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浅谈柴油机电控技术 摘要：介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的 工作原理、研究方向、应用前景。 关键词：柴油机，电子控制，高压共轨技术 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 1.1柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代，20世纪80年代 以来，英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通 用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十 铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场，以满 足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特 点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用 范围越来越广，数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经 济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠 传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求，也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近 年来，随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展 ，使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进 行电子控制的要求，并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上，柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多，NOX排放量与汽油机相近，只是排气微 粒较多，这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧， 可燃混合气形成时间很短，而且可燃混合气形成与燃烧过程交错 在一起。通过分析柴油机喷油规律得到：喷入燃料的雾化质量、 汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展 以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预 喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用，柴油机的现状已与以往大不 相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟 度等方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。随着国际上日 益严格的排放控制标准 (如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施，无论是汽油机还是柴油机都面临着严 峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在，柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 1.2何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。 电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分 组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以 及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位 置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等 传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存 的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按 照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据 ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和 喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再 循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达 到最佳。 1.3柴油机电子控制技术的发展趋势 1.3.1高的喷射压力 为满足排放法规的要求，柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa。如此高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量，缩短着火延迟期，使燃烧更 迅速、更彻底，并且控制燃烧温度，从而降低废气排放。 1.3.2独立的喷射压力控制 传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有 关。这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放 不利。若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力， 就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳，使 柴油 机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。 1.3.3改善柴油机燃油经济性 用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的 喷射压力控制、小喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消 耗率，从而提高了柴油机的燃油使用经济性。 1.3.4独立的燃油喷射正时控制 喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量， 决定着汽缸的峰值爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可 以改善燃油使用经济性，但导致NOX增加。而不依赖于转速和负 荷的喷射正时控制能力，是在燃油消耗率和排放之间实现最佳平 衡的关键措施。 1.3.5可变的预喷射控制能力 预喷射可以降低颗粒排放，又不增加NOX排放，还可改善柴 油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放，降低噪声，改 善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔 在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。 1.3.6最小油量的控制能力 供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的 小油量控制能力发生矛盾。当供油系统具有预喷射能力后将 会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程机械用柴油机 的工况很复杂，怠速工况经常出现，而电喷柴油机容易实现最 小油量控制。 1.3.7快速断油能力 喷射结束时必须快速断油，如果不能快速断油，在低压力 下喷射的柴油就会因燃烧不充分而冒黑烟，增加HC排放。电 喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断 油。 1.3.8降低驱动扭矩冲击载荷 燃油喷射系统在很高的压力下工作，既增加了驱动系统 所需要的平均扭矩，也加大了冲击载荷。燃油喷射系统对驱 动系统平稳加载和卸载的能力，是一种衡量喷射系统的标准。 而电喷柴油机技术中的高压共轨技术则大大降低了驱动扭矩 冲击载荷。 2 柴油机电子控制技术的目的及优点 2.1目的 优化动力性、改善燃油使用经济性、控制排放，使柴油机从 怠速至额定转速范围内均能获得最佳工作状况，防止可能发生的 危险运行状况，延长零件的使用寿命。 2.2优点 2.2.1具有多功能的自动调节性能 工程机械用柴油机的运转工况是多变的，而且对油耗、排放 和可靠性等要求较高。自动控制技术应用于柴油机的调节系统正 好可以实现多功能的自动调节，从而保证柴油机动力性、燃料使 用经济性、可靠性和操作方便性等性能充分发挥。 2.2.2减轻质量、缩小尺寸、提高柴油机的紧凑性 对于现代高速柴油机而言，由于驱动喷油泵的扭矩较大，要 设计一个紧凑和可靠的供油提前自动调节器很复杂，而且在柴油 机总体布置上也比较困难。采用自动控制技术解决供油提前角自 动调节问题，不仅可以容易地解决上述难题，而且提高了柴油机 的紧凑性。 2.2.3部件安装连接方便，提高了维修性 采用自动控制系统，相关部件尺寸减小(特别是燃油供给系 统)，安装部位免受空间位置的约束，连接简便，有利于柴油机 日常维护及修理。 2.2.4扩展了故障诊断、联络等功能 采用自动控制系统，可方便地与微型计算机相连，很容易实 现柴油机性能检测与故障诊断功能，柴油机运行及检测数据的存 储与传递等问题也迎刃而解，便于科学管理和使用。 2.2.5使柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配 随着工程机械制造技术高速发展，为了提高自行式工程机械 的作业效能，采用了电喷柴油机，电控自动变速器等自动控制装置，使自行式工程机械在作业 时，能随着负荷的变化在一定范围内自动调整动力输出、动力传 递，柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配，充分发挥工程 机械作业效能。
