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ABS與汽車制動系統 汽車的制動性也是汽車的主要性能之一。自從汽車誕生之日起,汽車的制動性就顯得至關重要;並且隨著汽車技術的發展和汽車行駛車速的提高,其重要性也顯得越來越明顯。制動性直接關繫到交通安全,重大交通事故往往與制動距離太長、緊急制動時發生側滑等情況有關。所以,汽車的制動性是汽車行駛的重要保障。 汽車的制動性及其評價指標 汽車行駛時能在短距離內停車並且維持行駛方向穩定性和在下長坡時能維持一定車速的能力,以及汽車在一定坡道上能長時間停車不動的駐車制動器性能稱為汽車的制動性。 汽車的制動性主要由制動效能、制動效能的恆定性和制動時汽車的方向穩定性三方面來評價。 一、提高汽車安全性的制動控制系統 有汽車參與的交通事故中,事故的預防、事故的迴避、乘客保護等安全領域與汽車的運動性能有密切的關系。事故預防中起主要作用的是駕駛員,事故發生瞬間對乘客保護主要是汽車的被動安全設備起作用,而事故的迴避則與汽車的制動控制系統有緊密的關系。在事故預防環節中人和環境的作用是主要的,在事故迴避環節中車的作用是主要的。在汽車中,提高安全性的制動控制系統除了ABS、TCS、ESP(VSC、VDS)等,另外還有BAS(Brake Assist System,制動器輔助系統)。制動輔助系統BAS是當緊急剎車時,根據踩的速度、力度,制動系統自動感知而輸出更強的制動力。它的工作原理是,令剎車泵里的真空量增加,使你一腳踩下去,制動力度大大提高,從而提高了駕駛安全性。即使車子已經熄火了,它還會使剎車制動能力保持一段時間。它的功能是在緊急制動時,提供一個附加的制動力來幫助沒能及時形成較大制動力的駕駛員,制動助力加快制動踏板的移動;當司機施加在制動踏板上的制動力不太大時,增加制動力,使車輛的緊急制動性能最佳。有關調查顯示,約有90%的汽車駕駛員緊急情況剎車時缺乏果斷,而BAS則能從駕駛員踩下制動踏板的速度,探測車輛行駛情況。緊急情況下,當駕駛員迅速踩下制動踏板力度不足時,BAS便會啟動,並在不足1秒的時間內把制動力增至最大,從而縮短緊急制動剎車距離。 ABS雖然能夠縮短剎車距離,但如果駕駛員採用點剎時,車輪往往不會抱死,ABS沒有機會發揮作用。而制動輔助BAS,則讓現有的ABS具有一定的智能。當駕駛者迅速用力踩下剎車踏板時,BAS就會判斷車輛正在緊急剎車,從而啟動ABS,迅速增大制動力。 二、 ABS系統的保養與正確使用 ABS(防抱死制動系統)作為一種主動安全裝置,在現代汽車上運用已經很廣泛了。由於其在制動過程中的控制方式及工作過程與以往普通的制動系統有所區別,因此在使用保養方面也與傳統的制動系統有所不同,否則會引發ABS系統故障。總結多年的維修經驗,筆者認為車主在使用裝有ABS系統的汽車時要做到「四要」、「四不要」。 四要 (1)要始終將腳踩住制動踏板不放鬆。這樣才能保證足夠和連續的制動力,使ABS有效地發揮作用。 (2)要保持足夠的制動距離。當在良好路面上行駛時,至少要保證離前面的車輛有3s的制動時間;在不好的路面上行駛,要留給制動更長一些的時間。 (3)要事先練習使用ABS,這樣才能使自己對ABS工作時的制動踏板振顫有準備和適應能力。 (4)要事先閱讀汽車駕駛員手冊。這樣才能進一步理解各種操作。 四不要 (1)不要在駕駛裝有ABS的汽車時比沒有裝ABS的汽車更隨意。有些車主認為汽車裝有ABS後,安全性加大,因此在駕駛中思想就會放鬆,為事故埋下隱患。 (2)不要反復踩制動踏板。在駕駛有ABS的車時,反復踩制動踏板會使ABS的工作時斷時續,導致制動效能降低和制動距離增加。實際上,ABS本身會以更高速率自動增減制動力,並提供有效的方向控制能力。 (3)不要忘記控制轉向盤。在制動時,ABS系統為駕駛者提供了可靠的方向控制能力,但它本身並不能自動完成汽車的轉向操作。在出現意外狀況時,還得需要人來完成轉向控制。 (4)不要在制動過程中,被ABS的正常液壓工作雜訊和制動踏板振顫嚇住。這種聲音和振顫都是正常的,且可讓駕駛者由此而感知ABS在工作。
