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阅读 4228 次 历史版本 0个 创建者:冰菊物语 (2013/6/20 15:20:51)  最新编辑:冰菊物语 (2013/6/20 15:20:51)
内燃機
拼音:Nèirán Jī (Neiran Ji)
  内燃機(Internal combustion engine)是將液體或氣體燃料與空氣混合後,直接輸入汽缸内部的高壓燃燒室燃燒爆發產生動力。這也是將熱能轉化爲機械能的一種熱機。内燃機具有體積小、質量小、便於移動、熱效率高、起動性能好的特點。但是内燃機一般使用石油燃料,同時排出的廢氣中含有害氣體的成分較高。
 

簡介

 
内燃機
               内燃機
  内燃機,是一種動力機械,它是通過使燃料在機器内部燃燒,並將其放出的熱能直接轉換爲動力的熱力發動機。

  廣義上的内燃機不僅包括往複活塞式内燃機、鏇轉活塞式發動機和自由活塞式發動機,也包括鏇轉葉輪式的燃氣輪機、噴氣式發動機等,但通常所說的内燃機是指活塞式内燃機。

  活塞式内燃機以往複活塞式最爲普遍。活塞式内燃機將燃料和空氣混合,在其汽缸内燃燒,釋放出的熱能使汽缸内產生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞作功,再通過曲柄連杆機構或其他機構將機械功輸出,驅動從動機械工作。

  常見的有柴油機和汽油機,通過將内能轉化爲機械能,是通過做功改變内能。
 

發展歷史


  活塞式内燃機起源於荷蘭物理學家惠更斯用火藥爆炸穫取動力的研究,但因火藥燃燒難以控制而未穫成功。1794年,英國人斯特里特提出從燃料的燃燒中穫取動力,並且第一次提出了燃料與空氣混合的概念。1833年,英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動活塞作功的設計。

  19世紀中期,科學家完善了通過燃燒煤氣,汽油和柴油等產生的熱轉化機械動力的理論。這爲内燃機的發明奠定了基礎。活塞式内燃機自19世紀60年代問世以來,經過不斷改進和發展,已是比較完善的機械。它熱效率高、功率和轉速範圍寬、配套方便、機動性好,所以穫得了廣泛的應用。全世界各種類型的汽車、拖拉機、農業機械、工程機械、小型移動電站和戰車等都以内燃機爲動力。海上商船、内河船舶和常規艦艇,以及某些小型飛機也都由内燃機來推進。世界上内燃機的保有量在動力機械中居首位,它在人類活動中占有非常重要的地位。

  之後人們又提出過各種各樣的内燃機方案,但在十九世紀中葉以前均未付諸實用。直到1860年,法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結構,設計制造出第一台實用的煤氣機。這是一種無壓縮、電點火、使用照明煤氣的内燃機。勒努瓦首先在内燃機中采用了彈力活塞環。這台煤氣機的熱效率爲4%左右。

  英國的巴尼特曾提倡將可燃混合氣在點火之前進行壓縮,隨後又有人著文論述對可燃混合氣進行壓縮的重要作用,並且指出壓縮可以大大提高勒努瓦内燃機的效率。1862年,法國科學家羅沙對内燃機熱力過程進行理論分析之後,提出提高内燃機效率的要求,這就是最早的四沖程工作循環。

  1876年,德國發明家奧托(Otto)運用羅沙的原理,創制成功第一台往複活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力)的四沖程内燃機,仍以煤氣爲燃料,采用火焰點火,轉速爲156.7轉/分,壓縮比爲2.66,熱效率達到14%,運轉平穩。在當時,無論是功率還是熱效率,它都是最高的。

  奧托内燃機穫得推廣,性能也在提高。1880年單機功率達到11~15千瓦(15~20馬力),到1893年又提高到150千瓦。由於壓縮比的提高,熱效率也隨之增高,1886年熱效率爲15.5%,1897年已高達20~26%。1881年,英國工程師克拉克研制成功第一台二沖程的煤氣機,並在巴黎博覽會上展出。

  隨着石油的開發,比煤氣易於運輸擕帶的汽油和柴油引起了人們的注意,首先穫得試用的是易於揮發的汽油。1883年,德國的戴姆勒(Daimler)創制成功第一台立式汽油機,它的特點是輕型和高速。當時其他内燃機的轉速不超過200轉/分,它卻一躍而達到800轉/分,特别適應交通動輸機械的要求。1885~1886年,汽油機作爲汽車動力運行成功,大大推動了汽車的發展。同時,汽車的發展又促進了汽油機的改進和提高。不久汽油機又用作了小船的動力。

