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汽油发动机构造与原理

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【优秀范文】汽油发动机构造与原理

范文一:浅谈汽油发动机的构造与原理 投稿:姜稖稗

武汉轻工大学

日常生活中的机械论文

论文题目:浅谈汽油发动机的构造与原理

学 院 机械工程学院 专业名称 机械 学生姓名 倪立锋 学生学号 130309034

2013 年12月

浅谈汽油发动机的构造与原理

摘要

发动机是将某种能量转化为机械能的一种机器。其作用是将液体或气体燃烧的化学能转化为热能,再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力,不断循环从而带动汽车的轮轴,形成了汽车的动力来源。本文概括了车用汽油发动机的构造,工作原理及当前的新技术,包括汽油发动机概述,汽油发动机工作原理及构造,曲柄连杆机构中的机体,汽油发动机新技术简介。

关键词 :发动机 行程 曲柄连杆机构 稀薄燃烧 一﹑汽油发动机概述

内燃机以热效率高,结构紧凑,机动性强,运行维护简便等优点著称于世。目前内燃机的拥有量大大超过了其它的热力发动机,占有相当重要的地位。

1876年德国人奥托第1台4冲程往复活塞式内燃机,在1878年巴黎万国博览会上,被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就”。在前人的研究基础上,1883年,戴姆勒和迈巴赫制成了第1台4冲程往复式汽油发动机。到19世纪末,活塞式汽油发动机大体上进入了实用阶段,在广泛应用中不断得到改善和革新,并且很快显示出了巨大的生命力。在过去1世纪里制造出的数以亿忘记的汽车中大多使用4冲程汽油发动机,而2冲程汽油发动机在汽车上则使用很少。

1﹑汽油发动机所需要具有的功能如下。

(1)小型,轻量,高性能。从汽车的使用角度来考虑,汽油发动机要具有使用方便,低燃料消耗率,和节省资源等特点,因此发动机需要小型和轻量化;而为满足人们舒适性等要求,需要体现出优越的性能。

(2)低燃料消耗率。汽油是不可再生资源,为缓解能源危机,需要提高汽油发动机的经济性降低燃料消耗率

(3)高耐久和高可靠性。

(4)低振动,低噪音。为了提高汽车的舒适性,发动机要求振动小,噪音低。

(5)安全性高,低公害。随着汽车的普及,交通事故,环境污染及地球大气的温暖化等危及人类生存的问题日益严重。为减轻上述问题,汽油发动机要求高安全性,低公害。 2﹑汽油发动机的类型:

(1)根据活塞运动方式的不同,汽油发动机可分为往复活塞发动机和旋转式的转子发动机。

(2)根据燃料的供给方式不同,汽油发动机可分为化油器发动机和汽油喷射发动机。

(3)根据冷却方式不同,活塞式汽油发动机可分为水冷式和风冷式。

(4)往复式活塞汽油发动机根据汽缸数的不同,分为单缸和多缸式。多缸发动机中有2,3,4,5,6,8,10,12气缸等,按排列方式分为直列形,V形,水平对置形等。

二﹑汽油发动机工作原理及其构造

发动机是汽车的动力发生装置,汽车发动机按使用的燃料可分为汽油发动机,柴油发动机和气体燃料发动机等。目前汽车上使用较多的是汽油发动机。汽油发动机是将汽油和空气在发动机内部混合,燃烧,将产生的热能转变为机械能的一种内燃机,具有结构紧凑,体积小,质量轻和启动容易等优点。

1﹑往复活塞式发动机的工作原理

对于往复活塞式汽油发动机,每次能量转化都必须经过吸入空气,压缩和输入燃料,使燃料燃烧而膨胀做功,最后将生成的废气排出。这一连续工作过程称为汽油发动机的一种工作循环。若完成一个循环需要活塞往复4个行程(进气,压缩,做功,排气)称为4冲程汽油发动机,完成一次循环需要活塞往复2个行程的便称为2冲程汽油发动机

单杠往复活塞式汽油发动机的基本构造如图所示。气缸内装有活塞,活塞通过活塞销,连杆与曲轴相连。活塞在气缸内作往复运动,通过连杆推动曲轴转动。

气缸的顶端用气缸盖封闭。在气缸盖上装有进气门和排气门,头朝下,尾朝上倒挂在气缸顶端,分别向气缸内充气,向气缸为排气。进,排气门的开闭由凸轮轴控制,凸轮轴由曲轴通过齿形带,齿轮或链条驱动。进,排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构,通常称这种结构形式的配气机构为置顶气门配气机构。现代汽车发动机无一例外的都采用置顶气门配气机构。构成气缸的零件称作气缸体,支撑曲轴的零件称为曲轴箱,气缸体与曲轴箱的连铸体称作机体。

2﹑工作行程

4冲程汽油发动机在一个循环内需要完成进气,压缩,做功,排气4个行程,对应活塞上下往复运动4次,相应的曲轴旋转720度。4冲程汽油发动机在一个工作循环里,气缸内活塞运动如下:

1,进气行程

如图所示,活塞在曲轴的带动下由上止点移动至下止点。此时排气门关闭,进气门开启。在活塞移动过程中,气缸容积逐渐增大,气缸内形成一定的真空度。空气和汽油的混合物通过进气门进入被吸入气缸,并在气缸内进一步混合形成可燃混合气体。

2,压缩行程

如图所示,进气行程结束后,曲轴机械带动活塞由下止点移至上止点。这时,进,排气门均关闭。随活塞移动,气缸容积不断减小,气缸内的混合气体被压缩,其压力和温度同时升高。

3,做功行程

如图所示,压缩行程结束时,安装在气缸盖上的火花塞产生电火花,将气缸内的可燃混合气体点燃,释放出大量热能。在气体压力的作用下,活塞由上止点移至下止点,并通过连杆推动曲轴旋转做功。随活塞向下运动,气体压力和温度降低。但活塞到达下止点时,做功行程结束。这时进,排气门依然关闭。

4,排气行程

如图所示,排气行程开始。排气门开启,进气门依然关闭,曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点,此时膨胀过后的燃烧气体在自身剩余压力和活塞的推动下,经排气门排出气缸之外。当活塞到达上止点时,排气行程结束,排气门关闭

曲轴继续旋转,活塞由上止点向下止点运动,又开始了新循环。4冲程汽油发动机经过进气,压缩,做功,排气4个行程完成1个工作循环,这个期间活塞在上,下止点间做往复运动,曲轴旋转了2周。

三﹑曲柄连杆机构

1﹑曲柄连杆机构概述

曲柄连杆机构的功能是将燃烧产生的热能转变为机械能,通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。曲柄连杆机构由机体组(主要包括气缸体,曲轴箱,油底壳,汽缸套,汽缸盖和气缸垫等不动件),活塞连杆体(主要包括活塞,活塞环,活塞销和栏杆等运动件)和曲轴飞轮组(主要包括曲轴,飞轮,扭转减震器和平衡轴等机构)3部分组成。

曲柄连杆机构在高温,高压,高速以及有化学腐蚀的条件下工作。发动机做功时,气缸内的最高温度可达2500K以上,最高压力可达5-9MPa以上。

曲柄连杆机构在高压下做变速运动,主要承受气体压力,往复惯性力,旋转运动件的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力。

