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2012年資產(chǎn)評(píng)估師考試機(jī)電設(shè)備復(fù)習(xí)講義(31)

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第六章 其他常見機(jī)器設(shè)備

第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)

一、概述

燃料燃燒后的產(chǎn)物直接推動(dòng)機(jī)械裝置做功的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為內(nèi)燃機(jī),如柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。

(一)內(nèi)燃機(jī)分類

1、按照所使用燃料分類:可分為柴油機(jī)、汽油機(jī)、煤氣機(jī)等。

2、按照工作循環(huán)沖程數(shù)分類:可分為四沖程、二沖程內(nèi)燃機(jī)。

3、按照汽缸數(shù)和排列方式分類:可分為單缸和多缸內(nèi)燃機(jī);直立式、臥式、V型等。

4、按照進(jìn)氣方式分類:可分為非增壓、增壓內(nèi)燃機(jī)。

5、按照冷卻方式分類:可分為水冷、風(fēng)冷內(nèi)燃機(jī)。

6、按照著火方式分類:可分為點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)(汽油機(jī))和壓燃式內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī))。

(二)內(nèi)燃機(jī)基本名詞術(shù)語(yǔ)

1.工作循環(huán):進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣。這一系列連續(xù)的過程稱為內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)。

2.上、下止點(diǎn):活塞在汽缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的兩個(gè)極端位置稱為止點(diǎn)。活塞離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置稱為上止點(diǎn),離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置稱為下止點(diǎn)。

3.活塞行程:上下止點(diǎn)之間的距離。

S=2r

r—曲軸半徑

4.汽缸工作容積:活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所走過的汽缸容積,用Vh表示。

5.汽缸總?cè)莘e:

(1)燃燒室容積:活塞位于上止點(diǎn)時(shí),活塞頂部與汽缸蓋之間的容積,用 VC 表示。

(2)活塞位于下止點(diǎn)時(shí),活塞頂部與汽缸蓋、汽缸套內(nèi)表面形成的容積,稱為汽缸總?cè)莘e,用 Va 表示。

(3)汽缸總?cè)莘e = 汽缸工作容積 + 燃燒室容積 ,即:

Va=Vh+Vc

6.壓縮比:汽缸總?cè)莘eV a與燃燒室容積Vc之比,表示氣體在汽缸內(nèi)被壓縮的程度。

ε=Va/ Vc=1+(Vh /Vc)

7.工況:是內(nèi)燃機(jī)在某一時(shí)刻的工作狀況,一般用功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示,也可以用負(fù)荷與轉(zhuǎn)速表示。

(三)內(nèi)燃機(jī)型號(hào)

1.型號(hào)表示方法如圖6-2所示。

2.型號(hào)含義

內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名,例如:柴油機(jī)、汽油機(jī)、煤氣機(jī)、沼氣機(jī)、雙(多種)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由阿拉伯?dāng)?shù)字、漢語(yǔ)拼音字母和根據(jù)氣缸布置所規(guī)定的象形字符號(hào)組成。

(1)首部:產(chǎn)品特征代號(hào),由制造廠自選相應(yīng)字母表示,包括系列代號(hào)、換代符號(hào)和地方、企業(yè)代號(hào)。每種符號(hào)一般用一個(gè)或兩個(gè)字母表示。

(2)中部:由缸數(shù)符號(hào)、氣缸布置形式符號(hào)、沖程符號(hào)和缸徑符號(hào)組成。氣缸數(shù)和缸徑用數(shù)字表示,氣缸布置形式符號(hào),V為V型布置,P為平臥型布置,多缸直列及單缸一般不標(biāo)符號(hào)。四沖程不標(biāo)注。

(3)后部:結(jié)構(gòu)特征符號(hào)及用途特征符號(hào)。

(4)尾部:區(qū)分符號(hào)。

首部和尾部符號(hào)根據(jù)具體情況允許不表示。由國(guó)外引進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品,若保持原結(jié)構(gòu)性能不變,允許保留原產(chǎn)品型號(hào)。

3.示例

【例1】165F柴油機(jī)