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關於汽車發動機的探討
學生姓名: X X 學號:xxxxxxxxxxx
入學時間: 2004 年 9 月
指導老師: x x 職稱: 講師
學 校: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
目 錄
第一節 發動機的分類……………………………………………3
第二節 發動機的總體構造………………………………………4
第三節 四沖程發動機的工作原理………………………………6
第四節 二沖程發動機的工作原理………………………………10
第五節 發動機的主要性能指標與特性…………………………13
致謝…………………………………………………………………16
參考文獻……………………………………………………………17
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關於汽車發動機的探討
內容提要:目前汽車普遍採用的是往復活塞式內燃機,發動機是汽車的心臟,它以其熱效率高、結構緊湊、機動性強、運動維護簡便的優點著稱於世。本文針對發動機作出詳細的講解,包括發動機的分類、發動機的結構、發動機的工作原理,並據此分析汽車發動機的性能及主要指標。
關鍵詞:汽油機 柴油機 二沖程 四沖程 性能指標 特性
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第一節 發動機的分類
發動機是將自然界某種能量直接轉換為機械能並拖動某些機械進行工作的機器。將熱能轉化為機械能的發動機,稱為熱力發動機(簡稱熱機),其中的熱能是由燃料燃燒所產生的。內燃機是熱力發動機的一種,其特點是液體或氣體燃料和空氣混合後直接輸入機器內部燃燒而產生熱能,然後再轉變成機械能。另一種熱機是外燃機,如蒸汽機、汽輪機或燃氣輪機等,其特點是燃料在機器外部燃燒以加熱水,產生高溫、高壓的水蒸氣,輸送至機器內部,使所含的熱能轉變為機械能。
內燃機與外燃機相比,具有熱效率高、體積小、質量小、便於移動、起動性能好等優點,因此廣泛應用於飛機、船舶以及汽車、拖拉機、坦克等各種車輛上。但是內燃機一般要求使用石油燃料,且排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。為解決能源與大氣污染的問題,目前國內外正致力於排氣凈化以及其他新能源發動機的研究開發工作。
根據車用內燃機將熱能轉化為機械能的主要構件形式的不同,可分為活塞式內燃機和燃氣輪機兩大類。前者又可按活塞運動方式不同分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。往復活塞式內燃機在汽車上應用最廣泛,是本文的主要討論對象。汽車發動機(指汽車用活塞式內燃機)可以根據不同的特徵分類:
(1)按著火方式分類 可分為壓燃式與點燃式發動機。壓燃式發動機為壓縮氣缸內的空氣或可燃混合氣,產生高溫,引起燃料著火的內燃機;點燃式發動機是將壓縮氣缸內的可燃混合氣,用點火器點火燃燒的內燃機。
(2)按使用燃料種類分類可分為汽油機、柴油機、氣體燃料發動機、煤氣機、液化石油氣發動機及多種燃料發動機等。
(3)按冷卻方式分類可分為水冷式、風冷式發動機。以水或冷卻液為冷卻介質的稱作水冷式發動機;以空氣為冷卻介質的稱作風冷式發動機。
