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汽油机

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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。


    1结构


    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。


    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。


    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。


    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。


    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。


    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。


    起动系统


      包括使发动机的起动机构及其附属装置。


    2特点


      由于汽油粘性小,蒸发快,可以在气缸外部与空气形成均匀的混合气,然后将混合气吸入气缸,或用汽油喷射系统将汽油喷入气缸,使气体膨胀做功。汽油机的缺点是热效率低于柴油机,泊耗较高,点火系统比柴油机复杂,可靠性和维修的方便性也不如柴油机。


    3应用


      由于在相同功率条件下,汽油机的尺寸与质量都较柴油机小;转矩特性好,启动和加速性能较好,运转噪声较低,制造成本较低,因而汽油机的用途很广,在飞机、汽车、快艇、赛车、小型千赢国际城、园林机械甚至航模等都大量采用。


    4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。


    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。


    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。


    作功行程


      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。


    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。[1]


    5常见故障


    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震时,关小节气门,也可起到消减爆震的作用。[2]


    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,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。

    参考资料

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