武汉轻工大学日常生活中的机械论文题目：浅谈汽油发动机的构造与原理

武汉轻工大学机械生活论文 论文题目：浅谈汽油机的结构和原理 发动机是将部分能量转化为机械能的机器。它的作用是将液体或气体燃烧的化学能转化为热能，再通过膨胀将热能转化为机械能输出动力，不断循环驱动汽车的车轴，形成动力。车源。概述了车用汽油机的结构、工作原理和目前的新技术，包括汽油机的概述、汽油机的工作原理和结构、曲柄连杆机构中的本体、汽油新技术的介绍。引擎。关键词：发动机行程曲柄连杆机构稀薄燃烧一、汽油机概述内燃机以热效率高、结构紧凑、机动性强、操作维护方便等特点而著称。目前，内燃机的保有量大大超过其他热机，占有非常重要的地位。 1876年，德国人奥托的第一台4冲程往复活塞式内燃机在1878年的巴黎万国博览会上被誉为“自瓦特以来动力发动机的最大成就”。在前人研究的基础上，1883年戴姆勒和迈巴赫制造了第一台四冲程往复式汽油发动机。到19世纪末，活塞式汽油机普遍进入实用化阶段，在广泛的应用领域不断改进和创新，很快展现出勃勃生机。

在上个世纪制造的数亿辆被遗忘的汽车中，大多数使用 4 冲程汽油发动机，而汽车中很少使用 2 冲程汽油发动机。 1、汽油机需要具备的功能如下。小巧、轻便、高性能。从汽车的使用角度来看，汽油发动机应具有使用方便、油耗低、节约资源等特点，因此发动机需要小型轻量化；为了满足人们对舒适度的要求，它需要体现出优越的性能。油耗率低。汽油是一种不可再生资源。为了缓解能源危机，需要提高汽油机的经济性、降低油耗、高​​耐用性和高可靠性。低振动，低噪音。为了提高汽车的舒适性，发动机要求低振动和低噪音。安全性高，污染低。随着汽车的普及，交通事故、环境污染、地球大气变暖等危害人类生存的问题越来越严重。为了缓解上述问题，汽油发动机要求高安全性和低污染。 2、汽油机的种类：根据活塞运动方式的不同，汽油机可分为往复式活塞发动机和回转式转子发动机。根据燃料供给方式的不同，汽油发动机可分为化油器发动机和汽油喷射发动机。根据冷却方式的不同，活塞式汽油机可分为水冷式和风冷式。往复式活塞汽油机按气缸数分为单缸和多缸两种。多缸发动机有2、3、4、5、6、8、10、12个气缸，按排列方式分为直列、V型、水平对置等。

2。汽油机的工作原理及结构 发动机是汽车的动力产生装置。汽车发动机按使用的燃料可分为汽油发动机、柴油发动机和燃气发动机。目前，汽油发动机在汽车上的应用较为普遍。汽油机是一种内燃机，它在发动机内部混合汽油和空气，将其燃烧，并将产生的热能转化为机械能。具有结构紧凑、体积小、重量轻、启动方便等优点。一、往复式活塞发动机的工作原理 往复式活塞式汽油机的每次能量转换都必须经过进气、压缩和输入燃油，使燃油燃烧膨胀做功，​​最后产生排放废气。这种连续的工作过程称为汽油机的一个工作循环。如果一个循环需要活塞往复4个冲程（进气、压缩、动力、排气），则称为4冲程汽油机汽油发动机构造与原理，而需要活塞往复2个冲程的循环称为2冲程汽油机。单杆往复活塞汽油机的基本结构如图所示。气缸上装有活塞，活塞通过活塞销与曲轴连接，连杆与曲轴连接。活塞在气缸内往复运动，通过连杆推动曲轴旋转。气缸的顶端用气缸盖封闭。气缸盖上装有进气门和排气门，它们倒挂在气缸顶部，头部朝下，尾部朝上，分别为气缸充气和给气缸排气。进排气门的开启和关闭由凸轮轴控制，凸轮轴由曲轴通过齿形带、齿轮或链条驱动。进气门、排气门、凸轮轴和其他一些零件共同组成一个气门机构，通常称为顶气门机构。

