通信設(shè)備環(huán)境知識(shí)點(diǎn)精講之內(nèi)燃機(jī)的分類與術(shù)語

       下面是由希賽小編整理的通信設(shè)備環(huán)境知識(shí)點(diǎn)精講之內(nèi)燃機(jī)基本工作原理，希望能幫助學(xué)友們。具體內(nèi)容如下：

       內(nèi)燃機(jī)基本工作原理

       一、內(nèi)燃機(jī)的分類與術(shù)語

       1.內(nèi)燃機(jī)的分類

       將燃料和空氣組成的可燃混合氣在氣缸中燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器，稱為內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)要把燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，一般需經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、燃燒（膨脹做功）和排氣四個(gè)過程?；钊跉飧變?nèi)往復(fù)運(yùn)行四次才能完成這四個(gè)過程的稱為四沖程內(nèi)燃機(jī)：活塞在氣缸內(nèi)只需往復(fù)運(yùn)行兩次就能完成這四個(gè)過程的稱為兩沖程內(nèi)燃機(jī)。

       內(nèi)燃機(jī)的分類如下。

       （1）按使用的燃料可分為汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)和天然氣機(jī)。

       （2）按氣缸數(shù)目可分為單缸機(jī)、雙缸機(jī)和多缸機(jī)。

       （3）按循環(huán)方式可分為四沖程內(nèi)燃機(jī)和兩沖程內(nèi)燃機(jī)。

       （4）按著火方式可分為點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)和壓燃式內(nèi)燃機(jī)。

       （5）按冷卻方式可分為風(fēng)冷式內(nèi)燃機(jī)和水冷式內(nèi)燃機(jī)。

       （6）按照轉(zhuǎn)速可分為髙速內(nèi)燃機(jī)（額定轉(zhuǎn)速在1OOOr/min以上）、中速內(nèi)燃機(jī)（額定轉(zhuǎn)速在750-1000r/min）、低速內(nèi)燃機(jī)（額定轉(zhuǎn)速在750r/min以下）。

       （7）按用途可為固定式內(nèi)燃機(jī)和移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)。

       （8）按進(jìn)氣方式可分為自然吸入式內(nèi)燃機(jī)和增壓式內(nèi)燃機(jī)。

       內(nèi)燃機(jī)的名稱按照所采用的主要燃料來命名，如柴油機(jī)、汽油機(jī)等；內(nèi)燃機(jī)的型號(hào)主要由以下內(nèi)容組成。

       （1）氣缸數(shù)目。

       （2）氣缸直徑（毫米）和沖程形式。

       （3）變型符號(hào)，表示機(jī)型經(jīng)過改型后，在結(jié)構(gòu)和性能上發(fā)生的變化。

       （4）用途及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

       對(duì)于特征符號(hào)，常見的有：Z表示增壓，Q表示汽車用，C表示船用，T表示拖拉機(jī)用，J表示鐵路牽引，F(xiàn)表示風(fēng)冷，K表示復(fù)合式等。

       6135Z柴油機(jī)表示機(jī)組為增壓式、6個(gè)氣缸、每個(gè)氣缸直徑為135ms。

       2.內(nèi)燃機(jī)常用術(shù)語

       內(nèi)燃機(jī)常用術(shù)語介紹如下。

       （1）上止點(diǎn)和下止點(diǎn)?；钊跉飧變?nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其頂部能到達(dá)的較高位置和最低位置分別稱為上止點(diǎn)和下止點(diǎn)，如圖5-1（a）、（b）所示。

       （2）活塞沖程（行程）?；钊缮现裹c(diǎn)移到下止點(diǎn)所運(yùn)行的距離，稱為活塞沖程?；钊窟\(yùn)行一個(gè)沖程，曲軸旋轉(zhuǎn)半周（180°）。

       （3）燃燒室容積?；钊挥谏现裹c(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸、氣缸蓋之間的空間稱為燃燒室容積。

       （4）氣缸工作容積?；钊陨现裹c(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的空間，稱為氣缸工作容積。氣缸工作容積又稱為活塞排量。

       （5）氣缸總?cè)莘e?；钊挥谙轮裹c(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸、氣缸蓋之間的空間，稱為氣缸總?cè)莘e。很明顯，氣缸總?cè)莘e為燃燒室容積與氣缸工作容積之和。

       （6）壓縮比。氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，稱為壓縮比。壓縮比用來衡量氣體在氣缸內(nèi)壓縮的程度。壓縮比越大，氣體被壓縮后的密度、溫度和壓力也越高。汽油機(jī)的壓縮比一般為6-8;柴油機(jī)的壓縮比一般為17-21。