怠速不稳的论文怠速不稳是发动机维修中遇到最多的故障。如果诊断思路不正确会延长修理时间、降低工作效率，甚至使车主等待不及而转到另一家汽修厂。本文是笔者在长期实践中对此故障的摸索和总结，供同行参考。一、怠速不稳的分类1. 如何观察怠速不稳①观察发动机缸体抖动程度，也可以观看机油尺把晃动的程度，平稳的油尺把很清晰，抖动的油尺把看起来是双的；②从发动机转速表或读数据块观察，转速以怠速期望值为中心抖动，或在期望值一侧剧烈抖动，程序中的怠速期望值包括标准怠速值、负荷（打开灯光，自动变速器挂上挡等）怠速值、空调怠速值、暖车怠速值；③原地启动发动机，坐在座椅上感觉车身剧烈抖动。2. 按出现规律分类①冷车（冷却液温度低于50℃）有节奏的不稳；②热车（冷却液温度高于50℃）有节奏的不稳；③无规律的剧烈抖动一、两下。3、按抖动程度分类①正常，以怠速期望值±10r/min抖动；②一般不稳，以怠速期望值±20r/min抖动；③严重不稳，超过怠速期望值±20r/min抖动；④在怠速期望值的一侧剧烈抖动。4. 按原因关联分类①直接原因，指机械零件脏污、磨损、安装不正确等，导致个别汽缸功率的变化，从而造成各汽缸功率不平衡，致使发动机出现怠速不稳；②间接原因，指发动机电控系统不正常，导致混合气燃烧不良，造成各汽缸功率难以平衡，使发动机出现怠速不稳。5. 按故障系统分类①进气系统；②燃油系统；③点火系统；④发动机机械系统。6. 怠速抖动机理汽缸内气体作用力的变化（一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变化），引起各汽缸功率不平衡，导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致，出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡，从而产生发动机抖动。也可以说，凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速抖动。二、怠速不稳的原因1. 进气系统(1)进气歧管或各种阀泄漏当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管，造成混合气过浓或过稀，使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸时，发动机会出现较剧烈的抖动，对冷车怠速影响更大。常见原因有：进气总管卡子松动或胶管破裂；进气歧管衬垫漏气；进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞；喷油器O型密封圈漏气；真空管插头脱落、破裂；曲轴箱强制通风（PCV）阀开度大；活性炭罐阀常开；废气再循环（EGR）阀关闭不严等。(2)节气门和进气道积垢过多节气门和周围进气道的积炭、污垢过多，空气通道截面积发生变化，使得控制单元无法精确控制怠速进气量，造成混合气过浓或过稀，使燃烧不正常。常见原因有：节气门有油污或积炭；节气门周围的进气道有油污、积炭；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。(3)怠速空气执行元件故障怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有：节气门电机损坏或发卡；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。(4)进气量失准控制单元接收错误信号而发出错误的指令，引起发动机怠速进气量控制失准，使发动机燃烧不正常，属于怠速不稳的间接原因。常见原因有：空气流量计或其线路故障；进气压力传感器或其线路故障；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。2. 燃油系统(1)喷油器故障喷油器的喷油量不均、雾状不好，造成各汽缸发出的功率不平衡。常见原因有：喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状等。(2)燃油压力故障油压过低，从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状，严重时只喷出油滴，喷油量减少使混合气过稀；油压过高，实际喷油量增加，使混合气过浓。常见原因有：燃油滤清器堵塞；燃油泵滤网堵塞；燃油泵的泵油能力不足；燃油泵安全阀弹簧弹力过小；进油管变形；燃油压力调节器有故障；回油管压瘪堵塞。(3)喷油量失准各传感器或线路故障，导致控制单元发出错误指令，使喷油量不正确，造成混合气过浓或过稀，属于怠速不稳的间接原因。具体原因有：空气流量计（或进气歧管压力传感器）故障；节气门位置传感器故障；节气门怠速开关故障；冷却液温度传感器故障；进气温度传感器故障；氧传感器失效；以上传感器的线路有断路、短路、接地故障；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。3. 点火系统(1)点火模块与点火线圈近些年各车型多将点火模块与点火线圈制成一体，点火模块或点火线圈有故障主要表现为高压火花弱或火花塞不点火。常见原因有：点火触发信号缺失；点火模块有故障；点火模块供电或接地线的连接松动、接触不良；初级线圈或次级线圈有故障等。(2)火花塞与高压线火花塞、高压线故障导致火花能量下降或失火。常见原因有：火花塞间隙不正确；火花塞电极烧蚀或损坏；火花塞电极有积炭；火花塞磁绝缘体有裂纹；高压线电阻过大；高压线绝缘外皮或插头漏电；分火头电极烧蚀或绝缘不良。(3)点火提前角失准由于传感器及线路故障属于引起怠速不稳的间接原因，控制单元发出错误指令，使点火提前角不正确，或造成点火提前角大范围波动。常见原因有：空气流量计或进气压力信号故障；霍尔传感器故障；冷却液温度传感器故障；进气温度传感器故障；爆震传感器故障；以上传感器的线路有断路、短路、接地故障；发动机控制单元因进水引起插头接触不良或内部电路损坏。