  1892年,德國工程師狄塞爾(Diesel)受麵粉廠粉塵爆炸的啟發,設想將吸入氣缸的空氣高度壓縮,使其溫度超過燃料的自燃溫度,再用高壓空氣將燃料吹入氣缸,使之着火燃燒。他首創的壓縮點火式内燃機(柴油機)於1897年研制成功,爲内燃機的發展開拓了新途徑。

  狄塞爾開始力圖使内燃機實現卡諾循環,以求穫得最高的熱效率,但實際上做到的是近似的等壓燃燒,其熱效率達26%。壓縮點火式内燃機的問世,引起了世界機械業的極大興趣,壓縮點火式内燃機也以發明者而命名爲狄塞爾引擎。

  這種内燃機以後大多用柴油爲燃料,故又稱爲柴油機。1898年,柴油機首先用於固定式發電機組,1903年用作商船動力,1904年裝於艦艇,1913年第一台以柴油機爲動力的内燃機車制成,1920年左右開始用於汽車和農業機械。

  早在往複活塞式内燃機誕生以前,人們就曾致力於創造鏇轉活塞式的内燃機,但均未穫成功。直到1954年,聯邦德國工程師汪克爾(Wankel)解決了密封問題後,才於1957年研制出鏇轉活塞式發動機,被稱爲汪克爾發動機。它具有近似三角形的鏇轉活塞,在特定型面的氣缸内作鏇轉運動,按奧托循環工作。這種發動機功率高、體積小、振動小、運轉平穩、結構簡單、維修方便,但由於它燃料經濟性較差、低速扭矩低、排氣性能不理想,所以還隻是在個别型號的轎車上得到采用。
 

發展趨勢


  從2013年2月下旬中國機械工業行業市場交易情況可以看出,節後出現采購旺季。其中,内燃機以及配附件市場景氣度回暖,以18%的市場交易份額位列第二位。前瞻網發布的《2013-2017年中國内燃機及配件制造行業市場前瞻與轉型升級分析報告》分析認爲,近年來,由於我國内燃機及配件制造行業下游需求旺盛,前景看好。

  分析認爲,内燃機及配件制造是汽車摩托車、船舶制造、工業機械以及農機等行業的配套產品,其產品性能必須滿足下游行業的需要,同時這些行業的運行狀況及景氣程度將直接影響内燃機及配件產品的市場需求,具體分析如下:

  1、汽車用内燃機前景預測

  内燃機產品產量按配套使用用途預計,“十二五”期間,預計車用内燃機年產量達到3000萬台。

  2、摩托車及船舶用内燃機前景預測

  内燃機產品產量按配套使用用途預計,“十二五”期間,年摩托車用汽油機達到2600萬台。

  3、工程機械用内燃機前景預測

  “十二五”期間,產品產量按配套使用用途預計,年工程機械用内燃機達100萬台。
 

分類

 
内燃機
                 内燃機
  1. 根據所用燃料分: 汽油機、柴油機、天然氣(CNG)、LPG發動機、乙醇發動機等,另有雙燃料發動機(dual fuel engine)和靈活燃料發動機(Bi-fuel engine)。

  2. 根據缸内着火方式分: 電燃式、點燃式、壓燃式

  3. 根據沖程數分:二沖程、四沖程

  4. 根據活塞運動方式分 : 往複式、鏇轉式

  5. 根據氣缸冷卻方式分 : 水冷式、風冷式

  6. 根據氣缸數目分 :單缸機、多缸機

  7. 根據内燃機轉速分:低速(<300r/min)、中速(300 ~ 1000 r/min)、高速(>1000 r/min);

