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汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(Gasoline Engine )是以汽油作為燃料,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的的發(fā)動(dòng)機(jī)。由于汽油粘性小,蒸發(fā)快,可以用汽油噴射系統(tǒng)將汽油噴入氣缸,經(jīng)過壓縮達(dá)到一定的溫度和壓力后,用火花塞點(diǎn)燃,使氣體膨脹做功。汽油機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、造價(jià)低廉、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用維修方便。汽油機(jī)在汽車上,特別是小型汽車上大量使用。
目錄
是發(fā)動(dòng)機(jī)各部機(jī)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(nèi)壁共同組成燃燒室的一部分。機(jī)體的許多部分又分別是其它系統(tǒng)的組成部分。
是發(fā)動(dòng)機(jī)借以產(chǎn)生并傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu),通過它把活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而輸出動(dòng)力。它包括活塞、活塞銷、連桿、帶有飛輪的曲軸和氣缸體等。
包括進(jìn)氣門、排氣門、氣門挺桿和凸輪軸及凸輪軸正時(shí)齒輪(由曲軸正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng))等。它的作用是使可燃混合氣及時(shí)充入氣缸并及時(shí)從氣缸排出廢氣。
汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器、化油器、進(jìn)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,并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)。
主要包括水泵、散熱器、鳳扇、分水管和氣缸體以及氣缸蓋里的水套。其功用是把高熱機(jī)件的熱量散發(fā)到大氣中去,以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。
包括機(jī)油泵、限壓閥、潤滑油道、集濾器、機(jī)油濾清器和機(jī)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(jī)件的磨損,并部分地冷卻摩擦零件,清洗摩擦表面。
包括使發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)構(gòu)及其附屬裝置。
由于汽油粘性小,蒸發(fā)快,可以在氣缸外部與空氣形成均勻的混合氣,然后將混合氣吸入氣缸,或用汽油噴射系統(tǒng)將汽油噴入氣缸,使氣體膨脹做功。汽油機(jī)的缺點(diǎn)是熱效率低于柴油機(jī),泊耗較高,點(diǎn)火系統(tǒng)比柴油機(jī)復(fù)雜,可靠性和維修的方便性也不如柴油機(jī)。
由于在相同功率條件下,汽油機(jī)的尺寸與質(zhì)量都較柴油機(jī)小;轉(zhuǎn)矩特性好,啟動(dòng)和加速性能較好,運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲較低,制造成本較低,因而汽油機(jī)的用途很廣,在飛機(jī)、汽車、快艇、賽車、小型農(nóng)機(jī)、園林機(jī)械甚至航模等都大量采用。
發(fā)動(dòng)機(jī)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器,它的轉(zhuǎn)化過程實(shí)際上就是工作循環(huán)的過程,簡單來說就是是通過燃燒氣缸內(nèi)的燃料,產(chǎn)生動(dòng)能,驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的活塞往復(fù)的運(yùn)動(dòng),由此帶動(dòng)連在活塞上的連桿和與連桿相連的曲柄,圍繞曲軸中心作往復(fù)的圓周運(yùn)動(dòng),而輸出動(dòng)力的。
四沖程汽油機(jī)的工作過程是一個(gè)復(fù)雜的過程,它由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個(gè)行程(沖程)組成。
此時(shí),活塞被曲軸帶動(dòng)由上止點(diǎn)向下上止點(diǎn)移動(dòng),同時(shí),進(jìn)氣門開啟,排氣門關(guān)閉。當(dāng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)時(shí),活塞上方的容積增大,氣缸內(nèi)的氣體壓力下降,形成一定的真空度。由于進(jìn)氣門開啟,氣缸與進(jìn)氣管相通,混合氣被吸入氣缸。當(dāng)活塞移動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí),氣缸內(nèi)充滿了新鮮混合氣以及上一個(gè)工作循環(huán)未排出的廢氣。
