发动机

  仪器信息网 ·  2010-03-29 08:27  ·  15563 次点击
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简介
起源
发展
参数
结构
分类
工作原理
技术解析
基本理论
简介
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发动机
发动机(英文:Engine),又称为引擎,是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器,通常是把化学能转化为机械能。(把电能转化为机器能的称谓电动机)有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器.比如汽油发动机,航空发动机.
发动机是汽车产生动力的装置。它将燃料燃烧的热能转化为机械动力,从发动机的曲轴向外输功率,是汽车行驶所需动力的来源。现代汽车多采用往复活塞式发动机。按其使用燃料不同。可将发动机分为汽油发动机和柴油发动机两类。
起源
发动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。随着科技的进步,人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机,但是,不管哪种发动机,它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。所以,以电为能量来源的电动机,不属于发动机的范畴。
发展
data/attachment/portal/201111/06/14443572bkcwhdstbhbw1c.jpg内燃机
发动机的发展经历了外燃机和内燃机两个发展阶段。
外燃机
就是说它的燃料在发动机的外部燃烧,发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能,瓦特发明的蒸汽机就是一种典型的外燃机,当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时,高压便产生了,然后这种高压又推动机械做功,从而完成了热能向动能的转变。
内燃机
这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多,我们常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。我们不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过,由于动力输出方式不同,前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般地,在地面上使用的多是前者,在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的,也在汽车上装用过喷气式发动机,但这总是很特殊的例子,并不存在批量生产的适用性。
燃气轮机
此外还有燃气轮机,这种发动机的工作特点是燃烧燃烧产生高压燃气,利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转,从而输出动力。燃气轮机使用范围很广,但由于很难精细地调节输出的功率,所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机,只有部分赛车装用过燃气轮机。
参数
data/attachment/portal/201111/06/1444361gdbx110bx1lxjft.jpg发动机排量
最常见的一个发动机参数———发动机排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升(L)表示。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数,它比缸径和缸数更能代表发动机的大小,发动机的许多指标都同排气量密切相关。一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。
经常在汽车资料的发动机一栏中见到的“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样,这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。汽车发动机常用缸数有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。
在同等缸径下,通常缸数越多排量越大,功率也就越高;而在发动机排量相同的情况下,缸数越多,缸径越小,发动机转速就可以提高,从而获得较大的提升功率。
关于“汽缸排列形式”这个重要参数,一般5缸以下发动机的汽缸多采用直列方式排列,常见的多数中低档轿车都是L4发动机,即直列4缸。另外,也有少数6缸发动机采用直列方式排列。
发动机能量效率
现在的能量利用效率不高(邓宇等,1994年),浪费惊人。经典的热机做功方式,能量做功的有用效率只有25%(1/4),最高也就1/3(33.3%).而100%能量中的75%(3/4)、或66.67%(2/3)都作为无用的热浪费掉了。另有意外,“班克斯热机”是利用记忆合金制成的不要燃料,不耗电力的高效发动机。
氢能、风能、太阳能、海洋能、生物质能和核聚变能……新能源的方式,只是能量利用多步骤中前移的一环。而被忽视,潜力巨大的发动机或做功原理、观念的革新更是未来能源开发的第一大方向!
热机做功的原理是燃料产热=微观粒子的无序运动。这个热运动,平均说三维空间上每个方向的能量各占1/3,而热机做有用功的也就三维方向中的一个方向维度。其他二维方向上的能量只好作为废热浪费掉!
几十年前已经开始冷落的“绝热发动机”没有象“古典热机原理”预测的那样提升发动机的效率。证明古典热力学机理模型有了问题!而且是大问题!热机出口温度与入口温度的比不是决定发动机效率的关键因素!
“绝热”显然已经不是提高热机效率的好创意。原因何在?源自“新热力学发动机原理”!Deng's“无热发动机”。当热已经产生,无序运动已经出笼,魔兽就控制不住了!引擎的效率被这1/3或1/4极限桎梏住了。陶瓷“绝热”只是没有诊断对的“错方”,用错药就是必然。
当旧能源(包括新能源)没有产热,新引擎100%做功才会成为可能!也就是旧、新能源微观做有序的一维的运动,发动机的效率才能回归100%,浪费的2/3或3/4能源才可引尔能发,不向或少向环境排泄废热,污染环境,节约大自然的资源!
充分利用好旧能源,为新能源的完美浮出打好前站,做好基础!
结构
data/attachment/portal/201111/06/144437pke8ynzkp1jninot.jpg气缸
机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。
气缸体
水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体——曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。
data/attachment/portal/201111/06/144437lgp7t89tldpttdtt.jpg气缸体
按照气缸的排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型和对置式三种。
曲轴箱
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱,曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体,下曲轴箱用来贮存润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳图(图2-6)。油底壳受力很小,一般采用薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫,防止润滑油泄漏。
气缸盖
气缸盖安装在气缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。
气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。
气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室,而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。
data/attachment/portal/201111/06/144438p6a4kg5k5ap054k5.gif三种类型的燃烧室
气缸垫
气缸垫装在气缸盖和气缸体之间,其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气,漏水和漏油。
气缸垫的材料要有一定的弹性,能补偿结合面的不平度,以确保密封,同时要有好的耐热性和耐压性,在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮——棉结构的气缸垫,由于铜皮——棉气缸垫翻边处有三层铜皮,压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架,两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。
分类
data/attachment/portal/201111/06/144438m5l5xx1ofcocmmwb.jpg按照进气系统分类
内燃机的分类方法很多,按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型,下面让我们来看看内燃机是怎样分类的。
按照进气系统分类
内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机。汽油机常采用自然吸气式;柴油机为了提高功率有采用增压式的。
按照气缸排列方式分类
内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的,但为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的;双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角

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