2﹑机体组

汽车发动机机体组主要由机体,气缸盖,汽缸盖罩。汽缸垫,主轴承盖以及油底壳等组成。

机体组是发动机的支架,是曲柄连杆机构,配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。汽缸盖用力封闭气缸顶部,并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。另外,汽缸盖和机体内的水套,油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。组成如下图所示:

1﹑机体的材料:

机体一般用高强度灰铸铁或铝合金铸造。随新材料的使用,轿车发动机上采用铝合金机体越来越普遍。与灰铸铁机体相比,铝合金机体具有以下优点:

(1)铝合金的导热性很好,采用全铝机体可以提高压缩比,有利于提高发动机的功率。

(2)铝合金的散热性能好,可以减少冷却液容量,减少散热器尺寸,使整个发动机轻量化。

(3)铝合金机体质量轻,有利于前置发动机前轮驱动的轿车前后轮载荷的合理分配。

(4)全铝机体与铝活塞的热膨胀系数相同,活塞与气缸的间隙可以控制到最小,从而可以降低噪声可机油消耗量。

2﹑机体的构造

机体的构造与气缸排列形式,气缸结构形式和曲轴箱结构形式有关。

(1)气缸排列形式有3种:直列式,V型和水平对置式,如图所示

(2)曲轴箱一般采用3种结构形式:平底式,龙门式和隧道式如图所示

四﹑汽车发动机新技术简介

1﹑稀薄燃烧技术

(1)稀薄燃烧技术的概念

汽油发动机以其升功率大,振动小,重量轻,体积小,噪音低等优点成为汽车,摩托车等交通工具的主要动力,但是也有排放高,耗油高2大缺点。为解决汽油发动机这2大缺点,研究出的稀薄燃烧技术由于具有燃油经济性好,CO,HC,CO2和NOx排放低等优点,受到诸多研究者的重视。

所谓稀薄燃烧,是指通过提高发动机内混合气的空燃比,让混合气在空燃比大于理论空燃比数值(14.7)的状态下燃烧,也称为稀燃技术。稀薄燃烧时,发动机混合气中的汽油含量低,汽油和空气之比可达1:25以上。这样,燃料能完全燃烧,也减少了换气损失,从而实现在部分负荷时的节能,降低尾气排放。

(2)稀薄燃烧技术在汽油发动机上的技术进步

1)提高压缩比

采用紧凑型燃烧室,通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动涡流,提高气流速度;将火花塞置于燃烧室中央,缩短点火距离;提高压缩比至13:1左右,促进燃烧速度加快。

2)分层燃烧

当混合比到达25:1以上,按照常规是无法点燃的,必须采用由浓至稀的分层燃烧方式通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点燃的浓混合气,混合比到达12:1左右,外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后,燃烧迅速波及外层。

3)高能点火

高能点火和宽间隙火花塞有利于火焰中心形成,火焰传播距离缩短,燃烧速度增快,稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来到达上述目的。

(3)稀薄燃烧技术在汽油发动机上的优势

1)对经济性的改善

采用稀薄混合气燃烧时循环热效率提高;由于稀燃混合气燃烧温度降低,燃烧产物的离解损失减小,降低了与气缸壁面的传热,也使热效率得以提高。从而使发动机油耗明显下降。

2)对排放的改善

随着空燃比的增加,由于采用稀的混合气体使燃烧温度降低,NOx的排放明显减少;燃烧速度的降低可能会使燃烧不完全,HC的排放会迅速增加。如果能合理地设计紧凑的燃烧室,并组织好空气运动,使燃烧在短时间内完成,那么各种气体的排放都可以大大减少。

(4)稀薄燃烧发动机的缺点

根据稀燃发动机运转状态,空燃比连续变化,催化转化器不能净化排放气体中的NOx,因为稀薄燃烧中,排放气体中残留很多氧气,不能进行NOx的还原反应。为使NOx吸储型催化剂获得高效功能,必须将温度保持在一定范围内。

为此,必须增加废气冷却装置。利用这种冷却装置,排放气体通过NOx吸储型催化转化而被冷却,由于稀薄燃烧的范围宽,催化转化器的寿命也延长。然而催化转化器会受到硫侵蚀而中毒,所以必须把汽油中的硫降低到最少。但是,含硫低的汽油还未普及。

另外,稀燃发动机对喷油器的要求较高,因此对喷油器设计和制造的要求都相对较高。如果布置不合理,制造进度达不到要求导致刚度不足甚至漏气,只能得不偿失。同时,稀燃发动机对燃油品质的要求也比较高。

参考文献

[1]高鲜萍,汽油发动机构造与原理,科学出版社,2009

[2]吴社强,汽车构造,上海科技出版社,2003

[3]王望予,汽车设计,北京:机械工业出版社,2004

[4]姜玉波,汽车发动机构造,北京大学出版社,2006

[5]石美玉,汽油发动机,北京:化学工业出版社,2005

[6]陈佳瑞,汽车构造,人民交通出版社,2006

范文二:汽油发动机工作原理 投稿:崔璟璠

汽油发动机工作原理

我们以单缸汽油发动机为例,讲解一下汽油机的工作原理。

气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动,通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气,设有进气门和排气门。

活塞顶离曲轴中心最远处,即活塞最高位置,称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处,即活塞最低位置,称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程,曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机,活塞行程等于曲柄半径的两倍。

活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量,用符号VL表示。

四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程,既进气行程、压缩行程、膨胀行程(作功行程)和排气行程。

进气行程

化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合,然后再吸入气缸。进气行程中,进气门打开,排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而气缸内的压力降低到大气压力以下,即在气缸内造成真空吸力。这样,可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。

压缩行程

为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,即需要有压缩过程。在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。

压缩终了时,活塞到达上止点,活塞上方形成很小空间,称为燃烧室。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比,以ε表示:

压缩比愈大,在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高,,燃烧速度也愈快,因而发动机发出的功率愈大,经济性愈好。但压缩比过大时,不仅不能进一步改善燃烧情况,反而会出现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃造成的一种不正常燃烧。爆燃时火焰以极高的速率向外传播,甚至在气体来不及膨胀的情况下,温度和压力急剧升高。同时,还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。表面点火是由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头,火花塞电极,积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧(也称为炽热点火或早燃)。表面点火发生时,也伴有强烈的敲击声(较沉

闷),产生的高压会使发动机件负荷增加,寿命降低。

作功行程

在这个行程中,进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时,装在气缸盖上的火花塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后,放出大量的热能,因此,燃气的压力和温度迅速增加,所能达到的最高压力约为3-5Mpa,相应的温度则为2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转并输出机械能,除了用于维持发动机本身继续运转而外,其余即用于对外作功。

排气行程

可燃混合气燃烧后生成的废气,必须从气缸中排除,以便进行下一个进气行程。

当膨胀接近终了时,排气门开启,靠废气的压力进行自由排气,活塞到达下止点后再向上止点移动时,继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时,排气行程结束。在排气行程中气缸内压力稍高于大气压力,约为0.105-0.115Mpa。排气终了时,废气温度约为900-1200K。

由于燃烧室占有一定容积,因此在排气终了时,不可能将废气排尽,留下的这一部分废气称为残余废气。

综上所述,四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程,完成一个工作循环。这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程,相应地曲轴旋转了两周。

发动机爆震现象原因讲解

首先我们要了解的是,四行程发动机用的燃料不一定是汽油,天然气、液化石油气、酒精等都可以作为发动机的燃料。汽油之所以会成为主力燃料,是因为它相对容易取得和容易储存,而且相对价廉。