(4)按進氣狀態分類可分為非增壓(或自然吸氣)和增壓發動機。非增壓發動機為進入氣缸前的空氣或可燃混合氣未經壓氣機壓縮的發動機,僅帶掃氣泵而不帶增壓器的二沖程發動機亦屬此類;增壓發動機為進入氣缸前的空氣或可燃混合氣已經在壓氣機內壓縮,藉以增大充量密度的發動機。
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(5)按沖程數分類 可分為二沖程和四沖程發動機。在發動機內,每一次將熱能轉變為機械能,都必須經過吸人新鮮充量(空氣或可燃混合氣)、壓縮(當新鮮充量為空氣時還要輸入燃料),使之發火燃燒而膨脹作功,然後將生成的廢氣排出氣缸這樣一系列連續過程,稱為一個工作循環。對於往復活塞式發動機,可以根據每一工作循環所需活塞行程數來分類。凡活塞往復四個單程(或曲軸旋轉兩轉)完成一個工作循環的稱為四沖程發動機;活塞往復兩個單程(或曲軸旋轉一轉)完成一個工作循環的稱為二沖程發動機。
(6)按氣缸數及布置分類僅有一個氣缸的稱為單缸發動機,有兩個以上氣缸的稱為多缸發動機;根據氣缸中心線與水平面垂直、呈一定角度和平行的發動機,分別稱為立式、斜置式與卧式發動機;多缸發動機根據氣缸間的排列方式可分為直列式(氣缸呈一列布置)、對置式(氣缸呈兩列布置,且兩列氣缸之間的中心線呈180。)和V形(氣缸呈曲列布首,且兩列氣缸之問夾角為V形)等發動機。
第二節 發動機的總體構造
發動機是一部由許多機構和系統組成的復雜機器。現代汽車發動機的結構形式很多,即使是同一類型的發動機,其具體構造也是各種各樣的。我們可以通過一些典型汽車發動機的結構實例來分析發動機的總體構造。
下面以CA1014系列輕型貨車用的CA488Q型汽油發動機為例,介紹四沖程剮機的一般構造(圖1-1)。
(1) 機體組 CA488Q型發動機的機體組包括氣缸蓋14、氣缸體7及油底殼37。有的發動機將氣缸體分鑄成上下兩部分,上部稱為氣缸體,下部稱為曲軸箱。機體組的作用足作為發動機各機構、各系統的裝配基體,而且其本身的許多部分又分別是曲柄連桿機構、配氣機構、供給系統、冷卻系統和潤滑系統的組成部分。氣缸蓋和氣缸體的內壁共同組成燃燒室的一部分,是承受高溫、高壓的機件。在進行結構分析時,常把機體組列入曲柄連桿機構。
(2) 曲柄連桿機構 曲柄連桿機構包括活塞13、連桿10、帶有飛輪28的曲軸5等。它是將活塞的直線往復運動變為曲軸的旋轉運動並輸出動力的機構。
(3) 配氣機構 配氣機構包括進氣門19、排氣門15、搖臂45、氣門間隙調節器46、凸輪軸25以及凸輪軸定時帶輪20(由曲軸定時帶輪6驅動)等。其作用是使可燃混合氣及時充入氣缸並及時從氣缸排除廢氣。
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圖2-1 解放CA488Q型汽油機的構造
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(4) 供給系統 供給系統包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器38、空氣濾清器、進氣管39、排氣管53、排氣消聲器等。其作用是把汽油和空氣混合為成分合適的可燃混合氣供入氣缸,以供燃燒,並將燃燒生成的廢氣排出發動機。
(5) 點火系統 點火系統的功用是保證按規定時刻及時點燃氣缸中被壓縮的混合氣。其中包括供給低壓電流的蓄電池和發電機以及分電器、點火線圈與火花塞等。
(6) 冷卻系統 冷卻系統主要包括水泵、散熱器、風扇22、分水管以及氣缸體和氣缸蓋里鑄出的空腔——水套等。其功用是把受熱機件的熱量散到大氣中去,以保證發動機正常工作。
(7) 潤滑系統 潤滑系統包括機油泵50、機油集濾器51、限壓閥、潤滑油道、機油濾清器等,其功用是將潤滑油供給作相對運動的零件,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。
