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汽油發動機

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名稱:汽油發動機

類型:化油器式和噴射式

汽油發動機(Gasoline Engine )是以汽油作為燃料,將內能轉化成動能的的發動機。由於汽油粘性小,蒸發快,可以用汽油噴射系統將汽油噴入氣缸,經過壓縮達到一定的溫度和壓力後,用火花塞點燃,使氣體膨脹做功。汽油機的特點是轉速高、結構簡單、質量輕、造價低廉、運轉平穩、使用維修方便。汽油機在汽車上,特別是小型汽車上大量使用。[1]

是發動機各部機件的裝配基體。它包括氣缸蓋、氣缸體、下曲軸箱(油底殼)。氣缸蓋和氣缸體的內壁共同組成燃燒室的一部分。機體的許多部分又分別是其它系統的組成部分。

曲柄連杆機構

是發動機藉以產生並傳遞動力的機構,通過它把活塞的直線往復運動轉變為曲軸的旋轉運動而輸出動力。它包括活塞、活塞銷、連杆、帶有飛輪的曲軸和氣缸體等。

配氣機構

包括進氣門、排氣門、氣門挺杆和凸輪軸及凸輪軸正時齒輪(由曲軸正時齒輪驅動)等。它的作用是使可燃混合氣及時充入氣缸並及時從氣缸排出廢氣。

燃料供給系統

汽油機燃料供給系統包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器、化油器、進氣管、排氣管、排氣消音器等。其作用是把汽油和空氣混合成合適的可燃混合氣供入氣缸,以備燃燒,並將燃燒生成的廢氣排出發動機。

冷卻系統

主要包括水泵、散熱器、風扇、分水管和氣缸體以及氣缸蓋里的水套。其功用是把高熱機件的熱量散發到大氣中去,以保證發動機正常工作。

潤滑系統

包括機油泵、限壓閥、潤滑油道、集濾器、機油濾清器和機油散熱器等。其功用是將潤滑油供給摩擦件,以減少它們之間的摩擦阻力,減輕機件的磨損,並部分地冷卻摩擦零件,清洗摩擦表面。

起動系統

包括使發動機的起動機構及其附屬裝置。

特點

由於汽油粘性小,蒸發快,可以在氣缸外部與空氣形成均勻的混合氣,然後將混合氣吸入氣缸,或用汽油噴射系統將汽油噴入氣缸,使氣體膨脹做功。汽油機的缺點是熱效率低於柴油機,泊耗較高,點火系統比柴油機複雜,可靠性和維修的方便性也不如柴油機。

應用

由於在相同功率條件下,汽油機的尺寸與質量都較柴油機小;轉矩特性好,啟動和加速性能較好,運轉噪聲較低,製造成本較低,因而汽油機的用途很廣,在飛機、汽車、快艇、賽車、小型農機、園林機械甚至航模等都大量採用。

工作原理

發動機是將化學能轉化為機械能的機器,它的轉化過程實際上就是工作循環的過程,簡單來說就是通過燃燒氣缸內的燃料,產生動能,驅動發動機氣缸內的活塞往復的運動,由此帶動連在活塞上的連杆和與連杆相連的曲柄,圍繞曲軸中心作往復的圓周運動,而輸出動力的。

四衝程汽油機的工作過程是一個複雜的過程,它由進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個行程(衝程)組成。

進氣行程

此時,活塞被曲軸帶動由上止點向下上止點移動,同時,進氣門開啟,排氣門關閉。當活塞由上止點向下止點移動時,活塞上方的容積增大,氣缸內的氣體壓力下降,形成一定的真空度。由於進氣門開啟,氣缸與進氣管相通,混合氣被吸入氣缸。當活塞移動到下止點時,氣缸內充滿了新鮮混合氣以及上一個工作循環未排出的廢氣。