正因为发动机可使用多种燃料,因此在发动机发展之初,工程师们也做过许多尝试,除了尝试发动机不同的设计会有不同的性能之外,也尝试使用不同的燃料会得到不同效果。结果发现,当其他条件不变时,只要把发动机的压缩比提高,就会得到更大的功率输出。然而,压缩比都不可以无限制提高。压缩比提高太高,发动机就会出现爆震现象。

所谓爆震,就是压缩的油/气混合物,在火花塞还没点火之前可燃混合气体分子运动产生的高热而自燃的现象,随后火花塞又再次点燃压缩的油/气混合物,造成两团高爆火球在燃烧室里剧烈碰撞,因而产生如敲门一般的“喀、喀、喀”声。经过研究发现,原来爆震是和燃料有关,如果燃料选择正确,可提高发动机压缩比,就不会发生爆震。

范文三:汽油发动机的工作原理 投稿:熊猟猠

苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷

《MATLAB工程应用》

(分散 A卷 开卷 设计)

出卷人 宋秦中 出卷人所在学院 电子信息工程学院 使用班级 12电子1,12电子2

班级 12应用电子技术2 学号 127303235 姓名 严甲文

一、设计题(满分100分) 请在以下题目中任选一项完成设计

1. 汽车运动控制系统设计;

2. 电烤箱温度控制系统设计

3. 汽车减震系统建模仿真;

4. 汽车自动巡航控制系统的PID控制;

5. 汽车怠速系统的模糊PID控制;

6. 双闭环直流调速系统的设计与仿真

7. 自选测控项目(给出你自选的题目)

本份试题选取项目为: 汽油发动机的开环和闭环控制 附评分细则:

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《MATLAB工程应用》期末考试设计报告

第1章 概述

1.1汽油发动机的基本介绍

按燃料供给方式的不同,汽油发动机又可分为化油器式及 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。

1.2汽油发动机的工作原理

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,

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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。

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。

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。

1.3汽油发动机的结构组成

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。

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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。

1.4汽油发动机与柴油发动机的主要对比

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

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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。

第2章 程序设计

2.1汽油发动机的工作原理建模

发动机的数学模型是整个电控系统计算机仿真的核心和基础.本文选用的是Crossley和Cook提出的四缸四冲程火花点火发动机模型,并对其中的一些细节进行了必要的修改.例如,增加了燃油蒸发与油膜子模型,改进了空气和燃油混合气的进气和压缩冲程等.改进后的模型主要是从工质流动和能量转换的角度对发动机运行进行分析和模拟.不仅适用于稳态,也适用于瞬态.所建的发动机数学模型仿真结构如图1所示

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图1发动机模型结构图

该模型主要包括气路及油路模块、压缩冲程模块、检测定时模块、燃烧和动力输出4个子系统模块,其中气路及油路模块又有3个子系统:节气门模型,进气管动态特性模型,燃油蒸发与油膜模型.各模块的具体建模可参考文献[3]和文献[4],在此简单介绍一下所添加或改进模块中的油膜模型和进气、压缩模型以及检测定时模块.

2.2汽油发动机控制模块建模

对于四缸四冲程汽油机,由理想气体状态方程、质量守恒方程、能量守恒方程以及速度密度方程可以得到下述动态模型[1,2]

m・ap=n120Vsρ

p・=-rTiVm・ap(n,pi)+rTiVm・aT(α,pi)=-n120VsV

m・at(α,pi)=-n120VsV(sipi-yi)+rTiV

m・at(α,pi)(2)

m・(α,pi)=m・at1β1(α)β2(p)i+m・at0(3)

β1(α)=1-cos(α-α0)(4)

β2(pi)=pr2k-prk+1k,pr≥2k+1kk-1kk′2k+1k+1k-1,

pr<2k+1kk-1(5)

式中,pi为进气歧管压力;Ti为进气歧管温度;V为进气歧管容积;Vs为发动机排量;

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入气缸的空气流量;si,yi为拟合常数;α0为常数;α为节气门开度;k为

比;k=2k/(k-1);r为普适气体常数;ρ为空气密度;pr为进气管压缩比,pr=pi/pa,pa为环境压力。

上述模型为非线性模型,结构比较复杂,无法满足汽油机控制实时性的要求,为了简化模型,进行了两个假设:(1)假设m・at1,m・at0为常数,由式(3)知m・at与β=β1(α)β2(pi)为线性关系。下文进行的试验中对此假设进行了验证。(2)假设式

(2)

图2进气模块结构图

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图3油门阀模块结构图

图4进气支管模块结构图

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图5压缩模块结构图

图6膨胀模块结构图

图7排气模块结构图

第3章 调试测试

我们使用的时间控制器,这是适合的单片机实现。积分方程我因此必须与离散时间近似实现。作为典型的工业控制器,执行与发动机的曲轴的旋转同步。控制器被嵌入在一个触发子系统是由上述值定时信号触发。

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“控制器”

子系统的说明详细的施工。值得注意的是它的采样时间参数集的离散时间积分器的块使用(内部)。这表明,块继承其采样时间,在这种情况下,执行每次触发子系统。组件使这一个触发子系统的关键是“触发”块底部。任何子系统都可以转化为一个子系统通过拖动的块复制到触发子系统图仿真软件的连接库。 运行结果显示

图8发动机速度

图9油门阀和负载输入

第10

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第4章 总结

本次项目设计我们组选的是对汽油发动机的开环和闭环的控制的分析,首先我们从汽油发动机的基本介绍开始,分析了汽油发动机的工作原理,对汽油发动机的工作过程进行了了解,四冲程汽油发动机的工作过程从进气行程到压缩行程进而转到燃烧做功行程,最后是排气行程。我们对每个行程都进行了建模,更深层次的了解了汽油发动机的工作原理。

在本次设计我们从选题到完成设计,我们经历了两周的时间,在宋老师的讲解与指导下,我们从懵懂到理解。这次设计不仅让我学到了宝贵的知识,也让我懂得了团队合作,也增进了与老师的合作!

我们能顺利完成本次设计,多谢宋老师的指导及讲解与团队的团结合作!

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范文四:汽油发动机的工作原理 投稿:廖聙聚

汽油发动机的工作原理

现在让我们了解下发动机是怎样工作的吧。

首先我们就以单缸为例,介绍下四冲程汽油发动机的工作原理。

我们已经知道,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。

现在,我们分析一下这个过程:

一个工作循环包括有四个活塞行程(所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的过程):进气行程、压缩行程、膨胀行程(作功行程)和排气行程。

进气行程

在这个过程中,发动机的进气门开启,排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而使气缸内的压力将到大气压力以下,即在气缸内造成真空吸力,这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸,同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时,气缸内的气体压力约为0.075-0.09MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。

压缩行程

为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,即需要有压缩过程。在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程,即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa,温度可达600-700K。

在这个行程中有个很重要的概念,就是压缩比。所谓压缩比,就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大,在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高,燃烧速度也愈快,因而发动机发出的功率愈大,经济性愈好。一般轿车的压缩比在8-10之间,不过现在最新上市的Polo就达到了10.5。