(8) 起動系統 包括起動機及其附屬裝置,用以使靜止的發動機起動並轉入自行運轉。
車用汽油機一般都由上述兩個機構和五個系統組成。
第三節 四程發動機的工作原理
一、四沖程汽油機工作原理
現代汽油發動機的構造如圖3-1所示。氣缸內裝有活塞10,活塞通過活塞銷、連桿11與曲軸12相連接。活塞存氣缸內作往復運動,通過連桿推動 曲軸轉動。為了吸入新鮮充量和排除廢氣,設有進、排氣系統等。
圖3-2所示為發動機示意圖。活塞往復運動時,其頂面從一個方向轉為相反方向的轉變點的位置稱為止點。活塞頂面離曲軸中心線最遠時的止點,稱為上止點(TDC——Top Dead Center);活塞頂面離曲軸中心線最近時的止點稱為下止點(BDC——Bottom Dead Centel),活塞運行的上、下兩個止點之間的距離s稱為活塞行程。曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的垂直距離月稱為曲柄半徑。對於氣缸中心線與曲軸中心線相交的發動機,活塞行程5等於曲柄半徑R的兩倍。
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四沖程發動機的工作循環包括四個活塞行程:進氣行程、壓縮沖程、作功行程、和排氣行程。
(1) 進氣行程 汽油機將空氣與燃料先在氣缸的外部的化油器中、節氣門體處或進氣道內進行混合,形成可燃混合氣後被吸入氣缸。
進氣過程中進氣門開啟,節氣門關閉。隨著活塞從上止點向下止點移動,活塞上方的氣缸容積變大,從氣缸內的壓力將到大氣壓以下,即在氣缸內形成真空度。這樣可眼燃混合氣便經進氣門被吸入氣缸。由於進氣系統的阻力,進氣終了時氣缸內的氣體壓力約為0.075~0.09Mpa。
(2) 壓縮行程 為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒,以產生較大的壓力,從而使發動機發出較大功率,必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮,使其容積縮小,密度加大,溫度升高,故需要有壓縮過程。在這個過程中,進、排氣門全部關閉,曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程,稱為壓縮行程。活塞到達上止點時壓縮終了,此時,混合氣被壓縮到活塞上方很小的空間,即燃燒室中。可燃混合氣壓力升高到0.6~1.2MPa,溫度可達600~700K。
壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮後的最小容積之比稱為壓縮比。
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現代汽油發動機的壓縮比一般為6~9(轎車有的達到9~11)。如一汽一大眾捷達轎車EA827型1.6L發動機的壓縮比為8.5,而EA113型1.6L發動機的壓縮比為9.3。
壓縮比越大,在壓縮終了時混合氣壓力和溫度越高,燃燒速度增快,因而發動機發出的功率增大,熱效率提高,經濟性越好。但壓縮比過大時,不僅不能進一步改善燃燒情況,反而會出現爆燃和表面點火等不正常的燃燒現象。爆燃是由於氣體壓力和溫度過高,在燃燒室內離點燃中心較遠處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不正常燃燒。爆燃時,火焰以極高的速率傳播,溫度和壓力急劇升高,形成壓力波,以聲速向前推進。當這種壓力波撞擊燃燒室壁而時就發出尖銳的敲缸聲。同時,還會引起發動機過熱,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良後果。嚴重爆燃時,甚至造成氣門燒毀、軸瓦破裂、活塞燒頂、火花塞絕緣體擊穿等機件損壞現象。表面點火是由於燃燒室內熾熱表面(如排氣門頭,火花塞電極,積炭)點燃混合氣產生的另一種不正常燃燒現象。表面點火發生時,也伴有強烈的敲擊聲(較沉悶),產生的高壓會使發動機機件承受的機械負荷增加,壽命降低。因此,在提高發動機壓縮比的同時,必須注意防止爆燃和表面點火的發生。此外,發動機壓縮比的提高還受到排氣污染法規的限制。