(4)其它原因三元净化催化器堵塞引起怠速不稳，这种故障在高速行驶时最易发现。自动变速器、空调、转向助力器有故障会增加怠速负荷，引起怠速不稳。发动机控制单元与空调、自动变速器控制单元之间的怠速提升信号中断，在安装CAN-BUS的车辆存在总线系统故障。随着新技术、新结构的增加，引起怠速不稳的因素会更多，诊断者必须全面考虑问题。4. 机械结构(1)配气机构配气机构故障导致个别汽缸的功率下降过多，从而使各汽缸功率不平衡。常见原因有：正时皮带安装位置错误，使各缸气门的开闭时间发生变化，导致配气相位失准，各汽缸燃烧不正常。气门工作面与气门座圈积炭过多，气门密封不严，使各汽缸压缩压力不一致。凸轮轴的凸轮磨损，各缸凸轮的磨损不一致导致各汽缸进入空气量不一致。气门相关件有故障，如气门推杆磨损或弯曲，摇臂磨损，气门卡住或漏气，气门弹簧折断等。我曾遇到2例因气门弹簧折断而出现间断性怠速抖动，使用各种仪器检测都不能确定原因，拆卸气门弹簧后才发现故障原因。另外，装有液压挺杆的发动机，在通往汽缸盖的机油道上安装一个泄压阀，当压力高于300kPa，打开该阀。如果该阀堵塞，由于压力过高会使液压挺杆伸长过多，导致气门关闭不严。进气门背部存在大量积炭，使冷车时吸附刚喷入的燃油，而不能进入汽缸，由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。(2)发动机体、活塞连杆机构这些故障都会使个别汽缸功率下降过多，从而使各汽缸功率不平衡。常见原因有：汽缸衬垫烧蚀或损坏，造成单缸漏气或两缸之间漏气；活塞环端隙过大、对口或断裂，活塞环失去弹性；活塞环槽内积炭过多；活塞与汽缸磨损，汽缸圆度、圆柱度超差；因汽缸进水后导致的连杆弯曲，改变压缩比；燃烧室积炭会改变压缩比，积炭严重导致怠速不稳。(3)其它原因曲轴、飞轮、曲轴皮带轮等转动部件动平衡不合格，发动机支脚垫断裂损坏，发动机底护板因变形与油底壳相撞击等，这些原因只会造成发动机振动而不影响转速。三、怠速不稳的诊断方法进气系统、燃油系统、点火系统、发动机机械故障均会导致发动机怠速不稳现象，因此诊断产生发动机怠速不稳现象的原因是一项涉及面较广、难度较大的工作，轻易换件的方法是不可取的。怠速不稳故障的原因有百般变化，应根据检测结果、理论分析、维修经验做出正确判断，所以说诊断工作是有规律可循的。1. 询问车主接车后应向车主了解：①最早出现怠速不稳的时间；②怠速不稳时的发动机温度；③该车行驶里程；④车主经常驾驶的道路和习惯；⑤该车保养情况；⑥该车维修历史；⑦该车是否加装设备。通过以上了解可对怠速不稳有初步判断，缩短检查时间，避免在检修时做无用功。2. 外观检查打开发动机罩检查：观察发动机运转情况，抖动程度，同时观察发动机转速表指针的摆动幅度，是否偏离怠速期望值；观察是正常怠速抖动，还是负荷怠速抖动（打开空调、灯光、挂入挡位、打方向盘等）；发动机外部件是否有异常；真空管有无脱落、破损；电线插接器有无松脱；是否存在漏油、漏水、漏气、漏电的四漏现象；排气管是否“突、突”（说明燃烧不好）、冒黑烟、有生汽油味等不正常现象；节气门拉线是否调整合适。3. 查询分析故障码读码（永久性、偶发性故障码都要记录）——清码——运行（此时要再现故障发生的条件）——再读码。阅读维修手册中的故障码列表，查阅故障码发生的原因、影响、排除方法。对偶发性故障码不能忽视，往往怠速不稳时刻正是偶发故障码出现之时。经过分析确定下一步检修工作。如果没有故障码存储，要考虑控制单元不监视的元件可能存在故障，例如桑塔纳2000时代超人的控制单元不能对点火系统、燃油泵进行监控，对这两个部件应采用测量方法检查。4. 阅读分析数据块数据块可以提供发动机运转中的实时数据，能否正确分析数据块代表诊断者的技术水平，对那些不正确的数据要分析其原因。对于怠速不稳，要读发动机转速、节气门开度、发动机工况、怠速空气流量学习值、怠速空气调节值、怠速λ学习值、怠速λ调节、吸入空气量、点火提前角、λ传感器信号电压、冷却液温度、进气温度等数据。数据实时值、学习值和调整值以实际值或百分率表示，工况以文字表示。5. 检测根据故障现象、故障码内容、数据块数值确定检测内容。根据检测对象选择万用表、二极管测试笔、尾气检测仪、燃油压力表、真空表、汽缸压力表、示波器、模拟信号发生器、喷油器检测清洗仪等，选择哪一种仪器应视具体情况来定，出发点是能迅速、准确判断故障。尾气检测和波形分析很重要，也可以用断缸法迅速找到输出功率小的汽缸，使用真空表可以分析影响真空度的具体原因。检测的原则是从电到机、从简到繁。可以按电控系统、点火系统、进气系统、燃油系统、发动机机械部分的顺序进行。6. 故障排除诊断者根据上述检查结果和维修手册中的故障排除指南，制定适合本车的排除方法。排除方法一般有：清洗节气门与进气道、清洗检查喷油嘴、更换电气元件、检查线束的故障点、清洁接地点、修理发动机机械结构等工作。7. 检验交车故障排除后必须用诊断仪、尾气分析仪再检测一遍，确认故障完全排除后方能交给车主。在3天内必须电话跟踪一次，目的是：①对用户车辆的维修质量负责，提示用户使用车辆的注意事项；②将该车的最终情况记录在维修笔记中，不断积累维修经验。