暴燃是由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。暴燃时火焰以极高的速率向外传播,甚至在气体来不及膨胀的情况下,温度和压力急剧升高,形成压力波,以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁是就发出尖锐的敲缸声。同时,还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重暴燃是甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。 除了暴燃,过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题:表面点火。这是由于缸内炽热表面与炽热处(如排气门头,火花塞电极,积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧(也称作炽热点火或早燃)。表面点火发生时,也伴有强烈的敲缸声(较沉闷),产生的高压会使发动机负荷增加,降低寿命。

膨胀行程(作功行程)

在这个过程中,进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时,火花塞发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后,放出大量的热能,此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3-5MPa,相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动,通过连杆使曲柄旋转并输出机械能,除了维持发动机本身继续运转外,其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中,气缸内容积增加,气体压力和温度都迅速下降,在此行程终了时,压力降至0.3-0.5MPa,温度则为1300-1600K。

排气行程

当膨胀行程(作功行程)接近终了时,排球门开启,考废气的压力进行自由排气,活塞

到达下止点后再向上止点移动时,强制降废气强制排到大气中,这就是排气行程。在此行程中,气缸内压力稍微高于大气压力,约为0.105-0.115MPa。当活塞到达上止点附近时,排气行程结束,此时的废气温度约为900-1200K。

由此,我们已经介绍完了发动机的一个工作循环,这期间活塞在上、下止点间往复移动了四个行程,相应地曲轴旋转了两周。

范文五:汽油机发动力构造与原理 投稿:崔杗杘

汽油机发动力构造与原理

1.1汽油发动机构造

汽油机一般有以下几大系统组成:

1、曲轴连杆系统:包括活塞、连杆、曲轴、滚针轴承、油封等。 2、机体系统:包括缸盖、缸体、曲轴箱、消声器、防护罩等。 3、燃油系统:包括油箱、开关、滤网、沉淀杯和化油器等。

4、润滑系统:四冲程汽油机润滑与供油分开,曲轴箱配有润滑油油面尺 5、配气系统:四冲程汽油机由进、排气门,摇臂,推杆,挺杆及凸轮轴等组成。

其他还包括反冲起动器组成的启动系统,包括磁电机、高压线、火花塞等组成的点火系统,以及包括引风罩等的冷却系统。

调速手柄

发动机开关

消声器 起动手柄 火花塞

反冲起动器

空滤器 阻风门手柄

燃油开关

燃油箱盖

燃油箱

放油螺栓

机油标尺

1.2 工作原理:

汽油机的工作原理是通过化油器将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。从而达到在对外做功的目的。

1.3 汽油机的四冲程: 其动作过程如图所示

:

汽油机四冲程:汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,

在进气行程被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环。󰀀1、进气行程 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启,排气门关闭,曲轴转动180°。在活塞移动过程中,汽缸容积逐渐增大,汽缸内气体压力逐渐降低,汽缸内形成一定的真空度,空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸,并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统

存在阻力,进气终点汽缸内气体压力小于大气压力0 p ,即pa= (0.80~0.90)p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度,由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的四冲程发动机加热以及与残余废气的混合而升高到340~400K。 2、压缩行程 压缩行程时,进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。活塞上移时,工作容积逐渐缩小,缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高,到达压缩终点时,其压力pc可达800~2 000kPa,温度达600~750K。

3、做功行程 当活塞接近上止点时,由火花塞点燃可燃混合气,混合气燃烧释放出大量的热能,使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 000~6 000kPa,温度TZ达2 200~2 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移,汽缸容积增加,气体压力和温度逐渐下降,到达b 点时,其压力降至300~500kPa,温度降至1 200~1 500K。在做功行程,进气门、排气门均关闭,曲轴转动180°。

4、排气行程 排气行程时,排气门开启,进气门仍然关闭,活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°。排气门开启时,燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出,另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用,排气终点r 点的压力稍高于大气压力,即pr=(1.05~1.20)p0。排气终点温度Tr=900~1100K。活塞运动到上止点时,燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出,这部分废气叫残余废气。󰀀

1.4、操作前检查 1.4.1、常规检查

 观察机油和汽油的泄漏痕迹。  观察损坏的痕迹。

 检查所有的护罩和盖子的位置,螺栓、螺母、螺钉拧紧情况。

1.4.2、检查机油

停机后把发动机放在水平地方,然后检查机油。 1) 从加机油口取下机油标尺并擦干净。

2) 插入机油标尺,在不拧紧状态下,检查机油油位。 3) 如果机油油位太低,加入推荐的机油到油位上限。 4) 加完机油后,牢记要装好并拧紧机油标尺。

机油标尺

油位上限

油位下限

当机油油位低于安全刻线时,可能会引起发动机损坏。为避免对发动机不必要的损坏,应每次起动之前检查机油油位。

1.4.3、检查燃油

先停机,再旋开燃油箱盖,检查燃油油位。如果燃油油位太低,就加满燃油箱。加完燃油后,要旋紧燃油箱盖。

1.5、发动机的维护

1.5.1、维护时间表

1、 说明: * 仅更换纸质滤芯。

(1)在多尘区使用应更频繁维护。

(2)若无合适的工具和专业的技术,建议送租赁公司修理厂专修。

1.5.2、发动机常见故障的现象、原因及其排除方法。

1、起动困难

4、发动机过热

1.6、发动机的其他相关知识

1.6.1机油:即发动机润滑油, 能对发动机起到润滑、清洁、冷却、密封、减磨等作用。

机油的主要有以下两个指标:

a) API品质等级。润滑油的品质多使用API等级别标识,API是英文“美国石油

协会”(American Petroleum Institute)的缩写。 “S”开头系列代表汽油发动机用油,规格有:SE,SF,SG...SM,SN等。 “C”开头系列代表柴油发动机用油,当“S”和“C”两个字母同时存在,则表示此机油为汽/柴通用型。

b) SAE粘稠度等级。润滑油的粘稠度多使用SAE等级标识,SAE是英文“美

国汽车工程师协会”(Society of Automotive Engineers)的缩写。例如:SAE15W-40、SAE5W-40,“W”表示 winter(冬季),其前面的数字越小说明机油的低温流动性越好

,代表可供使用的环境温度越低,在冷启动时对发动机的保护能力越好;“W”后面(一横后面)的数字则是机油耐高温性的指标,数值越大说明机油在高温下的保护性能越好。

推荐机油:

四冲程汽油机机油。 根据以上分类,

修理厂汽油发动机所使用的机油通常为SF15W--40。 其对应的环境温度 约为-5℃—40℃󰀀。

环境温度

1.6.2 化油器

化油器结构示意图

化油器的构造可分五种装置:起动装置;怠速装置;中等负荷装置;全负荷装置;加速装置。化油器的作用将一定数量的汽油与空气混合,以使发动机正常运转。

简单的化油器由上中下三部分组成,上部分有进气口和浮子室,中间部分有喉管、量孔、喷管,下部分有节气门等。浮子室是一个矩形容器,存储着来自汽油泵的汽油,容器里面有一只浮子利用浮面(油面)高度控制着进油量。中部的喷管一头进油口与浮子室的量孔相通,另一头出油口在喉管的咽喉处。喉管呈蜂腰状,两头大中间小,其中间咽喉处的截面积最小,当发动机启动时活塞下行产生吸力,吸入的气流经过咽喉处时速度最大,静压力却最低,故喉管压力小于大气压力,也就是说喉管咽喉处与浮子室之间产生了压力差,即有了人们常说的"真空度",压力差愈大真空度愈大。汽油在真空度的作用下从喷管出油口喷出,因为喉管咽喉处的空气流速是汽油流速的25倍,因此喷管喷出的油流即被高速的空气流冲散,形成大小不等的雾状耘粒,即"雾化"。初步雾化的油粒与空气混合成"混合气",经节气门、进气管道和进气门进入气缸的燃烧室。

