內(nèi)燃機機構和系統(tǒng)組成及其原理

1、機構和系統(tǒng)組成發(fā)動機是一種由許多機構和系統(tǒng)組成的復雜機器。無論是汽油機，還是柴油機；無論是四行程發(fā)動機，還是二行程發(fā)動機；無論是單缸發(fā)動機，還是多缸發(fā)動機。要完成能量轉換，實現(xiàn)工作循環(huán)，保證長時間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機構和系統(tǒng)。 （1） 曲柄連桿機構    曲柄連桿機構曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)作直線運動，通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。 （2） 配

2、氣機構 配氣機構的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。    配氣機構配氣機構大多采用頂置氣門式配氣機構，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。 （3） 燃料供給系統(tǒng) 汽油機燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴    燃料供給系統(tǒng)油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。 （4） 潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)的功用是向作相對運動

3、的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。 （5） 冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。    冷卻系統(tǒng)（6） 點火系統(tǒng) 在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和

4、火花塞等組成。    點火系統(tǒng)（7） 起動系統(tǒng) 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發(fā)動機才能自行運轉，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動    起動系統(tǒng)系。汽油機由以上兩大機構和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構，配氣機構、燃料供給系、潤滑系、冷卻系、點火系和起動系組成；柴油機由以上兩大機構和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供

5、給系、潤滑系、冷卻系和起動系組成，柴油機是壓燃的，不需要點火系。    內(nèi)燃機的組成往復活塞式內(nèi)燃機的組成部分主要有曲柄連桿機構、機體和氣缸蓋、配氣機構、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動裝置等。 氣缸是一個圓筒形金屬機件。密封的氣缸是實現(xiàn)工作循環(huán)、產(chǎn)生動力的源地。各個裝有氣缸套的氣缸安裝在機體里，它的頂端用氣缸蓋封閉著。活塞可在氣缸套內(nèi)往復運動，并從氣缸下部封閉氣缸，從而形成容積作規(guī)律變化的密封空間。燃料在此空間內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃氣動力推動活塞運動?；钊耐鶑瓦\動經(jīng)過連桿推動曲軸作旋轉運動，曲軸再從飛輪端將動力輸出。由活塞組、連桿組、曲軸和飛輪組成的曲柄連桿機構是內(nèi)燃機傳遞

6、動力的主要部分。 活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等組成?；钊蕡A柱形，上面裝有活塞環(huán)，借以在活塞往復運動時密閉氣缸。上面的幾道活塞環(huán)稱為氣環(huán)，用來封閉氣缸，防止氣缸內(nèi)的氣體漏泄，下面的環(huán)稱為油環(huán)，用來將氣缸壁上的多余的潤滑油刮下，防止?jié)櫥透Z入氣缸?；钊N呈圓筒形，它穿入活塞上的銷孔和連桿小頭中，將活塞和連桿聯(lián)接起來。連桿大頭端分成兩半，由連桿螺釘聯(lián)接起來，它與曲軸的曲柄銷相連。連桿工作時，連桿小頭端隨活塞作往復運動，連桿大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作旋轉運動，連桿大小頭間的桿身作復雜的搖擺運動。 曲軸的作用是將活塞的往復運動轉換為旋轉運動，并將膨脹行程所作的功，通過安裝在曲軸后端上的飛輪傳遞出去。

7、飛輪能儲存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲軸旋轉均勻。為了平衡慣性力和減輕內(nèi)燃機的振動，在曲軸的曲柄上還適當裝置平衡質量。內(nèi)燃機的工作原理氣缸蓋中有進氣道和排氣道，內(nèi)裝進、排氣門。新鮮充量(即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣)經(jīng)空氣濾清器、進氣管、進氣道和進氣門充入氣缸。膨脹后的燃氣經(jīng)排氣門、排氣道和排氣管，最后經(jīng)排氣消聲器排入大氣。進、排氣門的開啟和關閉是由凸輪軸上的進、排氣凸輪，通過挺柱、推桿、搖臂和氣門彈簧等傳動件分別加以控制的，這一套機件稱為內(nèi)燃機配氣機構。通常由空氣濾清器、進氣管、排氣管和排氣消聲器組成進排氣系統(tǒng)。 為了向氣缸內(nèi)供入燃料，內(nèi)燃機均設有供油系統(tǒng)。汽油機通過安裝在進氣