(3) 作功行程 在這個行程中,進、排氣門仍舊關閉。當活塞接近上止點時,裝在氣缸體(或氣缸蓋)上的火化塞即發出電火花,點燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣燃燒後,放出大量的熱能,其壓力和溫度迅速增加,所能達到的最高壓力p,約為3~5MPa,相應溫度則為2200~2800K。高溫、高壓燃氣推動活塞從上止點向F止點運動,通過連桿使曲軸旋轉並輸出機械能。它除了用於維持發動機本身繼續運轉而外,其餘即用於對外作功。
(4) 排氣行程 可燃混合氣燃燒後生成的廢氣,必須從氣缸中排除,以便進行下一個工作循環。
當膨脹接近終了時,排氣門丌啟,靠廢氣的壓力進行自由排氣,活塞到達下止點後再向上止點移動時,繼續將廢氣強制排到大氣中。活塞到上止點附近時,排氣行程結束。
由於燃燒室佔有一定的容積,因此在排氣終了時,不可能將廢氣排盡,這一
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部分留下的廢氣稱為殘余廢氣。
綜上所述,四沖程汽油機經過進氣、壓縮、燃燒作功、排氣四個行程,完成一個工作循環。這期問活塞在上、下止點問往復移動了四個行程,曲軸旋轉了兩周。
二、四沖程柴油機工作原理
現代柴油發動機的構造如圖3-3所示。
四沖程柴油機(壓燃式發動機)的每個工作循環也經歷進氣、壓縮、作功、排氣四個行程。但由於柴油機的燃料是柴油,其粘度比汽油大,而其自燃溫度卻較汽油低,故可燃混合氣的形成及著火方式都與汽油機不同。
柴油機在進氣行程吸人的是純空氣。存壓縮行程接近終了時,柴油機噴油泵將油壓提高到10MPa以上,通過噴油器噴人氣缸,在很短時間內與壓縮後的高溫空氣混合,形成可燃混合氣。因此,這種發動機的可燃混合氣是在氣缸內部形成的。
由於柴油機的壓縮比高(一般為16~22),所以壓縮終了時氣缸內的空氣壓力可達3.5~4.5MPa,同時溫度高達750~1000K,大大超過柴油的自燃溫度。因此,柴油噴入氣缸後,在很短時間內與空氣混合便立即自行發火燃燒。氣缸內氣壓急劇上升到6~9MPa,溫度也升到2000~2500K。在高壓氣體推動下,活塞向下運動並帶動帥軸旋轉而作功。廢氣同樣經排氣管排人大氣中。
柴油機與汽油機比較,各有特點。汽油機具有轉速高(目前轎車汽油機最高
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轉速達5000~6000r/min,貨車汽油機轉速達4000r/min左右)、質量小、工作雜訊小、起動容易、製造和維修費用低等特點,故存轎車和輕型貨車及越野車上得到廣泛的應用;其不足之處是燃油消耗率高,燃油經濟性差。柴油機因壓縮比高,燃油消耗率平均比汽油機低20%~30%左右,且柴油價格較低,所以燃油經濟性好。一般裝載質量為5t以上的貨車大都採用柴油機;其缺點是轉速較汽油機低(一般最高轉速在2500~3000r/min左右)、質量大、製造和維修費用高(因為噴油泵和噴油器加工精度要求高)。但目前柴油機的這些缺點正在逐漸得到克服,其應用范圍正在向中、輕型貨車擴展。國外有的轎車也採用柴油機,其最高轉速可達5000r/min。