1.6.3、火花塞

推荐火花塞:TD135J或同等级别的火花塞。 注意:错误型号的火花塞可损坏发动机。 1) 取下火花塞帽,清除火花塞四周的灰尘。 2) 用火花塞套筒扳手拧下火花塞。

火花塞套筒扳手

3) 检查火花塞。若电极损坏、或绝缘体破裂则更换火花塞。火花塞电极的间隙

为0.70-0.80mm。若有必要就调整侧电极。

4) 用手小心拧上火花塞,以避免损坏汽缸头的螺纹。

5) 当火花塞落座后,用火花塞套筒扳手拧紧并压紧垫圈。

若重装用过的火花塞,当火花塞落座后,再拧紧1/8-1/4圈。 若安装新的火花塞,当火花塞落座后,再拧紧1/2圈。 6) 装好火花塞帽。

怠速调整螺钉

1.6.4 调整怠速

发动机怠速时的转速被称为怠速转速,是维持发动机没有对外输出负荷时正常运转的最低转速 (1)、在室外起动发动机,让其暖机一会儿。 (2)、把调速手柄置于最低转速位置。 (3)、用工具调整怠速调整螺钉,使转速 在标准怠速转速范围内。

标准怠速转速:1400±150rpm。

范文六:发动机构造基本原理图解3 投稿:金紽紾

(2) 配气机构 功能:配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,作用是配合发动机的工作循环,定时开启和关闭进气门和排气门,使可燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构,一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

组成:配气机构由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。 (2)发动机配气机构的基本组成可分为两部分:气门组和气门传动组。

2.1)气门组用来封闭进、排气道,气门组的组成与配气机构的形式基本无关而大致相同。主要零件包括气门、气门座、气门弹簧、气门导管等。

气门导管的功用是给气门的运动导向,并将气门杆所承受的热量传给气缸盖。 气门导管为一空心管状结构,压装在气缸盖上的导管孔中,其外圆柱面与导管孔的配合有一定的过盈量,以保证良好地传热和防止松脱。有些发动机为防止气门导管脱落,采用卡环对气门导管定位。气门导管的下端伸入气道,为减小对气流造成的阻力,伸入气道的部分制成锥形。 气门导管内孔与气门杆之间为间隙配合,为防止润滑油从气门杆与气门导管的间隙中漏入燃烧室,在气门导管的上端安装气门油封。

气门弹簧有何功用?有几种类型气门弹簧的功用是使气门关闭并与气门座压紧,同时还可在气门开启或关闭过程中,使气门传动组零件紧密连接,防止因惯性力分离而产生异响。 气门弹簧为圆柱螺旋弹簧,弹簧两端磨平,装配后弹簧一端支承在气缸盖上,另一端靠锁片或锁销与气门杆定位。气门弹簧有多种形式,等螺距弹簧是最简单的一种,但使用中容易因振动而折断。变螺距弹簧各圈之间的螺距不等,安装时其螺距较小(弹簧圈密)的一端应朝向气缸盖。轿车发动机一般都采用内外两个气门弹簧,两弹簧的旋向相反,以防止工作时一个弹簧卡入另一个弹簧中,一般内弹簧弹力比外弹簧小。

(2.2)气门传动动组是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件,其功用是使气门定时开启和关闭,它的组成视配气机构的形式不同而异,主要零件包括正时齿轮(正时链轮和链条或正时皮带轮和皮带)、凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂轴和摇臂等。

配气机构的布置形式,先来看气门,就是这个,长得像漏斗似的;气门布置方式:侧置、顶置,现在用的最多的是气门顶置;来看凸轮轴,凸轮轴是驱动气门打开关闭的一根轴,大家看这三种布置方式,下置、中置、顶置。配气机构通常按凸轮轴的安装位臵分为下臵凸轮轴式、侧臵凸轮轴式和顶臵凸轮轴式三种类型。 现在基本上采用的都是顶置,为什么呢?气门在上面,凸轮轴也布置在上面,这就省去了中间长长的传动机构,减轻了重量,提高了传递效率 凸轮轴的驱动方式有齿轮传动、链条传动和齿形皮带传动三种方式。凸轮轴公用:凸轮轴是气门传动组的主要零件,其功用主要是利用凸轮控制各缸进排气门的开启和关闭。此外,在有些汽油发动机上,还利用凸轮轴驱动分电器、汽油泵和机油泵

气门数:国产发动机大多采用每缸2气门,即一个进气门,一个排气门;国外轿车发动机普遍采用每缸4气门结构,即2个进气门,2个排气门,提高了进、排气的效率,同时气门的重量也减小,有利于提高发动机转速和功率;307-直列四缸16气门发动机就是上面两个意思。 气门结构 SOHC和DOHC凸轮轴的数量不同

SOHC (OHC) = 单顶置凸轮轴(Single Overhead Camshaft)

DOHC = 双顶置凸轮轴(Double Overhead Camshaft)= TWINCAM

凸轮轴布置方式:下置、中置、顶置

一个8缸发动机的配气机构现,在发动机技术的革新很多都与配气机构有关,比如:丰田的vvti可变气门正时,本田的ivtec智能气门正时控制,我们F6使用的mivec智能可变气门正时与升程控制系统。

可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing) :

(1)技术原理:在发动机高速运转的时候,需要大的气门叠开角来达到充气充分的目的;而在发动机怠速的时候,气门叠开角应该相应变小,达到降低排放的目的;如果连续可变气门正时,则是CVVT;

如果仅控制进气,则是单VVT;

如果既控制进气气门,也控制排气气门,则是双VVT,或者叫D-VVT;如有有可变塑料进气管,则是VVT+VIS;

(2)优点:在大幅提高了燃油经济性的同时,提高动力(约10%);

(3)缺点:对油品要求高。

汽车技术探秘—VVT发动机上

发动机靠燃油,空气来获得动力。空气经过空气滤净气,进入进气管和喷雾器喷出的油混合成一定比例的混合器通过燃烧产生动力.完全燃烧空气与汽油的混合比为14.7:1.没用VVT的比不到10:1;VVT的在11:1以上,有更多的空气促进汽油燃烧,燃烧效率高,油耗低,动力性强,排放废气更少.

同样GW4G13发动机有VVT,1.3升排量—相同排量发动机 ,最大功率68千瓦.90公里等速油耗3.5升

发动机耐久性engine durability 普通的大量喷油;VVT靠调节气门关闭时刻-- VVT(Variable Valve Timing)就是可变气门正时系统。该系统通过配备的控制及执行系统,对发动机凸轮的相位进行调节,从而使得气门(进气门,排气门)开启、关闭的时间(角度)随发动机转速的变化而变化,以提高充气效率(进气量最优),增加发动机功率。节油5%到10%;动力提高5%(功能动力提升)---日产本田宝马研制成了.