       （7）工作循環(huán)。內(nèi)燃機(jī)每產(chǎn)生一次動(dòng)力，必須經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣過程，該過程稱為內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)。

       二、柴油機(jī)工作原理

       1.單缸四沖程柴油機(jī)的工作過程

       (1)進(jìn)氣沖程

       第一沖程為進(jìn)氣過程。如圖5-2(a)所示，這時(shí)進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，曲軸沿圖中箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)。由于活塞向下移動(dòng)，活塞上方的空間增大，氣缸內(nèi)的壓力就低于大氣壓力，即氣缸內(nèi)有了真空度，因此氣缸外面的空氣就經(jīng)過進(jìn)氣門被吸入氣缸內(nèi)。當(dāng)活塞移動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，活塞上方的空間充滿了空氣。因?yàn)榭諝饨?jīng)過空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣門時(shí)通到阻力，所以氣缸內(nèi)的氣體壓力低于大氣壓力P.,進(jìn)氣終了時(shí)的壓力約為0.8-0.95kg/cm2,溫度可達(dá)7TC。

       (2)壓縮沖程

       第二沖程為壓縮過程。如圖5-2(b)所示，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，進(jìn)氣門、排氣門均已關(guān)閉。氣缸內(nèi)空氣被壓縮，壓力和溫度隨之升高。當(dāng)壓縮終了時(shí)，即活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)后，氣缸內(nèi)的壓力為30?50kg/cm2,溫度為60(TC?700'C,這已超過了柴油在此壓力下自燃的溫度(20(TC?30(TC)。這時(shí)氣缸頂部的噴油器開始向氣缸內(nèi)噴射霧狀柴油。

       (3)燃燒及膨脹沖程

       第三沖程為工作(燃燒)過程。如圖5-2(c)所示，這時(shí)，射入氣缸的霧狀柴油被高溫高壓的空氣引燃著火，氣缸內(nèi)氣體壓力和溫度急劇上升，壓力約為60-120kg/cm2,溫度達(dá)1800℃-220CTC.這時(shí)進(jìn)氣門和排氣門均處于關(guān)閉狀態(tài)，高溫高壓燃體在氣缸內(nèi)膨脹，推動(dòng)活塞下移，通過連桿轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸輸出動(dòng)力。當(dāng)活塞被推至下止點(diǎn)時(shí)，膨脹完成。這時(shí)氣體壓力為2?5kg/cm2,溫度為800℃-900℃。

       (4)排氣沖程

       第四沖程為排氣過程。如圖5-2(d)所示，這時(shí)排氣門已打開，曲軸沿圖中箭頭方向旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，把膨脹后的廢氣從氣缸中排出。由于排氣存在阻力，所以整個(gè)排氣過程中氣缸內(nèi)氣體的壓力總是稍大于大氣壓力。活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，排氣結(jié)束。這樣就完成了一個(gè)工作循環(huán)，此時(shí)的氣體壓力為1.05-1.25kg/cm2,氣溫度為40TC-60CTC。

       當(dāng)活塞再重復(fù)向下移動(dòng)時(shí)，又開始了一個(gè)工作循環(huán)。從上述工作循環(huán)中可以看出，四沖程柴油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，只有第三沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)沖程是依靠飛輪在做功過程中儲(chǔ)存的能量來完成的。在這種情況下，曲軸的轉(zhuǎn)速是不均勻的。為了解決這個(gè)矛盾，功率較大的柴油機(jī)都采用多個(gè)氣缸。使各個(gè)氣缸間工作沖程互相交叉。這樣就提高了曲軸旋轉(zhuǎn)的均勻性，使內(nèi)燃機(jī)工作比較平穩(wěn)，同時(shí)減小了飛輪的尺寸和重量。

       在多缸柴油機(jī)中，各氣缸的工作過程都相同，但各氣缸的相同沖程安排在不同時(shí)刻出現(xiàn)，使各氣缸做功沖程均勻分布。例如，六缸四沖程柴油機(jī)每隔720°/6=120°曲軸轉(zhuǎn)角，便有一缸做功，即在曲軸旋轉(zhuǎn)二周中共有六次做功，因而使曲軸旋轉(zhuǎn)均勻，飛輪尺寸減小。理論上講，氣缸數(shù)越多，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)，飛輪尺寸也越小，單位功率機(jī)重更小。但缸數(shù)過多，使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸和重量反而增加。常見的多缸機(jī)有2、4、6、8、12缸等形式。

       2.單缸兩沖程柴油機(jī)的工作過程

       兩沖程柴油機(jī)是由兩個(gè)沖程來完成一個(gè)工作循環(huán)，也就是曲旋轉(zhuǎn)360°?；钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)沖程完成進(jìn)氣、壓縮、工作、排氣四個(gè)過程》兩沖程柴油機(jī)的進(jìn)氣和排氣是同時(shí)完成的，因此這個(gè)過程稱為換氣。兩沖程柴油機(jī)一般設(shè)有換氣泵，在氣缸壁四周鉆有許多小進(jìn)氣孔。