  8. 根據進氣充量壓力分:自然吸氣式、增壓式

  9. 根據汽缸排列方式,内燃機可以分爲直列、斜置、對置、V形和w形。
 

着火方式

  内燃機根據缸内着火方式的不同可以分爲點燃式發動機和壓燃式發動機。

  點燃式發動機具有三大結構和五大系統。三大結構分别爲曲柄連杆、配氣機構和機體, 五大系統分别爲供油、冷卻、潤滑、起動和點火。

  壓燃式發動機具有三大結構和四大系統。 三大機構分别爲曲柄連杆、配氣機構和機體,四大系統分别爲供油、冷卻、潤滑、起動。

  内燃機按照所使用燃料的不同可以分爲汽油機和柴油機。使用汽油爲燃料的内燃機稱爲汽油機;使用柴油機爲燃料的内燃機稱爲柴油機。汽油機與柴油機比較各有特點;汽油機轉速高,質量小,噪音小,起動容易,制造成本低;柴油機壓縮比大,熱效率高,經濟性能和排放性能都比汽油機好。
 

按照行程

  内燃機按照完成一個工作循環所需的行程數可分爲四行程内燃機和二行程内燃機。把曲軸轉兩圈(720°),活塞在氣缸内上下往複運動四個行程,完成一個工作循環的内燃機稱爲四行程内燃機;而把曲軸轉一圈(360°),活塞在氣缸内上下往複運動兩個行程,完成一個工作循環的内燃機稱爲二行程内燃機。汽車發動機廣泛使用四行程内燃機。
 

冷卻方式

  内燃機按照冷卻方式不同可以分爲水冷發動機和風冷發動機。水冷發動機是利用在氣缸體和氣缸蓋冷卻水套中進行循環的冷卻液作爲冷卻介質進行冷卻的;而風冷發動機是利用流動於氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片之間的空氣作爲冷卻介質進行冷卻的。水冷發動機冷卻均勻,工作可靠,冷卻效果好,被廣泛地應用於現代車用發動機。
 

氣缸數目

  内燃機按照氣缸數目不同可以分爲單缸發動機和多缸發動機。僅有一個氣缸的發動機稱爲單缸發動機;有兩個以上氣缸的發動機稱爲多缸發動機。如雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發動機。現代車用發動機多采用四缸、六缸、八缸發動機。

氣缸排列

  内燃機按照氣缸排列方式不同可以分爲單列式和雙列式)。單列式發動機的各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的,但爲了降低高度,有時也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的;雙列式發動機把氣缸排成兩列,兩列之間的夾角<180°(一般爲90°)稱爲V型發動機,若兩列之間的夾角=180°稱爲對置式發動機。
 

增壓方式

  内燃機按照進氣系統是否采用增壓方式可以分爲自然吸氣(非增壓)式發動機和強制進氣(增壓式)發動機。汽油機常采用自然吸氣式;柴油機爲了提高功率有采用增壓式的。

系統機構

 
  發動機是一種由許多機構和系統組成的複雜機器。無論是汽油機,還是柴油機;無論是四行程發動機,還是二行程發動機;無論是單缸發動機,還是多缸發動機。要完成能量轉換,實現工作循環,保證長時間連續正常工作,都必須具備以下一些機構和系統。

  (1) 曲柄連杆機構

  曲柄連杆機構是發動機實現工作循環,完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連杆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内作直線運動,通過連杆轉換成曲軸的鏇轉運動,並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鏇轉運動轉化成活塞的直線運動。

  (2) 配氣機構

  配氣機構的功用是根據發動機的工作顺序和工作過程,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,並使廢氣從氣缸内排出,實現換氣過程。

  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

  汽油機燃料供給系的功用是根據發動機的要求,配制出一定數量和濃度的混合氣,供入氣缸,並將燃燒後的廢氣從氣缸内排出到大氣中去;柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分别供入氣缸,在燃燒室内形成混合氣並燃燒,最後將燃燒後的廢氣排出。

  (4) 潤滑系統

  潤滑系統的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油,以實現液體摩擦,減小摩擦阻力,減輕機件的磨損。並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

  冷卻系統的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去,保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。水冷發動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節溫器等組成。

  (6) 點火系統

  在汽油機中,氣缸内的可燃混合氣是靠電火花點燃的,爲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内。能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部設備稱爲點火系,點火系通常由蓄電池、發電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。

  (7) 起動系統

  要使發動機由靜止狀態過渡到工作狀態,必須先用外力轉動發動機的曲軸,使活塞作往複運動,氣缸内的可燃混合氣燃燒膨脹作功,推動活塞向下運動使曲軸鏇轉。發動機才能自行運轉,工作循環才能自動進行。因此,曲軸在外力作用下開始轉動到發動機開始自動地怠速運轉的全過程,稱爲發動機的起動。完成起動過程所需的裝置,稱爲發動機的起動系。汽油機由以上兩大機構和五大系統組成,即由曲柄連杆機構,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組成,即由曲柄連杆機構、配氣機構、燃料供給系、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。

