程是做功的準(zhǔn)備行程。因此單缸內(nèi)燃機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)兩周只有半周是由膨脹氣體的作用使曲軸旋轉(zhuǎn),其余一周半則靠慣性維持轉(zhuǎn)動,所以曲軸轉(zhuǎn)速是不均勻的。
    在多缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中,每個氣缸的工作過程是相同的,但是所有氣缸的做功行程并不同時發(fā)生,如四缸內(nèi)燃機(jī),曲軸每轉(zhuǎn)半周便有一個氣缸在做功。這樣內(nèi)燃機(jī)氣缸數(shù)增多,不僅功率增加,工作轉(zhuǎn)速也更加平穩(wěn)。
    (二)柴油機(jī)增壓:
    增壓器按照增壓的程度不同,可分為低增壓器、中增壓器、高增壓器和超高增壓器;
    按驅(qū)動增壓器的動力不同,可以分為廢氣渦輪增壓器、機(jī)械增壓器和復(fù)合增壓器。其中,應(yīng)用最多的是廢氣渦輪增壓。
    廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)可以增大功率、降低了耗油量率,提高了經(jīng)濟(jì)性、有利于改善內(nèi)燃機(jī)的排放。
    但是內(nèi)燃機(jī)增壓后增加了內(nèi)燃機(jī)機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷;在性能上要求內(nèi)燃機(jī)與增壓器有良好的配合;同時由于增壓器轉(zhuǎn)速很高,對其材料和制造工藝也要求較高。
    【資料】單就效率而言,渦輪增壓系統(tǒng)能以“倍數(shù)”來提升引擎動力輸出,在1988年F1賽車禁止使用增壓發(fā)動機(jī)之前,排量1.5升的渦輪增壓發(fā)動機(jī)可以產(chǎn)生1200匹的馬力。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了如今F1賽車3升自然吸氣式發(fā)動機(jī)的900匹馬力。
    【例題·單選題】(2008)下列關(guān)于四沖程柴油機(jī)的說法中,正確的是(?。?。
    A.六缸柴油機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)六分之一周便有一個氣缸做功
    B.柴油機(jī)活塞從下止點(diǎn)壓縮燃油混合氣到達(dá)上止點(diǎn)附近時自行著火燃燒
    C.柴油機(jī)的氣缸數(shù)量越多轉(zhuǎn)速越高
    D.在四個沖程中,有兩個沖程進(jìn)氣門和排氣門同時處于關(guān)閉狀態(tài)
    『正確答案』D
    『答案解析』對于一個氣缸而言,曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周,就會做功一次,對于六缸柴油機(jī)來說,曲軸每旋轉(zhuǎn)三分之一周,便有一個氣缸做功,所以選項(xiàng)A錯誤;柴油機(jī)壓縮的主要是空氣和上循環(huán)剩余的廢氣,當(dāng)活塞達(dá)到上止點(diǎn)附近時,缸內(nèi)氣體的壓力、溫度都很高,適時地噴入柴油,在缸內(nèi)形成可燃混合氣并自行著火燃燒,所以選項(xiàng)B不正確;柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢和氣缸中曲柄旋轉(zhuǎn)的快慢有關(guān),即活塞的行程速度有關(guān),而與氣缸的多少無關(guān),所以選項(xiàng)C不正確;在四個沖程中,壓縮和燃燒兩個沖程的進(jìn)氣門和排氣門同時關(guān)閉,所以選項(xiàng)D正確。
    三、內(nèi)燃機(jī)總體結(jié)構(gòu)
    (一)曲柄連桿機(jī)構(gòu)
    主要運(yùn)動部件,作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,將作用在活塞上的燃?xì)鈮毫ψ優(yōu)榕ぞ赝ㄟ^曲軸輸出。
    活塞組
       活塞、活塞環(huán)(氣環(huán)和油環(huán))、活塞銷
       活塞頂部與氣缸蓋、氣缸共同組成燃燒室。活塞的主要作用是承受氣缸中氣體的作用力,并將此力通過活塞銷傳遞給連桿,以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。
    連桿組
       連桿、連桿蓋、連桿軸瓦、連桿螺栓
       將活塞承受的力傳給曲軸;并使活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
    曲軸飛輪組
       曲軸、飛輪、附件
       承受連桿傳來的力,并轉(zhuǎn)換成繞曲軸軸線的轉(zhuǎn)矩,以輸出所需要的動力。
    (二)固定件:由機(jī)體、氣缸蓋、氣缸墊、氣缸套和油底殼等組成。作為內(nèi)燃機(jī)的骨架,用來安裝和支撐運(yùn)動部件和輔助系統(tǒng)。
    (三)配氣機(jī)構(gòu):由凸輪軸、推桿、挺柱、搖臂、氣門等組成。
    (四)燃料供給系統(tǒng):
    柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)主要由油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等組成,其功用是定時、定量、定壓地向燃燒室噴入柴油,并創(chuàng)造良好的燃燒條件,滿足燃燒過程的需要。
    汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)主要有兩種:化油器式燃油供給系統(tǒng)和電控燃油噴射系統(tǒng)。
    化油器式燃料供給系統(tǒng)主要由油箱、輸油泵、濾清器、化油器等組成功用是將汽油和空氣按比例形成的可燃混合氣連續(xù)地供給氣缸,以滿足混合氣形成、燃燒過程的需要。汽油機(jī)電控燃料供給系統(tǒng)通過噴油器,定時、定量地把汽油噴入進(jìn)氣道或氣缸中,使發(fā)動機(jī)在各種情況下都能獲得濃度的混合氣。
    電控柴油機(jī)噴射系統(tǒng)由傳感器、控制器和執(zhí)行器組成。
    傳感器
       實(shí)時檢測柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、使用者的操作思想及操作量等信息,并輸送給控制器。基本傳感器有:柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、齒桿位移傳感器及噴油提前角傳感器等
    控制器
       其核心部分是計算機(jī),它負(fù)責(zé)處理所有信息,執(zhí)行程序,并將運(yùn)行結(jié)果作為控制指令輸出到執(zhí)行器。它還有通信功能,與其他控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換,輸送出必要的信息;同時,根據(jù)其他系統(tǒng)的實(shí)時情況,修改燃油系統(tǒng)的執(zhí)行指令,適當(dāng)修正噴油量、噴油提前角等。
    執(zhí)行器
       根據(jù)控制器送來的執(zhí)行指令,驅(qū)動調(diào)節(jié)噴油量及噴油定時的相應(yīng)機(jī)構(gòu),從而調(diào)節(jié)柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
    (五)冷卻系統(tǒng):由氣缸、氣缸蓋、水泵、散熱器等組成。
    (六)潤滑系統(tǒng):由機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油散熱器、各種閥等組成。
    (七)點(diǎn)火系統(tǒng):是汽油機(jī)、煤氣機(jī)等所特有的系統(tǒng)。
    傳統(tǒng)汽油機(jī)采用火花塞點(diǎn)火,點(diǎn)火系統(tǒng)主要由火花塞、點(diǎn)火線圈、分電器和蓄電池組成,其功用是在預(yù)定的時刻及時點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣。
    現(xiàn)代汽油機(jī)采用電控點(diǎn)火定時和爆燃控制,可使汽油機(jī)在不產(chǎn)生爆燃的條件下,在各種工況下實(shí)現(xiàn)控制,限度地提高汽油機(jī)的扭矩和功率。
    (八)啟動系統(tǒng):由啟動電動機(jī)、蓄電池、啟動按鈕和導(dǎo)線組成。