       在第一沖程，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)的開始，排氣門繼續(xù)開啟，露出進(jìn)氣孔，換氣泵將空氣經(jīng)進(jìn)氣孔送入氣缸，利用輸入氣缸的空氣將未排盡的廢氣繼續(xù)從排氣門驅(qū)出，完成換氣過程。當(dāng)活塞繼續(xù)上行時(shí)，進(jìn)氣孔被活塞遮閉。排氣門也關(guān)閉，空氣受到壓縮，使缸內(nèi)空氣壓力增大，溫度升高。壓縮終了時(shí)，空氣壓力增大到50kg/Cm2時(shí)，溫度達(dá)600X:700°C。

       在第二沖程中，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，燃油呈霧狀噴入氣缸，被高溫高壓氣體引燃，燃?xì)鈮毫_(dá)80?lOOkg/cm2,推動(dòng)活塞下行產(chǎn)生動(dòng)力。當(dāng)活塞下移到接近下止點(diǎn)時(shí)^排氣門開啟，氣缸內(nèi)的廢氣由于壓力較大，大部分很快從排氣門排出?；钊^續(xù)下行至讓開進(jìn)氣孔時(shí)，空氣又被壓入到氣缸，開始下一個(gè)循環(huán)。

       兩沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：配氣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，單位馬力機(jī)重較小，造價(jià)低，曲軸每轉(zhuǎn)一周就做功一次，因而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。當(dāng)兩種柴油機(jī)氣缸直徑、沖程、轉(zhuǎn)速相同時(shí)，兩沖程柴油機(jī)的輸出功率為四沖程柴油機(jī)的2倍。但由于兩沖程機(jī)充氣效率較低，故實(shí)際上兩沖程機(jī)的功率僅比四沖程機(jī)大50%.

       兩沖程柴油機(jī)也有明顯缺點(diǎn)：換氣時(shí)間短造成氣缸充氣不足，排氣不凈，以及換氣泵需消耗一定功率。因此，兩沖程柴油機(jī)的效率較低。又由于兩沖程柴油機(jī)工作沖程頻繁，因此機(jī)械零件受熱和受力次數(shù)較多，易磨損。

       三、汽油機(jī)工作原理

       往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性質(zhì)，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)上有差異。

       四沖程汽油機(jī)工作原理

       汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)

       汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理(4張)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。

       (1)吸氣沖程(intake stroke)

       活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在活塞移動(dòng)過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進(jìn)氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，進(jìn)氣終點(diǎn)(圖中a點(diǎn))汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0 p，即pa=(0.80～0.90)0 p。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340～400K。

       (2)壓縮沖程(compression stroke)

       壓縮沖程時(shí)，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)閉?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°?；钊弦茣r(shí)，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)800～2 000kPa，溫度達(dá)600～750K。在示功圖上，壓縮行程為曲線a～c。

       (3)做功沖程(power stroke)

       當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒較高壓力pZ達(dá)3 000～6 000kPa，溫度TZ達(dá)2 200～2 800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1 200～1 500K。在做功沖程，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在示功圖上，做功行程為曲線c-Z-b。

       (4)排氣沖程(exhaust stroke)

       排氣沖程時(shí)，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。排氣門開啟時(shí)，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點(diǎn)r點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr=(1.05～1.20)p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=900～1100K?；钊\(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。

       四沖程柴油機(jī)工作原理

       四沖程柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機(jī)以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)壓燃著火，也叫壓燃式點(diǎn)火，其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)有所不同.

       (1)進(jìn)氣沖程

       進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa=(0.85～0.95)p0，比汽油機(jī)高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta=300～340K，比汽油機(jī)低。

       (2)壓縮沖程

       由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高(一般為ε=16～22)。壓縮終點(diǎn)的壓力為3 000～5 000kPa，壓縮終點(diǎn)的溫度為750～1 000K，大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。

       (3)做功沖程

       當(dāng)壓縮沖程接近終了時(shí)，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，較高達(dá)5 000～9 000kPa，較高溫度達(dá)1 800～2 000K。由于柴油機(jī)是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。

       (4)排氣沖程

       柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同，只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr=700～900K。對(duì)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，振動(dòng)大。這是因?yàn)樗膫€(gè)沖程中只有一個(gè)沖程是做功的，其他三個(gè)沖程是消耗動(dòng)力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個(gè)問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這樣又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足?，F(xiàn)代汽車用多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

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