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我对于大型客车的发动机原理的知识一点不懂,想请哪位给介绍关于发动机原理的书,

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/12 04:15:04
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我对于大型客车的发动机原理的知识一点不懂,想请哪位给介绍关于发动机原理的书,
首先来看看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.
了解了排量,我们再来看发动机的其他常见参数.很多初级车友都反映经常在汽车资料的发动机一栏中见到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样,想弄明白究竟是什么意思.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.
一般说来,排量1升以下的发动机常用3缸,例如0.8升的奥拓和福莱尔轿车.排量1升至2.5升一般为4缸发动机,常见的经济型轿车以及中档轿车发动机基本都是4缸.3升左右的发动机一般为6缸,比如排量3.0升的君威和新雅阁轿车.
排量4升左右的发动机一般为8缸,比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700.排量5.5升以上的发动机一般用12缸发动机,例如排量6升的宝马760Li就采用V12发动机.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.
以上是有关发动机缸数的知识,下面我们接着了解“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.
直列发动机的汽缸体成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛,缺点则是功率较低.一般1升以下的汽油机多采用直列3缸,1至2.5升的汽油机多采用直列4缸,有的四轮驱动汽车采用直列6缸,因为其宽度小,可以在旁边布置增压器等设施,例如北京吉普的JEEP4000就采用直列6缸发动机.
另据专业人士介绍,直列6缸发动机的动平衡较好,振动相对较小,所以也为一些中、高级轿车所采用.6到12缸的发动机一般采用V形排列,其中V10发动机主要装在赛车上.V形发动机长度和高度尺寸小,布置起来非常方便.一般认为V形发动机是比较高级的发动机,因而成为轿车级别的标志之一.
V8发动机结构非常复杂,制造成本很高,所以使用的较少,V12发动机过大过重,只有极个别的高级轿车采用,比如上面提到的宝马760Li.而大众公司近来还新开发出了W型发动机,有W8和W12两种,即汽缸分四列错开角度布置,形体紧凑,大众的顶级轿车辉腾就有一款采用了排量6.0升的W12发动机.
结构
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.
一. 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.
气缸体应具有足够的强度和刚度,根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式.
(1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度.这种气缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差
(2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心.它的优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难.
(3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入.其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便.
为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却.冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷.水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用.
现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置.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.
(1) 直列式
发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的.单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长度和高度较大.一般六缸以下发动机多采用单列式.例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体.有的汽车为了降低发动机的高度,把发动机倾斜一个角度.
(2) V型
气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角γ<180°,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动机,6缸发动机也有采用这种形式的气缸体.
(3) 对置式
气缸排成两列,左右两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线的夹角 γ=180°,称为对置式.它的特点是高度小,总体布置方便,有利于风冷.这种气缸应用较少.
气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸,整体式气缸强度和刚度都好,能承受较大的载荷,这种气缸对材料要求高,成本高.如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套),然后再装到气缸体内.这样,气缸套采用耐磨的优质材料制成,气缸体可用价格较低的一般材料制造,从而降低了制造成本.同时,气缸套可以从气缸体中取出,因而便于修理和更换,并可大大延长气缸体的使用寿命.气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种.
干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁不直接与冷却水接触,而和气缸体的壁面直接接触,壁厚较薄,一般为1~3mm.它具有整体式气缸体的优点,强度和刚度都较好,但加工比较复杂,内、外表面都需要进行精加工,拆装不方便,散热不良.
湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后,其外壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触,壁厚一般为5~9mm.它散热良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要精加工内表面,而与水接触的外表面不需要加工,拆装方便,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好,而且容易产生漏水现象.应该采取一些防漏措施.
二.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.
三. 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.
缸盖上还装有进、排气门座,气门导管孔,用于安装进、排气门,还有进气通道和排气通道等.汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔.顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔,用以安装凸轮轴.
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.
汽油机燃烧室常见的三种形式.
(1) 半球形燃烧室
半球形燃烧室结构紧凑,火花塞布置在燃烧室中央,火焰行程短,故燃烧速率高,散热少,热效率高.这种燃烧室结构上也允许气门双行排列,进气口直径较大,故充气效率较高,虽然使配气机构变得较复杂,但有利于排气净化,在轿车发动机上被广泛地应用.
(2) 楔形燃烧室
楔形燃烧室结构简单、紧凑,散热面积小,热损失也小,能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动,有利于提高混合气的混合质量,进气阻力小,提高了充气效率.气门排成一列,使配气机构简单,但火花塞置于楔形燃烧室高处,火焰传播距离长些,切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室.
(3) 盆形燃烧室
盆形燃烧室,气缸盖工艺性好,制造成本低,但因气门直径易受限制,进、排气效果要比半球形燃烧室差.捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室.
四. 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.
安装气缸垫时,首先要检查气缸垫的质量和完好程度,所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐.其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓.拧紧气缸盖螺栓时,必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2~3次进行,最后一次拧紧到规定的力矩.
二行程发动机
二行程发动机的每个工作循环,是在曲轴旋转一周即360度,活塞上下两个行程内完成的.
二行程柴油机的工作过程和二行程汽油机相似,不同的是:进入柴油机气缸的是纯空气.由于二行程柴油机的经济性差且排污严重,近几年在汽车上已趋淘汰.在此仅介绍二行程汽油机的工作原理.
图见http://auto.21tx.com/2004/12/23/13369.html
是一种用曲轴箱换气的二行程化油器式汽油机的工作原理示意图.发动机气缸体上有三个孔,即进气孔、排气孔和换气孔,这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭.进气孔与化油器相通,可燃混合气经过进气孔流人曲轴箱,继而从换气孔进入气缸;而废气则从排气孔排出.其工作循环包含两个行程:
1.第一行程 活塞自下止点向上移动,三个气孔被关闭后,在活塞上方,已进入气缸的混合气被压缩;而活塞下方的曲轴箱内因容积增大,形成一定的真空度,在进气孔露出时,可燃混合气自化油器经进气孔流人曲轴箱内.
2.第二行程 活塞压缩到上止点附近时,火花塞跳火点燃可燃混合气,高温高压的燃气膨胀,推动活塞下移作功.活塞下移作功时进气孔关闭,密闭在曲轴箱内的可燃,混合气被压缩;当活塞接近下止点时卜排气孔开启,废气冲出;随后换气孔开启,受预压的可燃混合气冲人气缸,驱除废气,进行换气过程.此过程一直进行到下一行程活塞上移,三个气孔完全关闭为止.
总之,活塞上行时进行换气、压缩\曲轴箱进气;活塞下行时进行作功飞压缩曲轴箱混合气、换气.
从以上四行程和二行程发动机的工作循环可以,看出,二行程发动机具有以下特点:
(1)曲轴每转一周(360度)就有一个作功冲程,因此,在理论上相同排量的二行程发动机的功率,.应等于四行程发动机的两倍.
(2)和四行程发动机相比,由于作功频率较快,因而运转比较均匀平稳.
(3)结构简单,使用维护方便.

但是,由于二行程发动机换气过稞中新鲜气体损失较多,废气排赊也不彻底,且气孔占据了一部分活塞行程,作功时能量损失较大,经济性较差.因此,实际上二行程发动机的功率并不等于四行程发动机的两倍,而是1.5-1.6倍左右.由于这个缺点,二行程汽油机在一般汽车上很少采用,仅在摩托车、少数微型汽车及其他工程,机械上应用.