由此可見,四沖程發動機在一個工作循環的四個活塞行程中,只有一個行程是作功的,其餘三個行程則是作功的輔助行程。因此,在單缸發動機內,曲軸每轉兩周中只有半周是由於膨脹氣體的作用使曲軸旋轉,其餘一周半則依靠飛輪慣性維持轉動。顯然,作功行程時.曲軸的轉速比其他三個行程內的曲軸轉速要高,所以曲軸轉速是不均勻的,因而發動機運轉就不平穩。為了解決這個問題,飛輪必須做成具有很大的轉動慣量,而這樣做將使整個發動機質量和尺寸增加。顯然,單缸發動機工作振動大。採用多缸發動機可以彌補上述缺點。因此,現在汽車上基本不用單缸發動機。用得最多的是4缸、6缸、8缸發動機。
在多缸四沖程發動機的每一個氣缸內,所有的工作過程是相同的,並按上述次序進行,但所有氣缸的作功行程並不同時發生。例如,在4氣缸發動機內,曲軸每轉半周便有一個氣缸在作功;在8缸發動機內,曲軸每轉1/4周便有一個作功行程。氣缸數越多,發動機的工作越平穩。但發動機氣缸數增多,一般將使其結構復雜,尺寸及質量增加。
第四節 二沖程發動機的工作原理
一、二沖程汽油機工作原理
二沖程發動機的工作循環是在兩個活塞行程內,即曲軸旋轉一周的時間完成的。發動機氣缸上有三個孔,這三個孔可分別在一定的時刻為活塞所關閉。進氣孔與化油器相連通,可燃混合氣經進氣孔流入曲軸箱,繼而可經掃氣孔進入氣缸內,而廢氣則可經過與排氣管連通的排氣孔被排出。
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活塞向上移動,到活塞將三孔都關閉時,開始壓縮在上一循環即已吸入缸
內的可燃混合氣,同時在活塞下面的曲軸箱內形成真空度(這種發動機的曲軸箱必須足密封的)。當活塞繼續上行時,進氣孔開啟,在大氣壓力作用下,可燃混合氣便自化油器流入曲軸箱。活塞接近上止點時,火花塞發出電火花,點燃被壓縮的混合氣。高溫、高壓氣體膨脹迫使活塞向下移動。進氣孔逐漸被關閉,流人曲軸箱的混合氣則因活塞的下移而被預先壓縮。當活塞接近下止點時,排氣孔開啟,廢氣經過排氣孔、排氣管、消聲器流到大氣中。受到預壓的新鮮混合氣便自曲軸箱經掃氣孔流入缸內,並掃除廢氣。廢氣從氣缸內被新鮮混合氣掃除並取代的過程,稱為氣缸的換氣過程。
由上述可知,在二沖程發動機內,一個工作循環所包含的兩個行程是:
(1) 第一行程 活塞自下止點向上移動,事先已充入活塞上方氣缸內的混合氣被壓縮,新的可燃混合氣又自化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內。
(2) 第二行程 活塞自上止點向下移動,活塞上方進行著作功過程和換氣過程,而活塞下方則進行可燃混合氣的預壓縮。
為了防止新鮮混合氣大量與廢氣混合並隨廢氣一起排出氣缸而造成浪費,活塞頂做成特殊的形狀,使新鮮混合氣的氣流被引向上部。這樣還可以利用新鮮混合氣來掃除廢氣,使排氣更為徹底。但是在二沖程發動機中,要完全避免可燃混合氣的損失是很困難的。
圖4-1為二沖程發動機示功圖。它的工作循環如下:
活塞由下止點向上止點運動,當將排氣孔(a點)關閉時,壓縮過程開始。到上止點前開始點火燃燒,缸內壓力迅速增高,叮段即燃燒過程。接著活塞下行膨脹作功,一直到6點,排氣孔被打開,開始排氣。此時,缸內壓力較高,一般為0.3~0.6MPa,
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故廢氣以聲速從缸內排出,壓力迅速下降。當活塞繼續下移將換氣孔打開,曲軸箱內的新鮮可燃混合氣進入氣缸。這段時問里的排氣稱為自由排氣。排氣一直延續到活塞下行到下止點後再向上將排氣孔關閉為止。示功圖bda曲線為二沖程發動機的換氣過程,大約佔130度~150度曲軸轉角。接著活塞繼續向上,便重復壓縮過程,進行新的循環。
二沖程化油器式發動機與四沖程化油器式發動機相比較,其主要優點如下:
1)曲軸每轉—周就有一個作功行程,因此,當二沖程發動機的工作容積和轉速與四沖程發動機相同時,在理論上它的功率應等於四沖程發動機的2倍。
2)由於發生作功過程的頻率較高,故二沖程發動機的運轉比較均勻平穩。