  往複活塞式内燃機的組成部分主要有曲柄連杆機構、機體和氣缸蓋、配氣機構、供油系統、潤滑系統、冷卻系統、起動裝置等。

  氣缸是一個圓筒形金屬機件。密封的氣缸是實現工作循環、產生動力的源地。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着。活塞可在氣缸套内往複運動,並從氣缸下部封閉氣缸,從而形成容積作規律變化的密封空間。燃料在此空間内燃燒,產生的燃氣動力推動活塞運動。活塞的往複運動經過連杆推動曲軸作鏇轉運動,曲軸再從飛輪端將動力輸出。由活塞組、連杆組、曲軸和飛輪組成的曲柄連杆機構是内燃機傳遞動力的主要部分。

  活塞組由活塞、活塞環、活塞銷等組成。活塞呈圓柱形,上面裝有活塞環,借以在活塞往複運動時密閉氣缸。上面的幾道活塞環稱爲氣環,用來封閉氣缸,防止氣缸内的氣體漏泄,下面的環稱爲油環,用來將氣缸壁上的多餘的潤滑油刮下,防止潤滑油竄入氣缸。活塞銷呈圓筒形,它穿入活塞上的銷孔和連杆小頭中,將活塞和連杆聯接起來。連杆大頭端分成兩半,由連杆螺釘聯接起來,它與曲軸的曲柄銷相連。連杆工作時,連杆小頭端隨活塞作往複運動,連杆大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作鏇轉運動,連杆大小頭間的杆身作複雜的搖擺運動。

  曲軸的作用是將活塞的往複運動轉換爲鏇轉運動,並將膨脹行程所作的功,通過安裝在曲軸後端上的飛輪傳遞出去。飛輪能儲存能量,使活塞的其他行程能正常工作,並使曲軸鏇轉均勻。爲了平衡慣性力和減輕内燃機的振動,在曲軸的曲柄上還適當裝置平衡質量。
 

工作原理

 
内燃機
                 内燃機
  氣缸蓋中有進氣道和排氣道,内裝進、排氣門。新鮮充量(即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣)經空氣濾清器、進氣管、進氣道和進氣門充入氣缸。膨脹後的燃氣經排氣門、排氣道和排氣管,最後經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、推杆、搖臂和氣門彈簧等傳動件分别加以控制的,這一套機件稱爲内燃機配氣機構。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。

  爲了向氣缸内供入燃料,内燃機均設有供油系統。汽油機通過安裝在進氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例(空燃比)混合,然後經進氣管供入氣缸,由汽油機點火系統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噴入燃燒室,在高溫高壓下自行着火燃燒。

  内燃機氣缸内的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱,溫度升高。爲了保證内燃機正常運轉,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。

  内燃機不能從停車狀態自行轉入運轉狀態,必須由外力轉動曲軸,使之起動。這種產生外力的裝置稱爲起動裝置。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。

  内燃機的工作循環由進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣等過程組成。這些過程中隻有膨脹過程是對外作功的過程,其他過程都是爲更好地實現作功過程而需要的過程。按實現一個工作循環的行程數,工作循環可分爲四沖程和二沖程兩類。

  四沖程是指在進氣、壓縮、做功(膨脹)和排氣四個行程内完成一個工作循環,此間曲軸鏇轉兩圈。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,或經化油器與汽油混合形成的可燃混合氣,經進氣管道、進氣門進入氣缸;壓縮行程時,氣缸内氣體受到壓縮,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,產生高溫、高壓,推動活塞下行並作功;排氣行程時,活塞推擠氣缸内廢氣經排氣門排出。此後再由進氣行程開始,進行下一個工作循環。

  二沖程是指在兩個行程内完成一個工作循環,此期間曲軸鏇轉一圈。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,並掃除氣缸内的廢氣,使之從排氣口排出;隨後活塞上行,將進、排氣口均關閉,氣缸内充量開始受到壓縮,直至活塞接近上止點時點火或噴油,使氣缸内可燃混合氣燃燒;然後氣缸内燃氣膨脹,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,活塞繼續下行至下止點,即完成一個工作循環。