3 柴油机电控技术的特点 柴油机电控技术与汽油机电控技术有许多相似之处，整个系 统都是由传感器、电控单元和执行器三部分组成。在电控喷射方 面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是 控制空燃比(汽油与空气的比例)，柴油机的电控喷射系统则 是通过控制喷油时间来调节输出油量的大小，且柴油机喷油控制 是由发动机的转速和加速踏板位置(油门、供油拉杆位置)来决定 的。柴油机电控技术有两个明显的特点：一是柴油喷射电控执行 器复杂，二是柴油电控喷射系统的多样化。 3.1柴油机是一种热效率比较高的动力机械 柴油机燃油喷射具有高压、高频、脉动等特点。其喷射压力 高达200MPa，为汽油机喷射压力的百倍以上。对燃油高压喷射系 统实施喷油量的电子控制，困难大得多。而且柴油喷射对喷射正 时的精度要求很高，相对于柴油机活塞上止点的角度位置远比汽 油机要求准确，这就导致了柴油喷射的电控执行器要复杂得多。 3.2由于柴油机的喷射系统形式多样 传统的柴油机具有直列泵、分配泵、泵喷油器、单缸泵等结构完全不同的系统。实施电控技 术的执行机构比较复杂，形成了柴油喷射系统的多样化；同时柴 油机需要对油量、定时、喷油压力等多参数进行综合控制，其软 件的难度也大于汽油机。 4 电控柴油喷射系统分类 最先出现的是电控喷油泵技术，而后又发展了电控泵喷嘴技 术和高压共轨喷射技术，后两种技术是现在最主要的柴油机电控 喷射技术。其中，电控泵喷嘴技术的喷油压力非常高，可以达到 200MPa，并且泵和喷嘴装在一起，所以只需要很短的高压油引 导部分，泵喷嘴系统也可以实现很小的预喷量，其喷油特性是三 角形的，并采用了分段式预喷射，这是很符合柴油机的要求 (大众公司的TDI发动机就是使用这种技术)。但电控泵喷嘴技 术的喷油压力受柴油机转速影响，使用蓄压系统的高压共轨技 术可以解决这个问题。它的喷油压力低于泵喷嘴系统，能达到 160MPa。有些公司看中了它对任意缸数的发动机喷油压力调节 很宽泛的特点，逐步扩大其使用范围(最早使用高压共轨的轿车 是阿尔法罗密欧156和奔驰C级别车)。 4.1第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统，它用 电子伺服机构代替机械调速器控制供油滑套位置以实现供油 量的调整。其特点是保留了传统的喷油泵——高压油管—— 喷油器系统，只是对齿条或滑套的运动位置由原来的机械调速器控制改为计算机控制。这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的TICS系统。 4.2第二代柴油机电控燃油喷射系统也称时间控制系统，其特点 是供油仍维持传统的脉动式柱塞泵油方式，如博世公司的电控泵 喷嘴系统，但供油量和喷油定时的调节则由电脑控制的强力快速响应电磁阀的开闭时刻所 决定。一般情况下，电磁阀关闭时，执行喷油，电磁阀打开时，喷 油结束；喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量则取决于电磁阀关闭时间的长短。时间控制系 统的控制自由度更大。 4.3第三代也称为直接数控系统，它完全脱开了传统的油泵 分缸燃油供应方式，通过共轨和喷油压力/时间的综合控制， 实现各种复杂的供油回路和特性。 因柴油机的喷射系统形式多样。国外柴油机的电控系统也型 式多样，有直列泵和分配泵的可变预行程TICS系统，有基于时间 控制的泵喷嘴系统，有蓄压共轨系统和高压共轨系统等。各种技 术方案都在原有的基础上发展，但高压共轨系统是总的发展方向。 5 高压共轨电控喷射系统 5.1共轨(Common-rail)式电控燃油喷射技术的原理 在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有 千分之几秒。实验证明，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油 管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的 柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在 主喷射之后使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的 针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开，产生二次 喷油现象。由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳 氢化合物(HC)的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压 油管内的残余压力都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤 其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而 且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化 的缺陷，现代柴油机采用了一种称为“共轨”的技术。 共轨技术是指由高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环 系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油 方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供 油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转 速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化， 因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量， 喷油量大小取决于共轨管(公共供油管)压力和电磁阀开启时间 的长短。 