2018-04-24 21:36:49

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汽油发动机(Gasoline Engine )是以汽油作为燃料,将内能转化成动能的的发动机。由于汽油粘性小,蒸发快,可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用火花塞点燃,使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使用。

按燃料供给方式的不同,汽油发动机又可分为化油器式及

不同种类的汽油发动机(15张)

喷射式(或称电喷式)两大类。化油器常见于老车型的发动机上,在喷射式汽油机中,汽油可在进气口喷射,也可在进气冲程期间直接向气缸内喷射;喷油过程可由计算机程序控制,燃料可更均匀地分配给各个气缸;同时,由于不需要喉管而减少了进气的阻力等,可提高气缸内的平均有效压力和热效率。此外,还可以减弱或避免爆震燃烧。

活塞在气缸中上行所能达到的最高位置称为"上止点",下行所能达到的最低位置称为"下止点"。在许多发动机内,在上止点时,活塞的顶部与气缸体的顶部齐平,燃烧室容积就是活塞上方气缸盖内的空腔容积,但这部分容积会因活塞顶部的形状而稍有改变。因此,压缩比的精确定义应该是,下止点时总的气缸容积与上止点时总的燃烧室容积之比。压缩比是表征发动机性能的一个重要指标。从上止点到下止点之间的直线距离称为冲程。

折叠 编辑本段 工作原理

发动机是将化学能转化为机械能的机器,它的转化过程实际上就是工作循环的过程,简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料,产生动能,驱动发动机气缸内的活塞往复的运动,由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄,围绕曲轴中心作往复的圆周运动,而输出动力的。

四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程,它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程(冲程)组成。

折叠 进气行程

此时,活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动,同时,进气门开启,排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时,活塞上方的容积增大,气缸内的气体压力下降,形成一定的真空度。由于进气门开启,气缸与进气管相通,混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时,气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。

折叠 压缩行程

活塞由下止点移动到上止点,进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动,气缸内气体容积逐渐减小,气体被压缩,气缸内的混合气压力与温度随着升高。

折叠 膨胀行程

此时,进排气门同时关闭,火花塞点火,混合气剧烈燃烧,气缸内的温度、压力急剧上升,高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中,只有这个在行程才实现热能转化为机械能,所以,这个行程又称为作功行程。

折叠 排气行程

此时,排气门打开,活塞从下止点移动到上止点,废气随着活塞的上行,被排出气缸。由于排气系统有阻力,且燃烧室也占有一定的容积,所以在排气终了地,不可能将废气排净,这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。

排气行程结束时,活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后,曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,开始下一个循环。如此周而复始,发动机就不断地运转起来。

折叠 编辑本段 结构组成

汽油发动机的结构:一般由下列各部分组成:

1、机体:是发动机各部机件的装配基体。它包括气缸盖、气缸体、下曲轴箱(油底壳)。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分。机体的许多部分又分别是其它系统的组成部分。

2、曲柄连杆机构:是发动机借以产生并传递动力的机构,通过它把活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。它包括活塞、活塞销、连杆、带有飞轮的曲轴和气缸体等。

3、配气机构:包括进气门、排气门、气门挺杆和凸轮轴及凸轮轴正时齿轮(由曲轴正时齿轮驱动)等。它的作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排出废气。

4、燃料供给系统:汽油机燃料供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、空气滤清器、化油器、进气管、排气管、排气消音器等。其作用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供入气缸,以备燃烧,并将燃烧生成的废气排出发动机。

5、冷却系统:主要包括水泵、散热器、凤扇、分水管和气缸体以及气缸盖里的水套。其功用是把高热机件的热量散发到大气中去,以保证发动机正常工作。

6、润滑系统:包括机油泵、限压阀、润滑油道、集滤器、机油滤清器和机油散热器等。其功用是将润滑油供给摩擦件,以减少它们之间的摩擦阻力,减轻机件的磨损,并部分地冷却摩擦零件,清洗摩擦表面。

7、起动系统:包括使发动机的起动机构及其附属装置。

折叠 编辑本段 主要对比

折叠 综合比较

无论是汽油发动机还是柴油发动机,它们都属于内燃机,都是燃烧燃料后通过推动气缸内活塞作往返运动来将燃料中的化学能量转换成为驱动车辆前进的机械能量,因此两者的工作原理大体是相同的。

作为日常使用的燃料本身,柴油的能量密度最高,比液化天然气高出近1倍,比汽油高出10%以上。与汽油相比,柴油不易挥发,着火点较高,不易因偶然情况被点燃或发生爆炸。由于两者挥发性和燃点的不同,导致使用这两种燃料的发动机有不同的点火方式。汽油发动机的特点:体积小、重量轻、起动性好。