VVT—i.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写,最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVT—i系统。丰田的VVT—i系统可连续调节气门正时,但不能调节气门升程。它的工作原理是:当发动机由低速向高速转换时,电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮,这样,在压力的作用下,小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度,从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转,从而改变进气门开启的时刻,达到连续调节气门正时的目的。 什么是配气相位:发动机进、排气门实际开启或关闭的时刻和开启持续时间,称为配气相位。通常用曲轴转角来表示配气相位。配气相位包括进排气门的提前开启角、迟后关闭角、持续开启角、叠开角。 为何设气门间隙:发动机冷态装配时, 在不装用液力挺杆的配气机构中, 气门组与气门传动组之间必须留有一定的间隙,这一间隙称气门间隙。气门间隙的功用是补偿气门受热后的膨胀量。

检查与调整气门间隙的基本原则是:气门间隙的检查与调整必须在气门完全关闭状态时进行。在检查调整气门间隙之前,必须分析判断各气缸所处的工作行程,以确定可调气门,如:处于压缩上止点的气缸,进排

(3) 燃料供给系统

汽油燃料供给系有化油器式和燃油喷射式两种,如图1-13、图1-14所示。组成:化油器式由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器等组成。电控燃油喷射式由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。

柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、喷油器进排气管和排气消声器等组成,如图 1-15所示。其作用是向汽缸内供给纯空气,并根据发动机的工作需要,按时向缸内喷入定量柴油,以调节发动机输出功率和转速,最后,将燃烧后的废气排出汽缸。

功能:汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求,配制出一定数量和浓度的混合气,供入气缸,并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸,在燃烧室内形成混合气并燃烧,最后将燃烧后的废气排出。

范文七:航空发动机原理与构造 投稿:罗廿开

航空发动机原理、构造与系统

(Aviation Engine Principle,Structure and Systems)

教学大纲

本课程与其它课程的联系:

主要先修课程:航空概论、大学物理 主要后续课程:航空发动机维修

一、 课程的性质

本课程是航空机电设备维修专业的一门主要专业课。

二、 课程的地位、作用和任务

本课程旨在帮助学生掌握航空燃气涡轮发动机的基本工作原理和特性,掌握航空燃气涡轮

发动机的基本结构,了解各主要工作系统的组成、工作原理。为学生将来从事航空维修打下必要的理论基础。

三、 课程教学的基本要求

1.

2. 3. 4.

理解工程热力学、气体动力学的基本概念及在航空发动机上的应用。 掌握涡喷发动机各主要部件的工作原理、基本结构和工作特性 理解常用发动机(涡扇发动机)的工作特点、主要系统工作原理。 掌握航空发动机的维修和使用的基本知识。

四、 课程教学内容

1.

航空燃气涡轮发动机热工气动基础

1.1 工程热力学部分 1.2 气体动力学部分

重点:热力学第一定律,焓形式的能量方程式,机械能形式的能量方程式。 难点:机械能形式的能量方程式 思考题:10个 2. 燃气涡轮发动机基本工作原理

2.1 工作循环 2.2 产生推力的原理 2.3 主要性能参数

重点:燃气涡轮发动机的理想循环; 难点:主要性能参数。

思考题:5个,计算题:2个 3. 涡喷发动机主要部件

4.

5.

6.

7.

8.

3.1 进气道 3.2 压气机 3.3 燃烧室 3.4 涡轮 3.5 尾喷管

重点:压气机增压原理,涡轮工作原理;收敛喷管的工作状态。 难点:压气机流量特性

思考题:20个,计算题:4个, 燃气涡轮发动机共同工作 4.1 稳态共同工作 4.2 过渡态共同工作 4.3 单转子涡喷发动机特性 4.4 双转子涡喷发动机特性 4.5 涡轮螺旋桨发动机 4.6 涡轮风扇发动机 4.7 涡轮轴发动机

重点:稳态工作,转速特性,涡桨发动机特性,双转子涡扇发动机组成和工作原理,

涡轴发动机部件的特点,

难点:高度特性,速度特性,涡扇发动机特性 思考题:15个 发动机总体结构 5.1 转子支承机构 5.2 联轴器 5.3 支承结构

重点:各种类型发动机的转子结构,轴承,典型封严装置 难点:多转子发动机转子支承结构 思考题:5个

发动机工作系统 6.1 燃油控制系统 6.2 滑油系统 6.3 起动系统; 6.4 点火系统 6.5 指示系统 6.6 操纵系统 6.7 排气系统

重点:各工作系统的组成、功用和典型系统 思考题:15个 辅助动力装置 7.1 概述 7.2 APU工作系统 7.3 典型辅助动力装置 重点:结构和典型机型 思考题:2个 发动机使用维修

8.1 发动机维修 8.2 发动机健康管理

重点:维修要求和常见的方法 思考题:4个

五、 课内实践教学要求

在整个教学过程中安排4个学时的实习,主要内容是有关发动机构造的演示性实验,地点在

工程技术训练中心。

六、 教学进程表

七、 考核办法

考试方式:闭卷 笔试

考试用时:120分钟

八、 教材及教学参考书

教材:

1. 瞿红春 航空发动机原理与构造 中国民航学院校内讲义 教学参考书:

1. 瞿红春.民用航空燃气涡轮发动机原理. 北京:兵器工业出版社,2006

2. 李书明.民用航空燃气涡轮发动机构造与系统。北京:兵器工业出版社,2005

范文八:航空发动机原理构造 投稿:丁騗騘

航空发动机原理构造

第一章、燃气涡轮发动机的工作原理 1、燃气涡轮喷气发动机:将燃油燃烧释放的热能转化为机械能的装置。它既是热机(将燃油化学能转化为热能),又是推进器(将热能转化为机械能)。 冲压式

2

涡扇(包含桨扇)

涡轴

涡桨

3、发动机分类依据:氧化剂来源;氧化剂形态;有无压气机

4、燃气涡轮喷气发动机(Turbojet Engine):以空气作为工质。与航空活塞发动机相比这种发动机具有结构简单、重量轻、推力大、推进效率高,而且在很大的飞行速度范围内,发动机的推力随飞行速度的增加而增加。

5、涡轮螺旋桨发动机(Advanced Turbojet-propeller Engine):

组成:燃气轮机、螺旋桨、减速器

工作原理:空气通过进气道进入压气机;压气机以高速旋转的叶片对空气做 功压缩空气,提高空气的压力;高压空气在燃烧室内和燃油混合, 燃烧,将化学能转化为热能,形成高温高压的燃气;高温高压的 燃气在涡轮内膨胀,推动涡轮旋转输出功去带动压气机和螺旋桨, 大量的空气流过旋转的螺旋桨,其速度有一定的增加,使螺旋桨 产生相当大的压力;气体流过发动机,产生反作用推力。

优点:综合了涡喷和涡桨的优点,而且在较低的飞行速度下,具有较高的推 进效率,所以它在低压音速飞行时具有较好的经济性。

6、涡轮风扇发动机(Turbofan Engine):

