濰柴水泥罐車發(fā)動R4105
四沖程發(fā)動機屬于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機,根據(jù)所用燃料種類的不同，分為汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機三類。以汽油或柴油為燃料的活塞式內(nèi)燃機分別稱作汽油機或柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式內(nèi)燃機稱作氣體燃料發(fā)動機。汽油和柴油都是石油制品，是汽車發(fā)動機的傳統(tǒng)燃料。非石油燃料稱作代用燃料。燃用代用燃料的發(fā)動機稱作代用燃料發(fā)動機，如乙醇發(fā)動機、氫氣發(fā)動機、甲醇發(fā)動機等。
基本術(shù)語
(1)工作循環(huán)
(cycle)--由進氣
(intake)、壓縮
(compression)、做功
(p四沖程發(fā)動機
ower)和排氣
(exhaust)等四個工作過程組成的封閉過程。
(2)上、下止點
--活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處為上止點
(TopDeadCenter，
TDC)；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點
(BottomDeadCenter，
BDC)?；钊麖囊粋€止點運動至另一個止點的過程稱為沖程
(stroke)。
(3)活塞行程
(pistonstroke)--上、下止點間的距離
S稱為活塞行程。曲軸的回轉(zhuǎn)半徑
R稱為曲柄半徑。顯然，曲軸每回轉(zhuǎn)
1周，活塞移動
2個活塞行程。對于汽缸中心線通過曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)燃機，有
S=2R。
(4)汽缸工作容積
--上、下止點間所包容的汽缸容積稱為汽缸工作容積
(sweptvolume)，
(5)發(fā)動機排量
--發(fā)動機所有汽缸工作容積的總和稱為發(fā)動機排量
(enginedisplacement)，
(6)燃燒室容積
--活塞位于上止點時，活塞頂面以上汽缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積
(bancevolume)，也叫壓縮容積，
濰柴水泥罐車發(fā)動R4105
(7)汽缸總?cè)莘e--汽缸工作容積與燃燒室容積之和稱為汽缸總?cè)莘e，
(8)壓縮比
--汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比
(compressionratio)，壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，汽缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時汽缸內(nèi)的氣體壓力和溫度就越高。轎車用汽油機的壓縮比一般為
8～
11。
(9)工況
--內(nèi)燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況，以該時刻內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示。曲軸轉(zhuǎn)速即為內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速
(speed)。
(10)負荷率內(nèi)燃機在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值稱為負荷率，以百分數(shù)表示。負荷率通常簡稱負荷
(load)。
歷史發(fā)展
發(fā)動機是汽車的動力源。汽車發(fā)動機大多是熱能動力裝置，簡稱熱力機。熱力機是借助工質(zhì)的狀態(tài)變化將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。
往復(fù)活塞式內(nèi)燃機所用的燃料主要是汽油
(gasoline)或柴油
(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性質(zhì)，因而在發(fā)動機的工作原理和結(jié)構(gòu)上有差異。
往復(fù)活塞式四沖程汽油機是德國人奧托
(NicolausA.Otto)在大氣壓力式發(fā)動機基礎(chǔ)上，于
1876年發(fā)明并投入使用的。由于采用了進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程，發(fā)四沖程發(fā)動機動機的熱效率從大氣壓力式發(fā)動機的
11%提高到
14%，而發(fā)動機的質(zhì)量卻降低了
70%。
1892年德國工程師狄塞爾
(RudolfDiesel)發(fā)明了壓燃式發(fā)動機
(即柴油機
)，實現(xiàn)了內(nèi)燃機歷史上的第二次重大突破。由于采用高壓縮比和膨脹比，熱效率比當時其他發(fā)動機又提高了
1倍。
1956年，德國人汪克爾
(F.ankel)發(fā)明了轉(zhuǎn)子式發(fā)動機，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速有較大幅度的提高。
1964年，德國
NSU公司首次將轉(zhuǎn)子式發(fā)動機安裝在轎車上。
1926年，瑞士人布希
(A.Buchi)提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發(fā)動機排出的廢氣能量來驅(qū)動壓氣機，給發(fā)動機增壓。
50年代后，廢氣渦輪增壓技術(shù)開始在車用內(nèi)燃機上逐漸得到應(yīng)用，使發(fā)動機性能有很大提高，成為內(nèi)燃機發(fā)展史上的第三次重大突破。
1967年德國博世
(Bosch)公司首次推出由電子計算機控制的汽油噴射系統(tǒng)
(ElectronicFuelInjection，
EFI)，開創(chuàng)了電控技術(shù)在汽車發(fā)動機上應(yīng)用的歷史。經(jīng)過
30年的發(fā)展，以電子計算機為核心的發(fā)動機管理系統(tǒng)
(EngineManagementSystem，
EMS)已逐漸成為汽車、特別是轎車發(fā)動機上的標準配置。由于電控技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)動機的污染物排放、噪聲和燃油消耗大幅度地降低，改善了動力性能，成為內(nèi)燃機發(fā)展史上第四次重大突破。
按發(fā)動機在一個工作循環(huán)期間活塞往復(fù)運動的行程數(shù)，分為四沖程和二沖程發(fā)動機。在一個工作循環(huán)中活塞往復(fù)四個行程的內(nèi)燃機稱作四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，而活塞往復(fù)兩個行程完成一個工作循環(huán)的則稱作二沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。
四沖程汽油機工作原理
汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進氣行程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復(fù)直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構(gòu)對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。
進氣行程
(intakestroke)
活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動
180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從
pr逐漸降低到
pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，進氣終點
(圖中
a點
)汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力
0p，即
pa=(0.80～
0.90)0p。進入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的四沖程發(fā)動機加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到
340～
400K。
壓縮行程
(compressionstroke)
壓縮行程時，進、排氣門同時關(guān)閉?；钊麖南轮裹c向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動
180°?；钊弦茣r，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力
pc可達
800～
2000kPa，溫度達
600～
750K。在示功圖上，壓縮行程為曲線
a～
c。
做功行程
(powerstroke)
當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力
pZ達
3000～
6000kPa，溫度
TZ達
2200～
2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連桿機構(gòu)對外輸出機械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達
b點時，其壓力降至
300～
500kPa，溫度降至
1200～
1500K。在做功行程，進氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動
180°。在示功圖上，做功行程為曲線
c-Z-b。
排氣行程
(exhauststroke)
排氣行程時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動
180°。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點
r點的壓力稍高于大氣壓力，即
pr=(1.05～
1.20)p0。排氣終點溫度
Tr=900～
1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。