现代汽车发动机无一例外地使用顶置气门机构。构成气缸的零件称为气缸体，支撑曲轴的零件称为曲轴箱，连铸出气缸体和曲轴箱的零件称为机体。 2、工作冲程四冲程汽油机需要在一个循环内完成进气、压缩、做功、排气四个冲程，对应活塞上下4次往复运动，相应的曲轴旋转720度。在四冲程汽油机的一个工作循环中，活塞在气缸内的运动如下： 1、进气冲程中，活塞在曲轴的带动下从上死点运动到下死点。 此时排气门关闭，进气门打开。在活塞运动过程中，气缸的容积逐渐增大，气缸内形成一定程度的真空。空气和汽油的混合物通过进气门进入气缸，在气缸内进一步混合形成可燃混合物。 2、压缩行程如图所示。进气冲程结束后，曲轴机械驱动活塞从下止点运动到上止点。此时，进气门和排气门关闭。随着活塞的运动，气缸的容积不断减小，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。在压缩冲程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气，释放出大量热能。在气体压力的作用下，活塞从上止点运动到下止点，通过连杆推动曲轴旋转做功。随着活塞向下移动，气体压力和温度降低。但是当活塞到达下止点时，做功冲程结束。此时进、排气门仍处于关闭状态。

4。排气冲程如图，排气冲程开始。排气门打开，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞从下死点运动到上死点。此时，膨胀的燃烧气体在自身残压和活塞的驱动下，通过排气门从气缸中排出。外部。当活塞到达上止点时，排气冲程结束，排气门关闭。曲轴继续旋转，活塞从上止点移动到下止点，新的循环开始。一台四冲程汽油机通过进气、压缩、做功和排气四个冲程完成一个工作循环。在此期间，活塞在上止点和下止点之间往复运动，曲轴旋转2周。三、曲柄连杆机构 一、曲柄连杆机构概述 曲柄连杆机构的作用是将燃烧产生的热能转化为机械能，通过连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动和外部动力被输出。曲柄连杆机构由本体组（主要包括缸体、曲轴箱、油底壳、缸套、缸盖和缸垫等不可移动部件）、活塞连杆体（主要包括活塞、活塞环、活塞销和栏杆）等运动部件）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、高速和化学腐蚀的条件下工作。发动机工作时，缸内最高温度可达2500K以上，最高压力可达5-9MPa以上。曲柄连杆机构在高压下进行变速运动，主要承受气压、往复惯性力、旋转运动部件的离心力和相对运动部件接触面的摩擦力。

2。机身 汽车发动机机身主要由机身、气缸盖和气缸盖罩组成。它由气缸盖垫片、主轴承盖和油底壳组成。机体组是发动机的支撑，是曲柄连杆机构、气门机构和发动机系统主要部件的装配基础。气缸盖强制关闭气缸顶部，并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。此外，气缸盖和机体中的水套、油道和油底壳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、机体材料：机体一般采用高强度灰口铸铁或铝合金铸造而成。随着新材料的使用，铝合金车身在汽车发动机上的使用越来越普遍。与灰口铸铁机身相比，铝合金机身具有以下优点：铝合金的导热性非常好，使用全铝机身可以提高压缩比，有利于提高功率的发动机。铝合金具有良好的散热性能，可以降低冷却液容量，减小散热器尺寸，使整个发动机更轻。铝合金车身的轻量化有利于前置发动机前轮驱动汽车前后轮载荷的合理分配。全铝车身的热膨胀系数与铝活塞相同，可以将活塞与气缸之间的间隙控制到最小，从而降低噪音和油耗。 2、车身结构 车身结构与气缸的布置、气缸的结构和曲轴箱的结构有关。气缸排列方式有直列式、V型和水平对置3种，如图（2）曲轴箱一般采用平底式、龙门式和隧道式3种结构形式）如图 4. 汽车发动机新技术介绍 1. 稀薄燃烧技术（1）稀薄燃烧技术的概念 汽油机由于其具有以下优点，已成为汽车、摩托车等交通工具的交通工具）高升功率、低振动、重量轻、体积小、噪音低，但也存在排放高、油耗高的缺点。