  内燃機的排氣過程和進氣過程統稱爲換氣過程。換氣的主要作用是盡可能把上一循環的廢氣排除幹淨,使本循環供入盡可能多的新鮮充量,以使盡可能多的燃料在氣缸内完全燃燒,從而發出更大的功率。換氣過程的好壞直接影響内燃機的性能。爲此除了降低進、排氣系統的流動阻力外,主要是使進、排氣門在最適當的時刻開啟和關閉。

  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,由於氣流慣性,新鮮充量仍可繼續充入氣缸,故使進氣門在下止點後延遲關閉。

  排氣門也在下止點前提前開啟,即在膨脹行程後部分即開始排氣,這是爲了利用氣缸内較高的燃氣壓力,使廢氣自動流出氣缸,從而使活塞從下止點向上止點運動時氣缸内氣體壓力低些,以減少活塞將廢氣排擠出氣缸所消耗的功。排氣門在上止點後關閉的目的是利用排氣流動的慣性,使氣缸内的殘餘廢氣排除得更爲幹淨。
 

工作指標


  1.動力性能指標:發出多大功率,功率/扭矩儲備多大。

  2.經濟性能指標:單位功率單位時間内的燃油消耗量。

  3.可靠性與耐久性指標:大修或更換零件之間的最長運行時間與無故障長期工作能力。

  4.環保性能指標(NOx、HC、CO、微粒、噪聲):單位功率單位時間内有害物排放量。
 

性能發展


  内燃機性能主要包括動力性能和經濟性能。動力性能是指内燃機發出的功率(扭矩),表示内燃機在能量轉換中量的大小,標志動力性能的參數有扭矩和功率等。經濟性能是指發出一定功率時燃料消耗的多少,表示能量轉換中質的優劣,標志經濟性能的參數有熱效率和燃料消耗率。

  内燃機未來的發展將着重於改進燃燒過程,提高機械效率,減少散熱損失,降低燃料消耗率;開發和利用非石油制品燃料、擴大燃料資源;減少排氣中有害成分,降低噪聲和振動,減輕對環境的污染;采用高增壓技術,進一步強化内燃機,提高單機功率;研制複合式發動機、絕熱式渦輪複合式發動機等;采用微處理機控制内燃機,使之在最佳工況下運轉;加強結構強度的研究,以提高工作可靠性和壽命,不斷創制新型内燃機變氣門,變升程,變相位,甚至停掉幾個缸的技術,都沒能做到在行進中連續變缸徑,但有等效的。

  這種發動機有一個桶形缸體,桶底後,桶底中間有圓孔。還有一個缸體,好像一根筷子穿過一張厚的圓餅並粘合,筷子就是軸,這個軸也穿過桶形缸體底部的孔,餅形體也納入桶中,封閉成一個空心圓柱體的缸腔。這個缸腔的容積是可以變化的,比如隻要固定桶,用機械裝置或者液壓裝置抽動軸就可以實現。

  桶底從圓孔的邊到桶的内壁割條縫,插入一個矩形板;餅面從圓邊到軸割條縫,也插入一塊矩形板,兩塊矩形板可以把缸腔一分爲二,成爲兩個密封缸腔,第一密封缸腔和第二密封缸腔。其中一個密封缸腔從桶壁的矩形板本側開口,充入高壓氣體,或充入油氣混合物並點燃;第二密封腔從桶壁上與前一開口相隔一個矩形板的位置開口放氣。固定桶,矩形板就牽引餅和筷子轉動,反過來也行。

  第一個密封腔從最小、充氣到轉過一定相位(轉角)就停止供氣,可以用閥門或者控制油氣供應量來實現。由於高壓氣體膨脹,裝置會繼續轉動,第一密封缸腔内的氣壓會降低,直到稍微低於環境氣壓,這樣會產生轉動阻力。於是第二個矩形板需要在頭部靠近邊緣開一個孔,安裝單向閥,向内補氣。如果當初的氣壓適當,在第二塊矩形板轉到第二開口的時候,第一密封缸腔的氣壓正好等於或接近於環境氣壓,這是最經濟的。第三種情況是還有少量餘壓。

