摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)（Engine）是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，包括外燃機(jī)（斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽機(jī)等）、內(nèi)燃機(jī)（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等、燃?xì)鈾C(jī)）等。內(nèi)燃機(jī)通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。發(fā)動(dòng)機(jī)既適用于動(dòng)力發(fā)生裝置，也包括動(dòng)力裝置的整個(gè)機(jī)器（如：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)）。發(fā)動(dòng)機(jī)在英國(guó)誕生其概念源于英語，本義是指那種“產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)械裝置”。
一、發(fā)動(dòng)機(jī)
發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展主要經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段：蒸汽機(jī)、外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。燃料燃燒部位的不同是內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)的最大區(qū)別。
外燃機(jī)是指其燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的外部燃燒，再將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器。在1816年，蘇格蘭的R.斯特林發(fā)明了外燃機(jī)，故又稱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)將燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，瓦特改良的蒸汽機(jī)就是一種典型的外燃機(jī)，當(dāng)大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時(shí)，產(chǎn)生了高壓推動(dòng)機(jī)械做功，完成了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。
內(nèi)燃機(jī)是指其燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)部燃燒，再將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的機(jī)器。其種類十分繁多，常見典型的內(nèi)燃機(jī)有汽油機(jī)、柴油機(jī)。不常見的內(nèi)燃機(jī)有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)裝配的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。由于動(dòng)力輸出方式不同，前兩種和后兩種存在著很大差異。一般地，前者多應(yīng)用于地面，后者多應(yīng)用于空中。當(dāng)然有些汽車制造者出于創(chuàng)造世界汽車車速新紀(jì)錄的目的，也在汽車上裝用過噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，但因其特殊性不適合批量生產(chǎn)。
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6LTAA8.9康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)視圖 |
二、柴油機(jī)
柴油機(jī)是以柴油為燃料。屬于壓縮點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)在工作時(shí)，新鮮空氣被吸入柴油機(jī)氣缸內(nèi)，因活塞的運(yùn)動(dòng)而受到高強(qiáng)度的壓縮，高溫達(dá)到500～700℃。燃油在高壓油泵的作用下以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣形成可燃混合氣，自動(dòng)著火燃燒。燃燒中釋放的巨大能量作用在活塞頂面上，推動(dòng)活塞并通過連桿和曲軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。
在1897年法國(guó)出生的德裔工程師狄塞爾，成功研制實(shí)用的四沖程柴油機(jī)。因較高的熱效率而引起人們的重視。剛開始柴油機(jī)采用空氣噴射燃料，附屬裝置龐大笨重，只適合固定作業(yè)。20世紀(jì)初，開始在船舶上應(yīng)用，1905年制成第一臺(tái)二沖程船用柴油機(jī)。因其發(fā)明者是狄塞爾，故被稱為狄塞爾引擎。.
在1922年德國(guó)的博施發(fā)明機(jī)械噴射裝置，逐漸替代了空氣噴射。20世紀(jì)20年代后期出現(xiàn)了高速柴油機(jī)，并開始用于汽車。到了50年代，一些結(jié)構(gòu)性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油機(jī)發(fā)展起來，柴油機(jī)進(jìn)入了專業(yè)化大量生產(chǎn)階段。特別是廢氣渦輪增壓技術(shù)的出現(xiàn)，使柴油機(jī)成為現(xiàn)代動(dòng)力機(jī)械中最重要的部分。
1、柴油機(jī)的分類
1）按工作循環(huán)可分為二沖程和四沖程柴油機(jī)；
2）按冷卻方式可分為風(fēng)冷式和水冷式柴油機(jī)；
3）按進(jìn)氣方式可分為自然吸氣式和渦輪增壓式柴油機(jī)；
4）按轉(zhuǎn)速可分為低速（小于350r/min）、中速（350～1000r/min）和高速（大于1000r/min）柴油機(jī)；
5）按燃燒室形狀可分為直接噴射式、渦流室式和預(yù)燃室式柴油機(jī)；
6）按氣體壓力作用方式可分為單作用式、雙作用式和對(duì)置活塞式柴油機(jī)等；
7）按氣缸數(shù)目可分為多缸和單缸柴油機(jī)；
8）按用途可分為汽車用柴油機(jī)、機(jī)車柴油機(jī)、船用柴油機(jī)、發(fā)電柴油機(jī)、工程機(jī)械用柴油機(jī)和農(nóng)用柴油機(jī)等。
柴油是柴油機(jī)主要燃料，通常輕柴油用于高速柴油機(jī)；中、低速柴油機(jī)用輕柴油或重柴油。柴油機(jī)用噴油泵和噴油器將高壓燃油以霧狀噴入氣缸，與空氣混合燃燒。因此，柴油機(jī)可用揮發(fā)性較差的重質(zhì)燃料或劣質(zhì)燃料，如原油和渣油等。
在燃用原油和渣油時(shí)，須過濾雜質(zhì)和水分，還需對(duì)供油系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱保溫，降低燃油粘度，以便輸送和噴射。如果柴油機(jī)設(shè)計(jì)合適的燃燒室也可燃用乙醇、甲醇和汽油等輕質(zhì)燃料。可加入添加劑提高十六烷值改善輕質(zhì)燃料的著火性能，或與柴油混合使用。一些氣體燃料，如天然氣、液化石油氣、沼氣和發(fā)生爐煤氣等也可作為柴油機(jī)的燃料，但這時(shí)通常以氣體燃料為主，以少量柴油引燃，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為雙燃料內(nèi)燃機(jī)。
2、柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
柴油機(jī)是一種最常用內(nèi)燃機(jī)，是柴油發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力源，它是一種將柴油噴射到氣缸內(nèi)與高壓空氣混合，燃燒釋放出熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)功能劃分的結(jié)構(gòu)組成部分如下：
1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)體組件：
曲柄連桿機(jī)構(gòu)是將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要部件。它包括曲軸箱、氣缸體、氣缸蓋、活塞、活塞銷、連桿、曲軸和飛輪等。
2）燃油系統(tǒng)：
將燃油源源不斷地供到燃燒室，確保柴油機(jī)能量的持續(xù)供應(yīng)。它包括柴油箱、輸油泵、輸油循環(huán)管道、燃油濾清器、噴油泵和噴油嘴等零部件。
3）配氣機(jī)構(gòu)：
配氣機(jī)構(gòu)保證了燃燒室定期吸入新鮮空氣、排出燃燒后的廢氣。主要由進(jìn)氣門、排氣門、凸輪軸及驅(qū)動(dòng)零件等組成。
4）冷卻系統(tǒng)：
冷卻系統(tǒng)由水泵、散熱器、恒溫器、風(fēng)扇和水套等部件組成。
5）潤(rùn)滑系統(tǒng)：
潤(rùn)滑系統(tǒng)包括潤(rùn)滑油泵、潤(rùn)滑油濾清器和潤(rùn)滑管道等。
6）啟動(dòng)系統(tǒng)：
柴油機(jī)的啟動(dòng)一般為電動(dòng)馬達(dá)的啟動(dòng)方式。根據(jù)使用環(huán)境的不同，還有氣動(dòng)馬達(dá)及液壓馬達(dá)等啟動(dòng)方式。
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柴油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物結(jié)構(gòu)圖 |
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