壓縮行程

活塞由下止點移動到上止點,進排氣門關閉。曲軸在飛輪等慣性力的作用下帶動旋轉,通過連杆推動活塞向上移動,氣缸內氣體容積逐漸減小,氣體被壓縮,氣缸內的混合氣壓力與溫度隨着升高。

作功行程

此時,進排氣門同時關閉,火花塞點火,混合氣劇烈燃燒,氣缸內的溫度、壓力急劇上升,高溫、高壓氣體推動活塞向下移動,通過連杆帶動曲軸旋轉。在發動機工作的四個行程中,只有這個在行程才實現熱能轉化為機械能,所以,這個行程又稱為作功行程。

排氣行程

此時,排氣門打開,活塞從下止點移動到上止點,廢氣隨着活塞的上行,被排出氣缸。由於排氣系統有阻力,且燃燒室也占有一定的容積,所以在排氣終了地,不可能將廢氣排淨,這部分留下來的廢氣稱為殘餘廢氣。殘餘廢氣不僅影響充氣,對燃燒也有不良影響。

排氣行程結束時,活塞又回到了上止點。也就完成了一個工作循環。隨後,曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續旋轉,開始下一個循環。如此周而復始,發動機就不斷地運轉起來。

汽油發動機會產生爆震的現象,分析其產生爆震的現象,要了解其產生的原因,並根據癥結進行解決。

汽油發動機的可燃混合氣,開始是由高壓點燃的。然後,燃燒的火焰以火花塞為中心,向外傳播,將燃燒室內的混合氣都引燃,這種燃燒過程為正常燃燒。如果在火焰沒有到達之前,其餘的混合氣未被引燃就自行點火,這種燃燒就叫爆震。

爆震在發動機正常運轉中是不允許發生的,它將導致發動機氣缸體各零部件的磨損加劇、使用壽命縮短,甚至迅速毀壞,還會使發動機動力下降,油耗增加。

產生爆震的現象:

1、爆震會在氣缸內突然產生衝擊波,向四面衝擊,使發動機的活塞、氣缸壁、連杆、曲軸等發生強烈的振動,發生不規則的金屬敲擊聲;

2、冷卻系溫度過高;

3、燃料燃燒不完全,廢氣中有黑煙;

4、發動機功率下降,油耗增大。

解決方法:

1、減小點火提前角;

2、使用與規定相符牌號(辛烷值)的汽油

3、清除燃燒室積炭;

4、如果是在汽車上坡發生爆震,應及時換入低速檔;

5、汽車起步時,不要過早地換入直接檔。

6、在發動機負荷過大發生爆震時,關小節氣門,也可起到消減爆震的作用。

拉缸

拉缸就是在缸套內表面與活塞往復運動接觸的區域內,發生有上下刮傷紋跡的現象,一般拉缸現象經常發生在發動機大修後走合期內;有的也發生在正常運行中。在拉缸時,一般在缸套內表面上出現輕度的紋跡狀拉痕,較少出現嚴重的片跡狀拉傷現象。拉傷的部位多在垂直活塞銷軸線的缸套兩側表面。拉缸的損壞部件多為缸套(內表面)、活塞(外表面)及活塞環(外表接觸面)。

出現拉缸損壞的基本原因是,在缸套與活塞摩擦環之間,產生了局部干摩擦。由此,金屬表面的微凸體相互接觸。在高負荷作用下,微凸體變形,在相互運動中,有大量摩擦熱產生,使微凸體熔化並熔合,而又拉開,形成了刮移紋跡和產生了磨屑。金屬磨屑被嵌壓人活塞表面(沒有潤滑油把它們沖刷帶走),對缸壁產生刮傷。

影響拉缸的因素很多,情況也比較複雜。它主要與發動機的工作(溫度和負荷),活塞和缸套間的配合及其匹配材料等狀況有密切關係。然而,發動機走合期的磨合狀況是影響拉缸的關鍵。造成拉缸的基本因素有以下三個方面。