  當兩個矩形板快要相遇的時候,需要避讓。於是從桶的裙部内圓刻成曲線滑槽,裝上滑動塊,滑動塊與第二塊矩形板連接;從軸穿出桶底的一側套裝一個空心圓柱體,外圓面刻曲線滑槽,裝上滑動塊,與第一塊矩形板連接。滑槽由圓和擺線構成,控制矩形板前沖、頂住和抽回。桶底和餅都夠厚,所以不會抽脱。第二塊矩形板在轉動方向上,和餅一塊轉動;在軸向上,則由桶上的滑槽控制,所以變換容積的時候仍能抵住桶的底部。同樣道理,第一塊矩形板總是能抵住餅的内表面。

  這種裝置在一個着力面上沿弧形軌蹟,把高壓氣體的内能轉化爲動能,是一種動力機械裝置。反過來,也可以在機械的帶動下反向轉動,制取壓縮空氣,或者作爲一個刹車器。做一個容量小的壓氣裝置,制取高壓油氣,配上點火裝置,再做一個容量動力機械裝置,將燃燒後大量高溫高壓氣體的内能轉化爲動能,就是一台發動機。

  它做功的軌蹟是一段弧,而且可以無級的改變容量,也就意味着可以改變發動機排量。配合油門,可以改變燃燒後氣壓,靈活改變轉速;改變排量,配合變速器,在一定範圍内可以適應各種負荷,而且采取上述“最經濟的”方式。如果多套矩形板對置使用,可以減輕軸的彎曲;它是連續排氣的,因而噪音低;可以多套缸錯相聯軸,動力平穩。它可以最大限度的減少餘壓排放,而且在不同負載下都能采取最經濟的工況,所以是好用節能技術。

  作爲一類發動機,不同於蒸汽機、活塞發動機和三角轉子發動機。叫作“可變容弧缸發動機。”
 

機械損失

 
内燃機
                 内燃機
  平均機械損失壓力pmm:發動機單位氣缸工作容積一個循環所損失的功。可以用來衡量機械損失的大小。即:

  1.活塞與活塞環的摩擦損失:占摩擦損失的主要部分,約爲:45-65%

  2.軸承與氣門機構的摩擦損失:包括所有主軸承、連杆軸承和凸輪軸軸承等的摩擦損失。軸承直徑越大,轉速越高,損失越大。15-30%。

  3.驅動附屬機構的功率消耗:指爲保證發動機工作所必不可少的部件總成,如冷卻水泵總成(風冷發動機中則是冷卻風扇)、機油泵、噴油泵、調速器等;占10-20%。

  4.流體摩擦損失:爲克服油霧、空氣阻力及曲軸箱通風等將消耗一部分功。

  5.驅動掃氣泵及增壓器的損失:二沖程或機械增壓發動機中,要加上對進氣進行壓縮而帶來的損失。10-20%
 

損失測定


  1.示功圖法:運用示功圖算出Pi值,從測功器測出發動機的有效功率Pe,從而算出產Pm、 hm及Pmm值。

  問題:誤差來源於P—V圖上活塞上止點位置正確地確定以及測量誤差。此外,各個氣缸存在的不均勻性,這也會引起一定的誤差。示功圖法當上止點位置能得到精確校正時才能取得較滿意的結果。局限:隻能測量整體機械損失。

  2.倒拖法:當發動機以給定工況穩定運行,冷卻水、機油溫度到達正常數值時,切斷對發動機的供油,將電力測功器轉換爲電動機,以給定轉速倒拖發動機,並且維持冷卻水和機油溫度不變,這樣測得的倒拖功率即爲發動機在該工況下的機械損失功率。

  與實際運行的差異:(1)氣體壓力在膨脹行程中大幅度下降,使活塞、連杆。曲軸的摩擦損失有所減少;(2) 由於排氣過程中溫度低、密度大,使Pp比實際的還大;(3)倒拖在膨脹、壓縮行程中,存在充量向氣缸壁的傳熱損失,在測量該工況的有效功率時,這部分傳熱損失已被考慮在内。

  綜合結果是:倒拖時所消耗的功率要超過柴油機的實際機械損失,在低壓縮比發動機中,誤差大約爲 5%,在高壓縮比發動機中,誤差可高達(15—20)%,因而此方法適用於低壓縮比的汽油機。

  3.滅缸法:内燃機調整到給定工況穩定工作後,先測出其有效功率Pe,之後在噴油泵齒條位置或節氣門不變的 下,停止某一氣缸工作,並用減少制動力矩的辦法迅速將轉速恢複到原來的數值,並重新測定其有效功率Pe’。如果滅缸後其他各缸的工作情況和發動機機械損失沒有變化,則被熄滅的氣缸原來所發出的指示功率爲(Pi)x。依次將各缸滅火,最後可以從各缸指示功率的總和中求得整台發動機的指示功率。