3)由於沒有專門的換氣機構,所以其構造較簡單,質量也比較小。
4)使用方便。因為附屬機構少,所以易受磨損和經常需要修里理的運動部件數量也比較少。
由於構造上的原因,二沖程發動機的最大缺點是不易將廢氣自氣缸內排除得較干凈,並且在換氣時減少了有效工作行程。因此,在同樣的工作容積和曲軸轉速下,二沖程發動機的功率並不等於四沖程發動機的2倍,只等於1.5~1.6倍;而且在換氣時有一部分新鮮可燃混合氣隨同廢氣排出,因此二沖程發動機不如四沖程發動機經濟。
由於上述缺點,二沖程化油器式發動機存汽車上較少被採用。但這種發動機的製造費用低廉,構造簡單,質量小,所以在摩托車上廣泛應用。二沖程發動機可以通過減少掃氣損失來改善燃油經濟性差的缺點,因此電控噴射的二沖程發動機在汽車上得到了發展。
二、二沖程柴油機工作原理
二沖程柴油機的工作過程和二沖程化油器式發動機的工作過程相似。所不同的是進入柴油機氣缸的不是可燃混合氣,而是純空氣。
空氣由掃氣泵提高壓力以後,經過裝在氣缸外部的空氣室和氣缸壁(或氣缸套)上的許多小孔進入氣缸內,廢氣經由氣缸蓋上的排氣門排出。
在第一行程中,活塞自下止點向上止點移動。行程開始前不久,進氣孔和排
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氣門均已開啟,利用自掃氣泵流出的空氣(壓力約為0.12~0.14MPa)使氣缸換氣。當活塞繼續向上移動,進氣孔被遮蓋,排氣門也被關閉,空氣受到壓縮。當活塞接近上止點時,氣缸內的壓力增到3MPa,溫度約升至850~1000K,燃油在高壓(約17~20Mpa)下噴入氣缸內,致使燃油自行著火燃燒,使氣缸內壓力增高。
在第二行程中,活塞受燃燒氣體膨脹作用自上止點向下止點移動而作功。活寒卜行2/3行程時排氣門開啟,排出廢氣,此後氣缸內壓力降低,進氣孔開啟,進行換氣。換氣一直繼續到活塞向上移動1/3行程的距離,直到進氣孔完全被遮蓋為止。
這種形式的發動機稱為氣門—窗孔直流掃氣柴油機。與四沖程柴油機比較,二沖程柴油機的優缺點與上面討論二沖程汽油機時所指出的優缺點基本相同,但由於二沖程柴油機用純空氣掃除廢氣,沒有燃料損失,故經濟件較高。
第五節 發動機的主要性能指標與特性
發動機的主要性能指標有動力性能指標(有效轉矩、有效功率、轉速等)、經濟性能指標(燃油消耗率)和運轉性能指標(排氣品質、雜訊和起動性能等)。
一、動力性能指標
(1)有效轉矩
發動機通過飛輪對外輸出的平均轉矩稱為有效轉矩。有效轉矩與外界施加於發動機曲軸上的阻力矩相平衡。
(2)有效功率
發動機通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率。它等於有效轉矩與曲軸角速度的乘積。
發動機曲軸轉速的高低,關繫到單位時間內作功次數的多少或發動機有效功率的大小,即發動機的有效功率隨曲軸轉速的不同而改變。因此,在說明發動機有效功率的大小時,必須同時指明其相應的轉速。在發動機產品標牌上規定的功率及其相應的轉速分別稱作標定功率和標定轉速。發動機在標定功率和標定轉速下的工作狀況,稱為標定工況。標定功率是發動機所能發出的最大功率,它是根據發動機用途而制定的有效功率最大使用限度。同一種型號的發動機,當其用途不同時,其標定功率值並不相同。按照汽車發動機可靠性試驗方法的規定,汽車
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發動機應能在標定工況下連續運行300~1000h。
二、經濟性能指標
發動機每發出1 kw有效功率,在1h內所消耗的燃油質量(以g為單位),稱為燃油消耗率。
發動機的性能是隨著許多因素而變化的,其變化規律稱為發動機特性。
三、運轉性能指標
發動機的運轉性能指標主要指排氣品質、雜訊、起動性能等。由於這些性能不僅與使用者利益相關,更關繫到人類的健康,因此必須指定共同遵守的統一標准,並給予嚴格控制。
