汽油机的发展及性能分析

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1、昆明工业职业技术学院毕业（专业技术）论文浅谈汽油机的发展及其应用号: 业：机电设备维修与管理 级：2008级（机电3班）指导教师：杜 职 称：机械工程师2010年12月20日目录摘要(04)关键词(04)前言(04)1汽油机的发展(04)1.1汽油机的发明(04)1.2汽油机的四个发展阶段(04)1.2.1 第一阶段(04)1.2.2 第二阶段(04)1.2.3第三阶段(04)1.3国内汽油机发展现状(05)1.4国外汽油机的发展现状(05)1.5汽油机的发展方向(05)2汽油机的工作过程(06)2.1汽油机的工作原理(06)2.1.1四冲程工作原理(06注2.1.1.1进气冲程(06)2.1

2、.1.2压缩冲程(07)2.1.1.3膨胀冲程(07)2.1.1.4排气冲程(07)2.1.2二冲程工作原理(07)2.3四冲程与二冲程的比较(07)3汽油机的构造(08)3.1.1 气缸体(08)3.1.2下曲轴箱(08)3.1.3气缸盖与气缸垫(08)3.2曲柄连杆机构 (08)3.2.1活塞连杆组(08)3.2.2曲轴飞轮组(09)3.3汽油机的配气机构(09)3.3.1配气机构的组成(09)3.3.2配相位和发火次序(10)3.4汽油机的供油系统(10)3.4.1可燃混合气成分 (10)3.4.2可燃混合气成分对发动机性能的影响(10)3.4.3汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求(1

3、1)3.5汽油机的点火系统(12)3.6汽油机的润滑系统(12)3.6.1润滑方式和润滑系统(12)3.6.1.1 渗混式(12)3.6.1.2 激溅式(12)3.6.1.3 压力式(12)3.6.1.4 综合式(12)3.6.2润滑系统的主要部件(12)3.6.2.1润滑油泵(12)3.6.2.2润滑油滤清器(12)33.7汽油机的冷却系统(13)3.7.1水冷却系统(13)3.7.2风冷却系统(13)3.8汽油机的起动系统(13)4汽油机的性能指标和特性困难(13)4.1动力性能指标(13)4.1.1有效转矩(13)4.1.2有效功率(13)4.1.3 转速(13)4.2经济性指标(14)

4、致谢词(14)结束语(14)参考文献(14)浅谈汽油机的发展及其应用08级机电（3）班 （650302） 沈世维摘要：汽油机是用汽油作燃料的一种火花点塞火式内燃机。1883年德国人戴姆勒制造成功为了第一台汽油机， 从此汽油机开始走进人类的历史。汽油机比柴油机轻巧、制造成本低、噪声小、低温起动性能好，它的出现促使了 运输工具的发展，同时也促进了石油工业的发展。按配气系统的不同，汽油机分为二冲程和四冲程两类，二冲程汽 油机用于提供较小的动力，轻小且成本低，四冲程汽油机用于动力要求较大，轻便的可移动设备的动力。本文将从 汽油机的发展历史及发展现状、趋势、工作过程、构造、性能指标和特性进行分析、讨论。

5、关键词：汽油机 发展工作原理构造性能指标汽油前言汽油机是热机及燃料提炼发展到一定程度上才发展起来的新型热机，它具有许多的优点，现在通 过不断的发展完善，正朝着低排放、节能、可靠等方向发展。汽油机不仅促进了交通工具的发展，也 促进了石油工业的发展。现在随着机械部件的不断发展，特别是新型材料的发明，以近年出现的陶瓷 Be3N材料为代表发动机的试验成功，为汽油机的发展开拓了新的发展方向。1汽油机的发展1.1汽油机的发明1883年，戴姆勒和迈巴赫制成功了第一台四冲程往复式汽油机，它装上了迈巴赫设计的化油器、 并用白炽灯管解决了点火问题。汽油机的转速一下从200r/min跃升到8001000r/min，