活塞由下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn),進(jìn)排氣門關(guān)閉。曲軸在飛輪等慣性力的作用下帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),通過連桿推動(dòng)活塞向上移動(dòng),氣缸內(nèi)氣體容積逐漸減小,氣體被壓縮,氣缸內(nèi)的混合氣壓力與溫度隨著升高。
此時(shí),進(jìn)排氣門同時(shí)關(guān)閉,火花塞點(diǎn)火,混合氣劇烈燃燒,氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇上升,高溫、高壓氣體推動(dòng)活塞向下移動(dòng),通過連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的四個(gè)行程中,只有這個(gè)在行程才實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以,這個(gè)行程又稱為作功行程。
此時(shí),排氣門打開,活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn),廢氣隨著活塞的上行,被排出氣缸。由于排氣系統(tǒng)有阻力,且燃燒室也占有一定的容積,所以在排氣終了地,不可能將廢氣排凈,這部分留下來的廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣不僅影響充氣,對(duì)燃燒也有不良影響。
排氣行程結(jié)束時(shí),活塞又回到了上止點(diǎn)。也就完成了一個(gè)工作循環(huán)。隨后,曲軸依靠飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性作用仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn),開始下一個(gè)循環(huán)。如此周而復(fù)始,發(fā)動(dòng)機(jī)就不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)起來。[1]
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生爆震的現(xiàn)象,分析其產(chǎn)生爆震的現(xiàn)象,要了解其產(chǎn)生的原因,并根據(jù)癥結(jié)進(jìn)行解決。
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣,開始是由高壓點(diǎn)燃的。然后,燃燒的火焰以火花塞為中心,向外傳播,將燃燒室內(nèi)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(dá)之前,其余的混合氣未被引燃就自行點(diǎn)火,這種燃燒就叫爆震。
爆震在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中是不允許發(fā)生的,它將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降,油耗增加。
產(chǎn)生爆震的現(xiàn)象:
1、爆震會(huì)在氣缸內(nèi)突然產(chǎn)生沖擊波,向四面沖擊,使發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、氣缸壁、連桿、曲軸等發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng),發(fā)生不規(guī)則的金屬敲擊聲;
2、冷卻系溫度過高;
3、燃料燃燒不*,廢氣中有黑煙;
4、發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降,油耗增大。
解決方法:
1、減小點(diǎn)火提前角;
2、使用與規(guī)定相符牌號(hào)(辛烷值)的汽油;
3、清除燃燒室積炭;
4、如果是在汽車上坡發(fā)生爆震,應(yīng)及時(shí)換入低速檔;
5、汽車起步時(shí),不要過早地?fù)Q入直接檔。
6、在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷過大發(fā)生爆震時(shí),關(guān)小節(jié)氣門,也可起到消減爆震的作用。[2]
拉缸就是在缸套內(nèi)表面與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)接觸的區(qū)域內(nèi),發(fā)生有上下刮傷紋跡的現(xiàn)象,一般拉缸現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)大修后走合期內(nèi);有的也發(fā)生在正常運(yùn)行中。在拉缸時(shí),一般在缸套內(nèi)表面上出現(xiàn)輕度的紋跡狀拉痕,較少出現(xiàn)嚴(yán)重的片跡狀拉傷現(xiàn)象。拉傷的部位多在垂直活塞銷軸線的缸套兩側(cè)表面。拉缸的損壞部件多為缸套(內(nèi)表面)、活塞(外表面)及活塞環(huán)(外表接觸面)。
出現(xiàn)拉缸損壞的基本原因是,在缸套與活塞摩擦環(huán)之間,產(chǎn)生了局部干摩擦。由此,金屬表面的微凸體相互接觸。在高負(fù)荷作用下,微凸體變形,在相互運(yùn)動(dòng)中,有大量摩擦熱產(chǎn)生,使微凸體熔化并熔合,而又拉開,形成了刮移紋跡和產(chǎn)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(duì)缸壁產(chǎn)生刮傷。