1、發動機的活塞與缸套間的溫度過高

1)發動機的熱負荷過大,使整機溫度過高,發動機的最佳熱狀態是冷卻水溫保持在75℃-85℃之間,如果發動機熱負荷很大,或其冷卻效果不佳,發動機溫度就會過高,活塞膨脹熱變形過大;使缸套與活塞間隙過小,其間難於形成良好的潤滑油膜,甚至,由於潤滑油在高溫下炭化或燒掉,導致活塞環與缸壁粘結,引起突爆和早燃,產生了干摩擦狀態,加劇發動機磨損。

2)缸套內表面的精度和光潔度以及形狀(錐度和橢圓度)超過規定標準。活塞環的密封作用降低,缸內燃燒氣體竄入活塞裙部,使裙部溫度過高,潤滑情況惡化,產生局部干摩擦現象。

3)活塞在缸套中安裝位置偏移而產生偏磨,由於活塞變形,活塞銷孔偏移,汽缸搪磨偏歪,連杆變曲或扭曲,曲軸變軸,曲柄銷與主軸頸不平行等原因,都會使活塞在汽缸中單邊偏靠。這時,活塞環對缸壁的壓力相對集中於局部表面,使缸套與活塞環之間的油膜在很大的壓力下變得薄,甚至破裂,由此,失去了潤滑作用,形成干摩擦而溫度劇增。

4)發動機爆燃,發動機工作時,燃料辛烷值過低,點火時間過早,壓縮比過高,火花塞過熱,燃燒室內積碳嚴重,都會引起爆燃現象。其結果使缸壁的局部溫度迅速提高,使潤滑油膜破壞或焦結成粘膠休,將活塞環粘在環槽內,而引起漏氣現象。另外,由爆燃引起燃燒氣體向缸璧敲擊,使缸套易產生干摩擦造成刮傷。

5)缸套內表面潤滑不良。由於潤滑油不足,油壓太低,油質太差等因素,不能保證潤滑時帶走金屬摩擦表面產生的熱量,而引起金屬高溫變形。

6)冷卻效果不佳。由於缺水,散熱器內部阻塞,缸套外壁及附水垢過多,風扇安裝不當,風扇皮帶過松,扇風量過小,水泵排量過低等因素,使發動機冷動不良,導致發動機過熱,水溫和潤滑油溫過高等弊病。尤其在走合期發生過熱現象,易於發生拉缸。

2、活塞環、活塞、缸套三者的材料配合不當

我國生產汽車配件的單位較多,配件質量不穩定,各生產廠家的活塞膨脹係數不同,缸套與活塞環的表面硬度也不一樣,這些,都有可能造成拉缸現象,如更換活塞環時,要按標準留足端隙;鍍鉻缸套不要配裝鍍鉻活塞環,以免引起硬拉缸。

3、裝配與工藝問題

1)活塞銷裝配過緊,易在軸向兩端引起拉缸;

2)活塞銷擋圈脫出,能引起極嚴重的拉缸;

3)活塞環切口處理不當,環的切口開口太大,銼口時稜角突出;

4)活塞環端面間隙大;

5)發動機冷起動時轉速上升過快,或負荷加上過快。

4、使用方面注意以下幾點

1)發動機大修後在走合期內,要嚴格執行走合期的操作規程和減載、減速等規定;

2)保持正確的點火時間,避免把點火時間調得過早,而使發動機產生突爆和過熱;

3)保證足夠的符合原廠規定牌號的機油,經常檢查機油壓力,按走合期的規定更換機油;

4)加足冷卻水,並經常檢查冷卻水量和水溫。

總之,防止拉缸問題是一個複雜而細緻的工作,首先應抓住溫度過高這一關鍵的問題,其次是配合件的材質和配合尺寸間隙的選擇,最後以裝配試車工藝來保證。這樣,才能減少或不發生拉缸現象

參考來源

小伙靠聽聲音就能知道是什麼發動機

參考資料