6、它具有功 率大、质量轻、体积小、转速快和效率高等优点，因此特别适用于交通工具，与此同时，本茨研制 成功了现在仍在使用的点火装置和水冷式冷却器，到十九世纪末主要的集中活塞式汽油机大体上进 入实用阶段，并且很快显示出巨大的生命力。1.2汽油机的四个发展阶段1.2.1第一阶段上世纪最初二十年，为适应交通运输的要求，以提高功率和比功率为主，采取了提高转速，增 加缸数和改进相应辅助装置的措施，转速又从 800 r/min提高到15001700r/min，比功率从 3.68w/kg提高到441.3735.5w/kg,对提高飞机的飞行性能和汽车的负载能力具有重大意义。1.2.2第二阶段上世纪二十年代，主要解

7、决汽油机的爆震燃烧问题，当时汽油机压缩比达到4时汽油机就发生 爆震，美国通用汽车公司研究室的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量四乙基铝干扰氧和汽油分 子化合的正常过程，解决了爆震的问题，使压缩比从4提高到了 8,大大提高了汽油机的功率和热 效率。同时英国的里卡多及其合作者通过对燃烧室及原理的研究，改进了燃烧室，使汽油机的功率 提高了 20%。1.2.3第三阶段20年代到50年代，主要是在汽油机上装备了增压器，废气涡轮清压可使气压增至1.41.6 个大气压，它的应用为提高汽油机的功率和热效率开辟了一个新的途径。1.2.4第四阶段50年代至今汽油机技术在原理上已发展至极致，它的结构越来越紧凑，转速

8、越来越高，其技术 现状为缸内喷射；多门技术；进气滚流稀薄分层燃烧；电子控制点火正时汽油喷射及空燃比随工况 精确控制等全面电子发动机管理；废气在循环及三元催化等排气净化技术等。1.3国内汽油机发展现状目前国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。华晨汽车将自主 知识产权的1.8T发动机装上了自己的汽车。中国“首款自主丁系列车型”1.8T中华轿车近日在北京人民大会堂高调上市。清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健博士告诉记者，根据 他的了解，即使与国外的“T”型车相比，1.8T中华的表现也仍然在多项指标上高出一截。尽管合 资汽车公司在总量上占据了目前中国国内发动机生产的绝大

9、部分地盘，但作为汽车的心脏，自己制 造发动机也出现在越来越多的中国自主品牌汽车公司的计划中。吉利汽车做出了中国第一台CVVT发 动机；奇瑞和奥地利AVL公司合作开发了多款发动机；长安汽车和德国FEV公司合作开发了系列发 动机；海马汽车也引进了马自达的发动机技术。1.4国外汽油机的发展现状以福特为例，日前，福特汽车公司在美国底特律推出了一项名为EcoBoost的全新发动机技术。 未来5年中，每年在北美将有50万辆福特、林肯和安全品牌汽车采用这一新技术，从而使其燃油经 济性提升高达20%。采用EcoBoost技术的4缸和6缸发动机兼具涡轮增压和燃油直喷两种技术。相比更为昂贵的混 合动力与柴油发动机

10、，EcoBoost技术建立在现今广泛使用的汽油发动机上，通过改进，使其在无损5 驾驶性能的前提下提高燃油经济性并降低排放。目前，各国的汽车公司都在大力开发和采用这种技 术先进、性能优异的产品。日本三菱汽车公司一直处于领先地位。自1996年8月率先向市场投放第 一台GDI发动机以来，三菱公司先后又开发出了多种不同类型的GDI发动机，即2.4L四缸机、3.0L 六缸机和3.5L六缸机，它们已分别装用于四种中、大型轿车投放市场。近年来，该公司又推出多种 GDI新机型:4.5L的V8机、1.5L的直列四缸机和0.66L的直列三缸机。三菱公司称，其1.8L的GDI 发动机不仅可节省燃油20%，降低排放2

11、0%，而且还可把发动机的功率和扭矩提高10%。1.5汽油机的发展方向近年来研制成功并投产的缸内直喷分层充气稀薄燃汽油为汽油机的发展奠定、了基础，70年 代开始的电子技术在发动机上的应用，为汽油机基本上满足了目前世界各国有关排放、节能、可靠 性等方面的要求。内燃机电子控制现已包括电控制燃油喷射、电控点火、急速控制、排放控制、进 入控制、增压控制、警告提示、自我诊断、失效保护等。四彳亍程汽油机示急图凸检轴fill底，尤XCARUmiUJ.KCAR.CDm.EF12汽油机的工作过程2.1汽油机的工作原理2.1.1四冲程工作原理汽油机最基本的工作原理是使汽油和空气的混合物在气缸内燃烧产生高压高温气体，