组成:进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压 涡轮、喷管

工作原理:工作情况与涡喷发动机相同。推力来源是风扇和内涵道推力。涡 轮、燃烧室、尾喷管与涡喷发动机相同,压气机还可以提高发动 机性能。

优点:与涡喷发动机相比,涡扇发动机具有推力大,推进效率高,噪音低等 特点。

7、涡扇发动机有内外连个涵道。

8、涵道比:外涵流量与内涵流量的比值,用符号B表示。Bq/qm1m2。

9、涵道比越大,推力越大。

10、直升机主要使用涡轮轴发动机;涡轮风扇发动机主要用于民机;涡轮喷气发 动机主要用于军机。

11、单转子涡轮喷气发动机是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、喷管组成。

进气道(Inlet Duct):将足够的空气量以最小的流动损失顺利地引入压气 机;当飞行速度大于压气机进口处的气流速度时,

可以通过冲压压缩空气,提高空气的压力。

压气机(Compressor):由转子和静子组成,为燃烧室准备了高压品质的氧 气剂。进气道和压气机都是后端压力大于前端压力。

燃烧室(Burner):高压空气和燃油混合,燃烧,将化学能转化为热能,形 成高温高压的燃气。

涡轮(Turbine):高温燃气作用下旋转做功的部件;能量交换方式与压气机 相反;由静子和转子组成。

喷管(Nozzle):使燃气继续膨胀、加速、提高燃气的速度。同时也降低噪 音。

12、尾气管将全部热能转化为动能。

13、0站位是指发动机正前方未受扰动的垂直空气截面。

14、比体积的单位是Kg每m。

15、喷气发动机的重要参数:

涡轮前燃气总温T3:它是燃气涡轮发动机中最重要,最关键的一个参数,

(安全参数) 也是受限制的一个参数。涡轮前燃气总温的高低表示 了发动机性能的高低,在使用过程中它不应该超过允 许的最高值,否则应对发动机进行检验和维修。

发动机排气温度T4:用符号EGT表示,是低压涡轮后燃气的总温。是一个

(安全参数) 重要的监控参数,EGT的搞懂反应了涡轮前总温T3的 高低。EGT越高,T3就越高;EGT超限,T3超限。发

动机在同样的工作状态下EGT增高,则表明发动机的 性能下降。而且EGT的变化反应了发动机的故障。

发动机的压力比EPR:定义为低压涡轮后的总压

(推力参数) 总压*****3pt7与低压压气机进口处的 pt2之比。它是表征发动机推力(以万磅计算)

的参数之一,可以调节发动机的工作状态。

另一个表征发动机推力的参数是低压转子的转速N1。

16、布莱顿循环图见书P6

17、循环的增压比等于进气道的冲压比与压气机的增压比的乘积。 18、燃气涡轮喷气发动机理想循环的热效率取决于发动机的增压比和工质的热 容比。

19、理想循环功取决于加热比和增压比。

20、增压比一定,加热比越大,循环功越大。

加热比一定时,循环功随增压比变化曲线有一个最大值。

第二章、进气道

1、

范文九:发动机原理与构造(复习) 投稿:宋垗垘

第一章 燃气轮机工作原理

1、为什么说航空燃气轮机既是热机又是推进器?

2、简单叙述燃气涡轮喷气发动机的组成以及工作原理

3、燃气涡轮发动机分为哪几种?它们在结构以及工作原理上有什么明显区别

4、什么是EGT,为什么它是一个非常重要的监控参数?

5、画出燃气涡轮喷气发动机的理想循环图,并结合涡喷发动机工作工程进行说明

6、分析涡喷发动机理想循环热效率与发动机增压比之间的关系

7、什么是涡喷发动机理想循环最佳增压比?

8、利用发动机推力公式求解课本上第13页的第14大题

9、发动机热效率、推进效率、总效率三者定义以及其关系

10、燃油消耗率sfc定义及表达式,课本13页第13大题

第二章 进气道

11、进气道的功用以及分类

12、亚音速进气道内部气流参数是如何变化的?

13、什么是进气道的总压恢复系数,写出其表达式

14、什么是进气道的冲压比?

第三章 压气机

15、离心式压气机由哪些部件组成,各部件是如何工作的?

16、离心式压气机是如何实现增压的?

17、离心式压气机的优缺点

18、轴流式压气机由哪些部件组成的,压气机一级是如何定义的并简单叙述它的优缺点

19、什么是基元级及基元级叶栅

20、熟练画出基元级速度三角形(包括各个参数的标注)

21、什么是扭速以及相对速度转折角,它们之间有什么关系?

22、熟练画出基元级内各气流参数(总压、静压、总温、静温、绝对速度、相对速度)的变化规律并解释原因

23、如何理解压气机动叶和静叶对气体压缩是高速旋转的叶片对气体做功的结果

24、轴流式压气机机匣的结构形式有哪三种,它们各有什么特点?

25、熟练掌握理想压气机功和绝热压气机功及效率定义和表达式,并能够求解55页12.13.14.18题

26.什么是平面叶栅的攻角特性,画出攻角特性图并进行解释(见课件)

27.掌握概念:叶型前缘角、后缘角、弯角、叶盆、叶背、几何进口角、几何出口角、攻角、落后角、进气角、出口角、

28.压气机内部包括哪些损失

29.从两个角度解释压气机叶片为什么要做成扭的?

30.多级轴流式压气机采用何种流程形式,其对应的机匣结构形式有哪几种?

31.压气机增压比的定义表达式、总增压比与各级增压比之间的关系

26.什么是平面叶栅的攻角特性,画出攻角特性图并进行解释(见课件)

27.掌握概念:叶型前缘角、后缘角、弯角、叶盆、叶背、几何进口角、几何出口角、攻角、落后角、进气角、出口角、

28.压气机内部包括哪些损失

29.从两个角度解释压气机叶片为什么要做成扭的?

30.多级轴流式压气机采用何种流程形式,其对应的机匣结构形式有哪几种?

31.压气机增压比的定义表达式、总增压比与各级增压比之间的关系

32.理想压气机功和绝热压气机功的定义表达式以及区别(注意定熵指数和绝热指数的应用)

33.压气机效率的定义及表达式

34.分析压气机流量、压缩功、增压比与转速有何关系?

35.为什么要研究压气机的特性?压气机特性、流量特性的定义

36.能够画出单级压气机流量特性图并进行简单的分析(例如对等转速线的分析)

37.流量系数的定义,c1a,u变化对攻角有何影响,分析但压气机攻角不断增大且小于临界攻角时,增压比和压气机功如何变化

38.理解多级压气机工况偏离逐级放大作用(不要求根据公式推导)

39.掌握非设计工况下多级压气机前面级和后面级工作不协调的特征(不要求根据公式推导)