(1)排氣品質
發動機的排氣中含有對人體有害的物質,它對大氣的污染已形成公害。為此,各國採取了許多對策,並制定相應的控製法規。發動機排出的有害排放物,主要有氮氧化合物,碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)等以及排氣顆粒。
(2)雜訊
雜訊會刺激神經,使人心情煩躁,反應遲鈍,甚至造成耳聾,誘發高血壓和神經系統的疾病,因此,也必須用法規形式進行限制。汽車是城市中主要的雜訊源之一,發動機又是汽車的主要雜訊源,故必須給予控制。在我國制定的汽車加速行駛車外雜訊限值標准(GBl495--2002)中,對不同分類的汽車以及同一分類中不同總質量及發動機不同額定功率的汽車,詳細制定了雜訊限值。
(3)起動性能
起動性能好的發動機在一定溫度下能可靠地發動,起動迅速,起動消耗的功率小,起動期磨損少。發動機起動性能的好壞除與發動機結構有關外,還與發動機工作過程相聯系,它直接影響汽車機動性、操作者的安全和勞動強度。我國標准規定,不採用特殊的低溫起動措施,汽油機在-10℃、柴油機在-5℃以下的氣溫條件下起動發動機時,15s以內發動機要能自行運轉。
四、發動機的速度特性
當燃料供給調節機構位置固定不變時,發動機性能參數(有效轉矩、功率、燃油消耗率等)隨轉速改變而變化的曲線,稱為速度特性曲線。
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如果改變燃料供給調節機構的位置又可得到另外一組特性曲線,則當燃料供給調節機構位置達到最大時,所得到的是總功率特性,也稱發動機外特性;而把燃料供給調節機構其他位置下得到的特性稱為部分速度特性。
外特性曲線下標出的發動機最大功率和最大有效轉矩及其相應的轉速,是表示發動機性能的重要指標。要聯系汽車使用條件,諸如道路情況所要求克服的阻力數值、最高車速等,來分析發動機外特性曲線是否符合要求。
五、發動機工作狀況
發動機運轉狀態或工作狀態(簡稱發動機工況)常以功率和轉速來表徵,有時也用負荷與轉速來表徵。
發動機負荷是指發動機驅動從動機械所耗費的功率或有效轉矩的大小;也可表述為發動機在某一轉速下的負荷,就是當時發動機發出的功率與同一轉速下所可能發出的最大功率之比,以百分數表示。
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致 謝
本論文的設計歷時三個多月的時間。在此我要向我的講師x老師表示最誠摯的感謝。從課題的設計方案、課題的編輯到論文的撰寫和修改的各個階段,都得到了錢老師的認真指導、嚴格要求。錢老師淵博的學識、嚴謹的治學精神以及平易近人的態度,使我在學習知識的同時,如浴春風。
在整個課題的研究和設計過程中,也得到了同組的其它同學的支持和幫助,大家一起克服了一個又一個難題,在此表示感謝。
在大學四年的學習過程中,我的學識有了長進,能力有了提高。為此我要感謝我的家人,以及所有教導過我的老師和長輩們,是他們鼓勵著我前進。另外我要感謝我的朋友和同學,使我每天都輕松、愉快。
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【參考文獻】
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2、陳家瑞 《汽車構造 下 》 機械工業出版社
3、扶愛民 《汽車運用基礎》 電子工業出版社
4、扶愛民 《汽車發動機構造與維護》 電子工業出版社
5、巫安達 喬國榮 《汽車維護技術》 高等教育出版社
6、凌凱汽車資料編寫組 《汽車原理》 北京郵電大學出版社
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