表示單缸、四沖程、缸徑65mm、風(fēng)冷、通用型柴油機(jī);

4、注意事項(xiàng):

(1)最重要的是缸數(shù)、汽缸直徑,是必不可少的;

(2)結(jié)構(gòu)特征省略表示水冷;

(3)四沖程不標(biāo);二沖程用 E 表示。

(4)用途特征省略表示通用型、固定動(dòng)力。

二、內(nèi)燃機(jī)基本工作過程

四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過程

四沖程內(nèi)燃機(jī)每個(gè)工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)沖程組成。

1.進(jìn)氣沖程。工作時(shí)進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn),曲軸旋轉(zhuǎn)180°,新鮮氣體吸入氣缸。

2.壓縮沖程。在進(jìn)氣終了,內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣門均關(guān)閉,氣缸形成封閉系統(tǒng),活塞開始向上運(yùn)動(dòng),活塞由下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn),曲軸旋轉(zhuǎn)180°,將氣缸內(nèi)的氣體壓縮,壓力和溫度均有很大提高。

3.做功沖程。由于內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒,使缸內(nèi)氣體壓力和溫度急劇提高。氣缸內(nèi)高溫高壓氣體膨脹做功,推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn),曲軸旋轉(zhuǎn)180°。膨脹功經(jīng)連桿由曲軸輸出,從而把燃料的熱能變?yōu)闄C(jī)械功。

4.排氣沖程。為了使能量轉(zhuǎn)換過程連續(xù)地進(jìn)行下去,缸內(nèi)氣體在膨脹做功以后,排氣門打開活塞由下向上運(yùn)動(dòng),將廢氣從排氣門排出。內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣過程,完成一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)活塞再次由上向下運(yùn)動(dòng)時(shí),又開始了下一個(gè)工作循環(huán)。

由此可見,四沖程內(nèi)燃機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)行程中,只有一個(gè)行程是做功的,其余三個(gè)行程是做功的準(zhǔn)備行程。因此單缸內(nèi)燃機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)兩周只有半周是由膨脹氣體的作用使曲軸旋轉(zhuǎn),其余一周半則靠慣性維持轉(zhuǎn)動(dòng),所以曲軸轉(zhuǎn)速是不均勻的。

在多缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中,每個(gè)氣缸的工作過程是相同的,但是所有氣缸的做功行程并不同時(shí)發(fā)生,如四缸內(nèi)燃機(jī),曲軸每轉(zhuǎn)半周便有一個(gè)氣缸在做功。這樣內(nèi)燃機(jī)氣缸數(shù)增多,不僅功率增加,工作轉(zhuǎn)速也更加平穩(wěn)。

三、汽油機(jī)與柴油機(jī)的主要區(qū)別(重點(diǎn))

汽油機(jī)與柴油機(jī)在結(jié)構(gòu)與原理方面有很多相同之處,其主要不同在于所用燃料、燃料供給方式、燃料點(diǎn)火方式等。

(1) 柴油機(jī):以柴油為燃料;

汽油機(jī):以汽油為燃料。

(2) 柴油機(jī):燃料在壓縮終點(diǎn)前噴入汽缸,在汽缸內(nèi)部混合,稱為內(nèi)部形成混合氣。

汽油機(jī):燃料和空氣在汽缸外部先混合好再進(jìn)入汽缸,稱為外部形成混合氣。

(3) 柴油機(jī):空氣在汽缸內(nèi)被壓縮,產(chǎn)生高溫、高壓,使燃料自行燃燒,稱為壓燃式。

汽油機(jī):利用火花塞產(chǎn)生的電火花將燃料點(diǎn)燃,稱為點(diǎn)燃式。

(4) 在壓縮比、扭矩、熱效率、轉(zhuǎn)速和功率范圍等方面,也有差別。

(5) 不同點(diǎn)的比較列表:

表6—3 汽油機(jī)與柴油機(jī)主要不同點(diǎn)的比較

項(xiàng)目 柴油機(jī) 汽油機(jī)