40.失速机理产生过程

41.喘振产生根本原因、机理过程,三种防喘措施,根据速度三角形分析三种防喘措施原理

42.低换算转速(或相似转速)下,高设计增压比压气机出现“前重后轻”“前喘后涡”的理解

43.压气机包含哪些主要部件

44.压气机转子有哪些基本结构型式,并指出各结构的优缺点

45. 掌握书上39页,CFM56发动机风扇后增压级转子示意图

46.鼓盘式转子级间连接有哪几种形式

47.减振凸台的作用以及缺点

48.压气机叶片榫头分为哪几种,简述其各自优缺点

49.双转子涡扇发动机的机匣由哪几部分组成

50.风扇承力机匣的组成及作用

51.风扇包容机匣内表面镶嵌着耐磨,并能缓冲的金属或复合材料,它们起什么作用

52.压气机中机匣有那些基本要求

53.整体式、分半式机匣的优缺点

54.整流叶片是如何固定在机匣上的

55.课本54页课后计算题12.13.14.18

56.燃烧室基本性能要求

57.油气比、余气系数的定义

58.燃烧效率定义

59.燃烧室总压恢复系数定义及燃烧室中气流总压下降的原因

60.容热强度的定义

61.燃烧室出口温度分布有两个方面的要求

62.燃烧室三种基本结构形式

63.典型单管燃烧室结构图p60页图4-6,各主要组成部件的功用

64.燃烧室稳定燃烧条件

65.实现稳定燃烧条件需要降低流速以及提高火焰传播速度,如何实现这些条件、分股进气的作用

66.熄火的分类、根本原因、熄火特性定义

67.全环形燃烧室的火焰筒的组成

68.环形燃烧室的分类

69.扩压器的三种形式

70.目前火焰筒主要采用什么冷却方式

71.旋流器的作用:P75

72.燃烧室由那些基本构件组成P72

73.燃烧室机匣分为内外机匣,为什么内机匣需要采取加强结构,而外机匣不需要

74.燃烧室的常见故障是什么

75.涡轮的分类

76.涡轮为什么存在单级和多级的划分

77.冲击反力式涡轮的基元级速度三角形

78.决定基元级速度三角形的因素

79.为什么一级涡轮可以带动5-7级或更多级压气机

80.对于冲击反力式涡轮,气动参数速度、静压、静温、总压、总温在导向器和工作叶轮中的变化

81.涡轮落压比、理想涡轮功 、绝热涡轮功、涡轮效率定义及表达式

82.燃气流量随转速n的变化规律

83.简单讨论当涡轮前温度保持一定时, 随着转速n的增大, 涡轮功率的变化规律

84.涡轮转子的组成

85.涡轮转子的连接结构基本要求以及需要注意的问题

86.涡轮转子的连接结构有哪几种?

87.掌握图5-12、5-14,说明它们的连接结构形式以及如何实现减少盘向轴传递的热量及实现热定心

88.涡轮工作叶片的组成

89.人们采取哪些措施提高涡轮温度?

90.带冠叶片的优缺点?

91.涡轮叶片采用什么类型榫头,它的优缺点是什么?

92.近代发动机中叶片的冷却采用哪些形式?

93.涡轮静子由哪两部分组成?

94.涡轮机匣为什么采用整体式?

95.涡轮导向器的组成以及功用?

96.涡轮导向器在选材、结构、冷却、表面防护方面采取了哪些措施?

97.涡轮导向器作为涡轮的主要传力件,在结构上必须处理好固定传力与允许零件自由膨胀之间的关系

98.什么是涡轮径向间隙?发动机在起动、巡航、停车时,间隙如何变化

99.尾喷管的功用

100.根据尾喷管的组成以及各部件的功用

101.喷管可用落压比和实际落压比表达式 102.喷气速度表达式

103.如何判断收缩喷管的三种工作状态,这三种状态下P5,Pb的关系

104.研究发动机共同工作的目的是什么?

105.稳态和非稳态的区别

106.稳态下压气机和涡轮共同工作的条件

107.某发动机在一定飞行条件下利用燃油调节器使发动机在某一转速工作,如果A5减小,分析qma、Fs、F、sfc、增压比的变化,并在压气机特性图上画出压气机工作点的变化

108.稳态下,n不断增大时,涡轮前温度如何变化

109.稳态下,n不断增大时,分析qmf的变化规律

110.发动机起动过程的定义

111.剩余功率的定义,加速的条件是什么?

112.发动机从稳态点n1加速到稳态点n2,剩余功率如何变化?

113.什么是最佳加速供油量?

114.最佳加速供油曲线的定义,画出最佳加速供油曲线

115.发动机特性的定义

116.转速特性、高度特性、速度特性的定义,画出这三个特性图,并分析曲线变化原因

117.双转子发动机最重要的特点是什么?

118.双转子发动机的优点是什么?

119.简单分析为双转子发动机在低转速下比单转子发动机具有较低的涡轮前总温

120.对于双转子发动机,保证高压转子在某个转速稳定工作的调节方法是什么?

121.当v,n不变时,H<11km时,高度增大时,压气机工作点的变化,压气机功是如何变化的,压气机出口总温是如何变化的?

122.目前涡桨发动机的三种形式

123.当量功率、当量燃油消耗率的定义及表达式、涡桨发动机的2个调节参数

124.能够根据转速的变化分析双向涡桨调速器的工作原理

125.涡桨发动机的特性曲线变化规律(不需要分析)

126.涡扇发动机的优缺点

127.涡扇发动机特性曲线变化规律(不需要分析)

128.涡扇发动机的质量附加原理

129.涡扇发动机函道比随三大特性中的变化规律分析

130.对于双转子、三转子支承方案,能够分析各转子的的支承方案,并确定出哪些是止推支点、哪些是中介支点

131.连轴器的分类

132.根据闭环控制实物图,说明发动机闭环控制工作原理

133.发动机控制系统分为哪几种?

134.滑油系统的功用

135.滑油系统的组成

136.为什么燃气涡轮发动机需要起动机

137.起动过程的三个阶段

138.燃气涡轮起动机有哪几种?

范文十:发动机构造基本原理图解2 投稿:廖簍簎

(1) 曲柄连杆机构

组成:由汽缸体、汽缸盖、活塞、活塞环、连杆曲轴和飞轮等机件组成。 功能: 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。:将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构,它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在做功行程中,活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动,通过连杆转换成曲轴的旋转运动,并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中,飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

活塞要耐高温,燃油与空气的混合气燃烧的时候,能够达到将近2000度的高温,那么,大家知道活塞用的是什么材料吗,铝合金,外加镍、铜还有硅合金,使他在高温下保持稳定。

运动部件–活塞,曲轴,连杆

转子发动机,又名汪克尔发动机,目前只有日本马自达公司采用。

转子发动机他这个转子不像我们刚才讲的活塞那样上下运动,它是旋转运动的,和车轮是一样的,这样他就不需要曲柄连杆来改变运动方式了,所以它的结构大大简化了;第二个优点,它输出的动力比较均匀,这样震动就比较小;还有一个优点,就是噪音很小。

它的缺点:制造工艺和成本比较高;油耗很高;更重要的是我们国内根本就没有维修这种发动机的厂家。

采用转子发动机的车型

1、其实并不是马自达所有的车型用的都是转子发动机,大家熟知的马6、马3用的都是普通的汽油发动机。

2、大家看这幅图片,这是马自达的跑车RX-8,它采用的就是转子发动机,右边的这辆是市场上销售的,左边的是它的改装版本,曾经参加24小时勒芒耐力赛,取得了辉煌的成绩。勒芒耐力赛是与F1方程式赛车一个等级的比赛。

汽车发动机四大件

⑴缸盖 缸盖安装在缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套,缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。 缸盖上还装有进、排气门座,气门导管孔,用于安装进、排气门,还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔,而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔,用以安装凸轮轴。 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有利于提高压缩比,所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。 气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。

⑵发动机曲轴

引擎的主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件,其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的,有两个重要部位:主轴颈,连杆颈,(还有其他)。主轴颈被安装在缸体上,连杆颈与连杆大头孔连接,连杆小头孔与汽缸活塞连接,是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑. 曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。

⑶发动机连杆 连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中,用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件,其主体部分的截面多为圆形或工字形,两端有孔,孔内装有青铜衬套或滚针轴承,供装入轴销而构成铰接。 连杆是汽车发动机中的重要零件,它连接着活塞和曲轴,其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中,除承受燃烧室燃气产生的压力外,还要承受纵向和横向的惯性力。因此,连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。

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