8、管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例(空燃比)混合，然后經(jīng)進氣管供入氣缸，由汽油機點火系統(tǒng)控制的電火花定時點燃。柴油機的燃油則通過柴油機噴油系統(tǒng)噴入燃燒室，在高溫高壓下自行著火燃燒。 內(nèi)燃機氣缸內(nèi)的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱，溫度升高。為了保證內(nèi)燃機正常運轉，上述零件必須在許可的溫度下工作，不致因過熱而損壞，所以必須備有冷卻系統(tǒng)。 內(nèi)燃機不能從停車狀態(tài)自行轉入運轉狀態(tài)，必須由外力轉動曲軸，使之起動。這種產(chǎn)生外力的裝置稱為起動裝置。常用的有電起動、壓縮空氣起動、汽油機起動和人力起動等方式。 內(nèi)燃機的工作循環(huán)由進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。這些過程中只有膨脹過程是對

9、外作功的過程，其他過程都是為更好地實現(xiàn)作功過程而需要的過程。按實現(xiàn)一個工作循環(huán)的行程數(shù)，工作循環(huán)可分為四沖程和二沖程兩類。 四沖程是指在進氣、壓縮、做功（膨脹）和排氣四個行程內(nèi)完成一個工作循環(huán)，此間曲軸旋轉兩圈。進氣行程時，此時進氣門開啟，排氣門關閉。流過空氣濾清器的空氣，或經(jīng)化油器與汽油混合形成的可燃混合氣，經(jīng)進氣管道、進氣門進入氣缸；壓縮行程時，氣缸內(nèi)氣體受到壓縮，壓力增高，溫度上升；膨脹行程是在壓縮上止點前噴油或點火，使混合氣燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓，推動活塞下行并作功；排氣行程時，活塞推擠氣缸內(nèi)廢氣經(jīng)排氣門排出。此后再由進氣行程開始，進行下一個工作循環(huán)。 二沖程是指在兩個行程內(nèi)完成一個工作

10、循環(huán)，此期間曲軸旋轉一圈。首先，當活塞在下止點時，進、排氣口都開啟，新鮮充量由進氣口充入氣缸，并掃除氣缸內(nèi)的廢氣，使之從排氣口排出；隨后活塞上行，將進、排氣口均關閉，氣缸內(nèi)充量開始受到壓縮，直至活塞接近上止點時點火或噴油，使氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒；然后氣缸內(nèi)燃氣膨脹，推動活塞下行做功；當活塞下行使排氣口開啟時，廢氣即由此排出，活塞繼續(xù)下行至下止點，即完成一個工作循環(huán)。 內(nèi)燃機的排氣過程和進氣過程統(tǒng)稱為換氣過程。換氣的主要作用是盡可能把上一循環(huán)的廢氣排除干凈，使本循環(huán)供入盡可能多的新鮮充量，以使盡可能多的燃料在氣缸內(nèi)完全燃燒，從而發(fā)出更大的功率。換氣過程的好壞直接影響內(nèi)燃機的性能。為此除了降低進、排氣系統(tǒng)的流動阻力外，主要是使進、排氣門在最適當?shù)臅r刻開啟和關閉。 實際上，進氣門是在上止點前即開啟，以保證活塞下行時進氣門有較大的開度，這樣可在進氣過程開始時減小流動阻力，減少吸氣所消耗的功，同時也可充入較多的新鮮充量。當活塞在進氣行程中運行到下止點時，由于氣流慣性，新鮮充量仍可