進(jìn)氣 純空氣 汽油與空氣的混合氣

點(diǎn)火方法  利用壓縮空氣的高溫自燃點(diǎn)火(壓燃)  現(xiàn)代汽油機(jī)廣泛采用電掛點(diǎn)火定時(shí)技術(shù)(點(diǎn)燃)

燃料的霧化與混合氣的形成方法:

柴油在燃燒室內(nèi)由噴油器霧化, 采用電控噴射技術(shù),定時(shí)、

與被壓縮的高溫空氣混合;采用電控噴射, 定量地把汽油噴入進(jìn)氣道或

可優(yōu)化噴油規(guī)律及噴油量 氣缸中,可獲得最佳濃度的混合氣

壓縮比 較高 較低

扭矩 低速時(shí)扭矩較大 高速時(shí)扭矩較大

機(jī)體結(jié)構(gòu)  因燃燒壓力高,機(jī)件強(qiáng)度大, 因燃燒壓力低,

構(gòu)造堅(jiān)固,較笨重 機(jī)件強(qiáng)度低,構(gòu)造輕巧

熱效率 較高 較低

適于功率范圍  適用于大、中和小功率 適用于中、小及微型功率

轉(zhuǎn)速 較低 較高

四、內(nèi)燃機(jī)主要性能指標(biāo)(重點(diǎn))

內(nèi)燃機(jī)的性能通常用動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)表示;動(dòng)力性能參數(shù)是扭矩與功率;經(jīng)濟(jì)性能參數(shù)是熱效率與燃料消耗率。

(一)輸出扭矩:曲軸上輸出的扭矩。

(二)有效功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間對(duì)外所做的功。

有效功率是內(nèi)燃機(jī)的主要性能指標(biāo)之一。

內(nèi)燃機(jī)功率標(biāo)定是制造企業(yè)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途、壽命、可靠性及使用條件等要求,人為地規(guī)定該產(chǎn)品在大氣條件下所輸出的有效功率及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速,被稱為標(biāo)定功率及標(biāo)定轉(zhuǎn)速。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,內(nèi)燃機(jī)功率分為以下四級(jí):

1.15分鐘功率。允許連續(xù)運(yùn)行15分鐘的最大有效功率,適用于較大功率儲(chǔ)備或需要瞬時(shí)發(fā)出最大功率的汽車、軍用車輛、快艇等用途的內(nèi)燃機(jī)。

2.1小時(shí)功率。允許連續(xù)運(yùn)行1小時(shí)的最大有效功率,適用于需要一定功率儲(chǔ)備,以克服突增載荷的工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)車、大型載貨汽車、船舶等用途的內(nèi)燃機(jī)。

3.12小時(shí)功率。允許連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)的最大有效功率,適用于在12小時(shí)內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),而且要充分發(fā)揮功率的拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)排灌、內(nèi)燃機(jī)車、移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組等用途的內(nèi)燃機(jī)。

4.持續(xù)功率。該功率為內(nèi)燃機(jī)允許長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的最大有效功率,適用于需要長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的固定動(dòng)力、排灌、船舶、電站等的內(nèi)燃機(jī)。

除持續(xù)功率外,其他幾種功率均具有間歇性工作的特點(diǎn),故被稱為間歇功率。

(三)有效燃料消耗率(比油耗):

內(nèi)燃機(jī)每發(fā)出 1 千瓦的功率,在1 小時(shí)內(nèi)所消耗的燃料量(克)。

(四)有效熱效率

轉(zhuǎn)換成內(nèi)燃機(jī)有效的熱量與所消耗燃料熱量之比。

內(nèi)燃機(jī)的熱效率越高,表示燃料的熱量利用越好。

一般高速柴油機(jī)的熱效率在 0.36 ~ 0.40

中速柴油機(jī)的熱效率在 0.38 ~ 0.45

低速柴油機(jī)的熱效率在 0.40 ~ 0.48

汽油機(jī)的熱效率在 0.25 ~ 0.36

增壓內(nèi)燃機(jī)的熱效率偏于高值。

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(責(zé)任編輯:中大編輯)

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