12、膨胀推活 塞作功，如图为示意图，主要由筒形的气缸、活塞、连杆、曲柄组成，工作时，活塞受气体压力推 动，再通过曲柄连杆而变为曲轴的回转运动，有时则反过来由曲柄带动，故活塞作往复运动，气缸 上端装有气缸盖、盖上装有进气阀和排气阀、进排气阀的启闭、火花塞的发火或喷油器的喷油时间 均由曲轴通过齿轮传动来执行和控制，使之与活塞的运动准确地配合。活塞离曲轴中心最远的位置称为“上止点最近的位置称为“下止点”上下止点间活塞移动的 距离称为“活塞冲程”S，曲轴每转动一周，活塞移动两个冲程，且S为曲柄长度R的二倍。活塞在 上下止点时气缸容积之差称为“气缸工作容积”Vh或“活塞排量”。活塞在上止点时气缸的容积称 为

13、“活塞式容积”VC，活塞在下止点时气缸的容积称为“气缸的全容积”Va，Vc/Va=8称为汽油机 的压缩比，它表示气体在气缸内被压缩时其体积缩小的程度。2.1.1.1进气冲程排气阀关闭，进气阀开启，活塞靠飞轮的惯性由上止点移动到下止点，新鲜空气被吸入气缸的 过程。2.1.1.2压缩冲程紧接进气冲程后，进气阀关闭，活塞依靠惯性由下止点移动到上止点，将混合燃气压缩，使其 压力和温度上升的过程。2.1.1.3膨胀冲程紧随压缩冲程后，火花塞点火使汽油瞬间爆炸式燃烧，推动活塞做功，活塞由上止点迅速移动 至下止点的过程。2.1.1.4排气冲程当膨胀冲程结束后，活塞靠惯性由下止点移至上止点，废气被推出气缸。当

14、排气冲程结束后， 排气阀关闭，一个工作循环结束，如此循环进入下一个工作过程。每一个工作循环中，气体对活塞 做的功由循环曲线所包围的面积表示，上面循环曲线是顺时针进行的，故为正功，下面循环曲线是 逆时针的为负功，因此活塞得到的净功为上下两部分面积之差。汽油机净功的大小，靠节气阀来控 制进入气缸的混合气量的过程。图】一3四冲程汽油机工作循环小意图1排气门：2 火花塞：3进气门；4气任5 活塞；6建林了一曲机8可燃混合气2.1.2二冲程工作原理（如图1-3所示）二冲程汽油机的工作过程也是由进气，压缩，燃烧膨胀和排气过程组成。二冲程汽油机的混合 方式和点火方式也和与四冲程的相同。，但二冲程汽油机的进气

15、，压缩，燃烧过程和排气过程是在 活塞的两个冲程内完成，因此，每完成一个工作循环，曲轴仅需转一转。二冲程汽油机没有进排气阀，但在气缸避上开有进气孔，排气孔和换气孔，孔的开闭靠活塞来 完成，当二冲程汽油机工作时，活塞的曲轴一侧起着预先将新鲜混合气压缩的作用。当活塞从下止 点向上止点移动时，曲轴箱内气体压力因膨胀而下降。所以低于大气压力，当活塞移近上止点使进 气孔打开，曲轴箱与大气相通，汽油与空气的混合气被吸入曲轴箱内，当活塞将进气孔遮闭后，混 合气被压缩，当活塞再继续下行使换气孔打开，压缩后的混合气即经缓气孔冲入气缸，并将气缸内 的废气驱除而进行换气，当换气孔和排气孔均关闭时，气缸内的混合气被压缩，活塞将达到上止点 时，火花塞产生火花，燃烧过程开始，高温高压的气体开始膨胀推动活塞作功，在下移过程中，废 气自动冲出气缸，当换气孔打开时预先压缩过的混合气即冲入气缸进行换气，这样就完成了一个工 作循环。2.3四冲程与二冲程的比较二冲程汽油机在换气时不可能将废气清除干净，加上排气要消耗功，因此效率较低。但是，在 转速，气缸直径，活塞冲程长度和气缸数相同的情况下，二冲程工作循