为解决汽油机的两大缺点，开发的稀薄燃烧技术以其燃油经济性好、CO、HC、CO2、NOx排放量低等优点引起了众多研究人员的关注。所谓稀薄燃烧是指通过提高发动机内混合气的空燃比，使混合气在空燃比大于理论空燃比值（14.7）汽油发动机构造与原理，又称稀薄燃烧技术。稀薄燃烧时，发动机混合气中的汽油含量较低，汽油与空气的比例可以达到1:25以上。燃料可以完全燃烧，换气损失也减少，从而实现部分负荷节能，减少尾气排放。（2）汽油机稀薄燃烧技术技术进步1）增加压缩比比，采用紧凑的燃烧室，通过改善进气口位置，在气缸内形成强烈的空气运动涡流。提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中心，缩短点火距离; 将压缩比提高到大约 13:1 以加速燃烧速度。当分层燃烧的混合比达到25:1以上时，不能按常规方法点火，必须采用由浓到稀的分层燃烧方式，在周围形成易点燃的浓混合气。火花塞通过气缸内空气的运动。混合比达到12:1左右，外层逐渐变薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速向外扩散。层。高能点火、高能点火和宽间隙火花塞有利于火焰中心的形成，缩短火焰传播距离，提高燃烧速度，提高稀燃极限。一些稀燃发动机使用双火花塞或多极火花塞装置来达到上述目的。稀薄燃烧技术在汽油机中的优势1）提高经济性使用稀薄混合气燃烧提高循环热效率；由于稀薄混合气的燃烧温度较低，燃烧产物的解离损失减少，与气缸壁的摩擦减少。传热还能提高热效率。

因此，发动机的油耗显着降低。排放的改善随着空燃比的增加，由于采用稀薄混合气降低燃烧温度，NOx排放量显着降低；燃烧速度的降低可能导致燃烧不完全，HC排放量会迅速增加。如果能合理设计紧凑的燃烧室，组织空气流动，使燃烧在短时间内完成，就可以大大减少各种气体的排放。稀燃发动机的缺点 根据稀燃发动机的运行状态，空燃比不断变化，催化转化器无法净化废气中的 NOx，因为在稀燃时，废气中残留大量氧气, 不能进行 NOx 还原反应。为了使NOx储存型催化剂有效地发挥作用，温度必须保持在一定范围内。为此，必须增加废气冷却装置。使用该冷却装置，通过NOx存储型催化转化对废气进行冷却，并且由于稀薄燃烧的范围广，催化转化器的寿命也得到了延长。但是，催化转化器会因硫侵蚀而中毒，因此必须将汽油中的硫含量降至最低。然而，低硫汽油尚未普及。另外，稀燃发动机对喷油器的要求较高，因此对喷油器的设计和制造要求也比较高。如果布局不合理，制造进度不能满足要求，导致刚性不足甚至漏气。同时，稀燃发动机对燃油质量的要求也更高。参考文献 [1] 高先平，汽油机结构与原理，科学出版社，2009 [2] 吴社强，汽车结构，上海科学技术出版社，2003 [3] 王望宇，汽车设计，北京：机械工业出版社，2004 [4] 姜玉波，汽车发动机结构，北京大学出版社，2006 [5] 史美玉，汽油发动机，北京：化学工业出版社，2005 [6] 陈家瑞，汽车结构，人民交通出版社，2006IV