  局限:隻能使用於柴油多缸機。

  4.油耗線法:保證發動機轉速不變,逐漸改變供油,測出每小時耗油量B與負荷pme變化關係,繪成負荷特性曲線,延長直線段於横坐標的相交,此交點到原點的距離爲平均機械損失壓力pmm。

  隻能適用於pmm 與ηit 不隨負荷變化,隻適用於柴油機。

  總之;倒拖法隻能用於配有電力測功器的情況,不適用於大功率發動機,較適用於測定壓縮比不高的汽油機的機械損失。對於排氣渦輪增壓柴油機,由於倒拖法和滅缸法破壞了增壓系統的正常工作,隻能用示功圖法、油耗線法來測定機械損失。對於排氣渦輪中增壓、高增壓的柴油機(pb>0.15MPa),除示功圖外,尚無其他適用的方法可取代。
 

燃料使用


  燃油是發電機的動力源,也是造成發電機故障的主要因素,潔淨的燃油不含水份和雜質是極重要的,否則會造成噴油泵和油嘴嚴重磨損甚至損壞。

  在我國燃油質量問題一直是造成發電機壽命降低和故障的主要原因,所以在使用進口發電機盡量使用優質低含硫燃油,在無法達到要求的情況下可改造輸油管路,在油水分離器前加一級粗濾或油水分離器,以不影響發電機輸出功率爲准選擇濾芯等級。

  在使用劣質燃油的情況下必須定期清洗燃油箱,否則容易在油箱中因劣質燃油含有水份和雜質多,會在油箱壁和箱底結積,長期沒清洗的情況下造成結積泥皮脱落,工作中進入燃油管路,致使管路或燃油濾芯等堵塞,在日常維護中要做到良好的保養習慣,排放油箱沉積水雜質和油水分離器中沉積水。
 

使用誤區


  1、 循環加注潤滑油或不同品質的油摻兑使用

  2 、選用的潤滑油粘度較高

  3 、單向流量控制閥或通風軟管損壞後隨意拆除

  4 、大容量的蓄電池壽命長

  5 、隨意加添電解液

  6 、隨便調高發電機的端電壓

  7 、空氣濾清器長期短路或隨便更換不同規格的濾芯

  8 、經常在大功率、高溫狀態下熄火

  9 、高壓油泵内的潤滑油加注或更換不合理

  10 、噴油器噴油壓力調整過高

  11 、隨意拆除散熱器上的空氣蒸氣閥

  12 、隨意更換火花塞
 

優缺點

利用範圍

内燃機
                内燃機
  内燃機的利用範圍很是遍及。地面上各類運輸車輛(汽車、拖遝機、内燃機車等),礦山、建築及工程等機械,就是因爲國家的限電所以早就了很多地方用自備電源發電,水上運輸可作内河及海上船舶的主機和輔機。在軍事方面,如坦克、裝甲車、步兵戰車、重兵器牽引車和各類水面艦艇等方面都大量利用内燃機。
 

優點

  内燃機和外燃機相比較,具有很多優點:

  ①内燃機的熱能利用卒高.目前增壓柴油機的最高熱效率可達46%。而蒸氣機僅有11-!6%。

  ②功率範圍廣,適應性能好,最小的内燃機功率不到0.73千瓦,最大的内嫩機功率可達34000千瓦。

  ⑤結構緊湊,重量輕,體積小,燃料和水的消耗量也少.

  ④使用操作方便,起動快.在正常情況下,一般的柴油機和汽油機能夠在3~5秒的時問内起動,並能在短時間内謎到全負荷運轉,而且操作比較簡單安全。在石油工業中,石油勘探工作都在野外,流動性大,對於動力設備的選擇和要求是:其有足夠大的功率、結構緊湊、重量輕、便於搬運和安裝、燃料和水的消耗少。因此内燃機在石油勘探工作中得到廣泛的應用。
 

缺點

  ⑴對燃料要求較高高速内燃機一般利用汽油或輕柴油作料,並且對燃料的潔淨度要求嚴格。

  ⑵對環境的污染也愈來愈嚴重

  ⑶布局複雜,發展空間——機電行業的多來源業務經營路線及通過長期大量的潛在客戶積累與轉化的方式。

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