汽油发动机中,油气混合气进入气缸后,在压缩接近终了时由火花塞点燃。因此,汽油发动机需要一套控制何时让火花塞工作的点火系统,此系统必须精确控制火花塞放电的时刻和火花能量的大小,才能保证汽油机的工作正常,汽油机的燃料供给系和点火系是汽油机上发生故障比例较高的部位。此外,由于汽油的燃点较低,汽油机的压缩比就不能太高,以免油气自燃,因此其热效率和经济性较柴油机为差。

汽油机的优点在于其体积小、重量轻、价格便宜;起动性好,最大功率时的转速高;工作中振动及噪声小,因此,在载客汽车,特别是轿车中,汽油机得到了广泛的应用,特别是在我们国家生产的绝大多数轿车,都是采用汽油发动机作为自己的动力系统。

传统柴油发动机的特点:热效率和经济性较好

柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃燃点,这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此,柴油发动机无需点火系。同时,柴油机的供油系统也相对简单,因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。

由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要,柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机,同时在相同功率的情况下,柴油机的扭矩大,最大功率时的转速低,适合于载货汽车的使用。

但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作粗暴,振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难。

由于上述特点,以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。

小型高速柴油发动机的新发展:排放已经达到欧洲III号的标准

传统上,柴油发动机由于比较笨重,升功率指标不如汽油机(转速较低),噪声、振动较高,炭烟与颗粒(PM)排放比较严重,所以一直以来很少受到轿车的青睐。

折叠 性能比较

在欧洲市场上,柴油发动机正在大行其道,越来越多的被运用在轿车上,许多刚刚开发出的全新车型,都有柴油发动机的版本,这说明柴油发动机以其独特的优势正逐步与汽油发动机在家用轿车领域平分秋色。对汽油发动机和柴油发动机进行一下比较,真正了解柴油发动机和汽油发动机在性能上的区别。

1、动力方面:柴油发动机扭矩大的特点在重载、大负荷、爬坡时有着汽油发动机无法比拟的优势。

2、功率方面:由于柴油抗暴性好,新一代的柴油发动机大多都配备了涡轮增压,更是许多汽油机无法比拟的。

3、环保方面:汽油发动机尾气主要的组成部分是二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳等,在这些污染物中,氮氧化物、碳氢化合物都对大气造成了严重的污染,一氧化碳又是有毒气体;而柴油发动机尾气中含的氮氧化物、二氧化碳、碳颗粒等,相比之下,从污染物数量上讲,柴油发动机排放的污染物要比汽油发动机少,而且避免了碳氢化合物和一氧化碳的排放,其排放的对人有害气体要少很多。只要柴油发动机解决碳颗粒排放问题,它的排放可以全面优于汽油发动机。

4、维修保养方面:由于柴油发动机的构造比较简单,没有点火系统,比较起来有保养简单、维修简便的优点,柴油引擎的寿命可以是汽油引擎的三倍,所以它极度耐用的特点。

5、节油方面:柴油燃料蕴含的能量较高,较少的燃料即可产生较汽油更大的爆炸能量,而且因为引擎压缩比较大,其效率越高,对燃料的消耗约节省,而且柴油引擎的转速较低,喷油的次数也比汽油引擎要少。

6、噪音方面:柴油发动机运转时噪声大是明显的缺点,相比之下,汽油发动机运转时则要温柔了许多,然而新一代柴油直喷发动机已经采用爆震传感器来降低工作噪音;在汽油发动机之间相比,柴油机具有燃油经济性好、尾气中氮氧化合物较低、低速大扭矩等特点,因其出色的环保特性而被欧系车推崇,而对于平顺性、噪声等缺点,在先进汽车工业下,已不是什么难题,当前柴油机性能和工况已经和汽油机相差无几。

折叠 编辑本段 常见故障

折叠 爆震

汽油发动机会产生爆震的现象,分析其产生爆震的现象,要了解其产生的原因,并根据症结进行解决。

汽油发动机的可燃混合气,开始是由高压点燃的。然后,燃烧的火焰以火花塞为中心,向外传播,将燃烧室内的混合气都引燃,这种燃烧过程为正常燃烧。如果在火焰没有到达之前,其余的混合气未被引燃就自行点火,这种燃烧就叫爆震。

爆震在发动机正常运转中是不允许发生的,它将导致发动机气缸体各零部件的磨损加剧、使用寿命缩短,甚至迅速毁坏,还会使发动机动力下降,油耗增加。

产生爆震的现象:

1、爆震会在气缸内突然产生冲击波,向四面冲击,使发动机的活塞、气缸壁、连杆、曲轴等发生强烈的振动,发生不规则的金属敲击声;

2、冷却系温度过高;

3、燃料燃烧不完全,废气中有黑烟;

4、发动机功率下降,油耗增大。

解决方法:

1、减小点火提前角;

2、使用与规定相符牌号(辛烷值)的汽油;

3、清除燃烧室积炭;

4、如果是在汽车上坡发生爆震,应及时换入低速档;