影響拉缸的因素很多,情況也比較復(fù)雜。它主要與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作(溫度和負(fù)荷),活塞和缸套間的配合及其匹配材料等狀況有密切關(guān)系。然而,發(fā)動(dòng)機(jī)走合期的磨合狀況是影響拉缸的關(guān)鍵。造成拉缸的基本因素有以下三個(gè)方面。
1、發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞與缸套間的溫度過高
1)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷過大,使整機(jī)溫度過高,發(fā)動(dòng)機(jī)的佳熱狀態(tài)是冷卻水溫保持在75℃-85℃之間,如果發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷很大,或其冷卻效果不佳,發(fā)動(dòng)機(jī)溫度就會(huì)過高,活塞膨脹熱變形過大;使缸套與活塞間隙過小,其間難于形成良好的潤滑油膜,甚至,由于潤滑油在高溫下炭化或燒掉,導(dǎo)致活塞環(huán)與缸壁粘結(jié),引起突爆和早燃,產(chǎn)生了干摩擦狀態(tài),加劇發(fā)動(dòng)機(jī)磨損。
2)缸套內(nèi)表面的精度和光潔度以及形狀(錐度和橢圓度)超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)?;钊h(huán)的密封作用降低,缸內(nèi)燃燒氣體竄入活塞裙部,使裙部溫度過高,潤滑情況惡化,產(chǎn)生局部干摩擦現(xiàn)象。
3)活塞在缸套中安裝位置偏移而產(chǎn)生偏磨,由于活塞變形,活塞銷孔偏移,汽缸搪磨偏歪,連桿變曲或扭曲,曲軸變軸,曲柄銷與主軸頸不平行等原因,都會(huì)使活塞在汽缸中單邊偏靠。這時(shí),活塞環(huán)對(duì)缸壁的壓力相對(duì)集中于局部表面,使缸套與活塞環(huán)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(fā)動(dòng)機(jī)爆燃,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),燃料辛烷值過低,點(diǎn)火時(shí)間過早,壓縮比過高,火花塞過熱,燃燒室內(nèi)積碳嚴(yán)重,都會(huì)引起爆燃現(xiàn)象。其結(jié)果使缸壁的局部溫度迅速提高,使?jié)櫥湍て茐幕蚪菇Y(jié)成粘膠休,將活塞環(huán)粘在環(huán)槽內(nèi),而引起漏氣現(xiàn)象。另外,由爆燃引起燃燒氣體向缸璧敲擊,使缸套易產(chǎn)生干摩擦造成刮傷。
5)缸套內(nèi)表面潤滑不良。由于潤滑油不足,油壓太低,油質(zhì)太差等因素,不能保證潤滑時(shí)帶走金屬摩擦表面產(chǎn)生的熱量,而引起金屬高溫變形。
6)冷卻效果不佳。由于缺水,散熱器內(nèi)部阻塞,缸套外壁及附水垢過多,風(fēng)扇安裝不當(dāng),風(fēng)扇皮帶過松,扇風(fēng)量過小,水泵排量過低等因素,使發(fā)動(dòng)機(jī)冷動(dòng)不良,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱,水溫和潤滑油溫過高等弊病。尤其在走合期發(fā)生過熱現(xiàn)象,易于發(fā)生拉缸。
2、活塞環(huán)、活塞、缸套三者的材料配合不當(dāng)
我國生產(chǎn)汽車配件的單位較多,配件質(zhì)量不穩(wěn)定,各生產(chǎn)廠家的活塞膨脹系數(shù)不同,缸套與活塞環(huán)的表面硬度也不一樣,這些,都有可能造成拉缸現(xiàn)象,如更換活塞環(huán)時(shí),要按標(biāo)準(zhǔn)留足端隙;鍍鉻缸套不要配裝鍍鉻活塞環(huán),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(yán)重的拉缸;
3)活塞環(huán)切口處理不當(dāng),環(huán)的切口開口太大,銼口時(shí)棱角突出;
4)活塞環(huán)端面間隙大;
5)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速上升過快,或負(fù)荷加上過快。
4、使用方面注意以下幾點(diǎn)
1)發(fā)動(dòng)機(jī)大修后在走合期內(nèi),要嚴(yán)格執(zhí)行走合期的操作規(guī)程和減載、減速等規(guī)定;
2)保持正確的點(diǎn)火時(shí)間,避免把點(diǎn)火時(shí)間調(diào)得過早,而使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生突爆和過熱;
3)保證足夠的符合原廠規(guī)定牌號(hào)的機(jī)油,經(jīng)常檢查機(jī)油壓力,按走合期的規(guī)定更換機(jī)油;
4)加足冷卻水,并經(jīng)常檢查冷卻水量和水溫。
總之,防止拉缸問題是一個(gè)復(fù)雜而細(xì)致的工作,首先應(yīng)抓住溫度過高這一關(guān)鍵的問題,其次是配合件的材質(zhì)和配合尺寸間隙的選擇,后以裝配試車工藝來保證。這樣,才能減少或不發(fā)生拉缸現(xiàn)象。
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