5、汽车起步时,不要过早地换入直接档。

6、在发动机负荷过大发生爆展时,关小节气门,也可起到消减爆震的作用。

折叠 拉缸

拉缸就是在缸套内表面与活塞往复运动接触的区域内,发生有上下刮伤纹迹的现象,一般拉缸现象经常发生在发动机大修后走合期内;有的也发生在正常运行中。在拉缸时,一般在缸套内表面上出现轻度的纹迹状拉痕,较少出现严重的片迹状拉伤现象。拉伤的部位多在垂直活塞销轴线的缸套两侧表面。拉缸的损坏部件多为缸套(内表面)、活塞(外表面)及活塞环(外表接触面)。

出现拉缸损坏的基本原因是,在缸套与活塞摩擦环之间,产生了局部干摩擦。由此,金属表面的微凸体相互接触。在高负荷作用下,微凸体变形,在相互运动中,有大量摩擦热产生,使微凸体熔化并熔合,而又拉开,形成了刮移纹迹和产生了磨屑。金属磨屑被嵌压人活塞表面(没有润滑油把它们冲刷带走),对缸壁产生刮伤。

影响拉缸的因素很多,情况也比较复杂。它主要与发动机的工作(温度和负荷),活塞和缸套间的配合及其匹配材料等状况有密切关系。然而,发动机走合期的磨合状况是影响拉缸的关键。造成拉缸的基本因素有以下三个方面。

1、发动机的活塞与缸套间的温度过高

1)发动机的热负荷过大,使整机温度过高,发动机的最佳热状态是冷却水温保持在75℃-85℃之间,如果发动机热负荷很大,或其冷却效果不佳,发动机温度就会过高,活塞膨胀热变形过大;使缸套与活塞间隙过小,其间难于形成良好的润滑油膜,甚至,由于润滑油在高温下炭化或烧掉,导致活塞环与缸壁粘结,引起突爆和早燃,产生了干摩擦状态,加剧发动机磨损。

2)缸套内表面的精度和光洁度以及形状(锥度和椭圆度)超过规定标准。活塞环的密封作用降低,缸内燃烧气体窜入活塞裙部,使裙部温度过高,润滑情况恶化,产生局部干摩擦现象。

3)活塞在缸套中安装位置偏移而产生偏磨,由于活塞变形,活塞销孔偏移,汽缸搪磨偏歪,连杆变曲或扭曲,曲轴变轴,曲柄销与主轴颈不平行等原因,都会使活塞在汽缸中单边偏靠。这时,活塞环对缸壁的压力相对集中于局部表面,使缸套与活塞环之间的油膜在很大的压力下变得薄,甚至破裂,由此,失去了润滑作用,形成干摩擦而温度剧增。

4)发动机爆燃,发动机工作时,燃料辛烷值过低,点火时间过早,压缩比过高,火花塞过热,燃烧室内积碳严重,都会引起爆燃现象。其结果使缸壁的局部温度迅速提高,使润滑油膜破坏或焦结成粘胶休,将活塞环粘在环槽内,而引起漏气现象。另外,由爆燃引起燃烧气体向缸璧敲击,使缸套易产生干摩擦造成刮伤。

5)缸套内表面润滑不良。由于润滑油不足,油压太低,油质太差等因素,不能保证润滑时带走金属摩擦表面产生的热量,而引起金属高温变形。

6)冷却效果不佳。由于缺水,散热器内部阻塞,缸套外壁及附水垢过多,风扇安装不当,风扇皮带过松,扇风量过小,水泵排量过低等因素,使发动机冷动不良,导致发动机过热,水温和润滑油温过高等弊病。尤其在走合期发生过热现象,易于发生拉缸。

2、活塞环、活塞、缸套三者的材料配合不当

我国生产汽车配件的单位较多,配件质量不稳定,各生产厂家的活塞膨胀系数不同,缸套与活塞环的表面硬度也不一样,这些,都有可能造成拉缸现象,如更换活塞环时,要按标准留足端隙;镀铬缸套不要配装镀铬活塞环,以免引起硬拉缸。

3、装配与工艺问题

1)活塞销装配过紧,易在轴向两端引起拉缸;

2)活塞销挡圈脱出,能引起极严重的拉缸;

3)活塞环切口处理不当,环的切口开口太大,锉口时棱角突出;

4)活塞环端面间隙大;

5)发动机冷起动时转速上升过快,或负荷加上过快。

4、使用方面注意以下几点

1)发动机大修后在走合期内,要严格执行走合期的操作规程和减载、减速等规定;

2)保持正确的点火时间,避免把点火时间调得过早,而使发动机产生突爆和过热;

3)保证足够的符合原厂规定牌号的机油,经常检查机油压力,按走合期的规定更换机油;

4)加足冷却水,并经常检查冷却水量和水温。

总之,防止拉缸问题是一个复杂而细致的工作,首先应抓住温度过高这一关键的问题,其次是配合件的材质和配合尺寸间隙的选择,最后以装配试车工艺来保证。这样,才能减少或不发生拉缸现象。

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