共轨式电控燃油喷射技术，通过共轨直接或间接地形成恒定 的高压燃油分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的 高速电磁开关阀的开启与闭合，定时定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴 油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的着火时间、足 够的着火能量和最少的污染排放。 其主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各 种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将 燃油加压送入高压共油轨，高压共油轨中的压力由电控单元根据 共油轨压力传感器测量的共油轨压力以及需要进行调节，高压共 油轨内的燃油经过高压油管，根据柴油机的运行状态，由电控单 元从预设的MAP图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液 控制的电子喷油器将燃油喷入汽缸(见图4)。 5.2共轨式电控燃油喷射技术的特点 柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，集计算 机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油器结构于一身。 它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制， 而且还能实现预喷射和分段喷射，从而优化喷油特性、减低柴 油机噪声和大大减少废气有害成分的排放量。其特点为： (1)采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得 喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，利于柴油机燃烧过 程的全程优化。 (2)采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相 互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确。 (3)高速电磁开关阀频率高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便地 实现预喷射等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低 废气排放提供了有效手段。 (4)系统结构移植方便，适应范围广，尤其是与目前的小型、 中型及重型柴油机均能很好匹配，因而市场前景广阔。 5.3高压共轨电控燃油喷射技术的发展前景 高压共轨系统被认为是20世纪内燃机技术的3大突破之一。目前，有待研究的有： (1)高压共轨系统的恒高压密封问题。 (2)高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量 不均匀问题。 (3)高压共轨系统三维控制数据的优化问题。 (4)微结构、高频响应电磁开关阀在制造过程中的关键技术问 题。 综上所述，共轨式电控燃油喷射技术有助于减少柴油机的有 害尾气排放量，并具有降低噪声、降低燃油耗、提高动力输出 等方面的综合性能。高压共轨电控燃油喷射技术的应用有利于地 球环境保护，加速促进柴油机工业、汽车工业，特别是工程机械 相关工业的向前发展。 参考文献 1. 李春明.《汽车发动机燃油喷射技术》主编 北京理工大学出版社 2. 蒋向佩.《汽车柴油机构造与使用》主编 机械工业出版社 3. 朱仙鼎.《特种发动机》主编 机械工业出版社
在当今科技与经济高速发展的社会，汽车已经渐渐的走进了千家万户。说到汽车必然会联想到发动机，它是汽车的心脏，它的好与坏直接影响到车的动力性与经济性。当今的发动机技术与七八十年代相比有了一个质的飞跃，大大提高了汽车的经济性于动力性，然而，存在的问题也开始多样化，复杂化。本篇论文主要包括电喷发动机的几种常见故障诊断与排除。 发动机怠速不稳是汽车使用中常见的故障之一。尽管现在大多数的轿车都有故障自诊断系统，但也会出现汽车有故障面自诊断系统却显示正常代码或显示与故障无关的代码的情况。这通常是由不受电控单元(ECU)直接控制的执行装置发生故障或传统机械故障成。下面列举在此情况下常兄的故障原因及它们的诊断与排除方法。 1、怠速开关不闭合 故障分析：怠速触点断开，ECU便判定发动机处于部分负荷状态。此时ECU根据空气流量计和曲轴转速信号确定喷油量。面此时发动机却是在怠速工况下工作，进气量较少，造成混合气过浓，转速上升。当ECU收到氧传感器反馈的“混合气过浓”信号时，减少喷油量，增加怠速控制阀的开度，又造成混合气过稀。使转速下降。当ECU收到氧传感器反馈的“混合气过稀”信号时，又增加喷油量，减小怠速控制阀的开度，又造成混合气过浓，使转速上升。 诊断方法：怠速时打开空调，打方向盘．发动机转速不升高，可证明是此故障。 故障排除：对节气门位置传感器进行调整、修复或更换。 2、怠速控制阀(ISC)故障 故障分析：电喷发动机的正确怠速足通过电控怠速控制阀来保证的。ECU根据发动机转速、温度、节气门开关及空调等信号，红过运算对怠速控制阀进行调节。当怠速转速低于设定转速值时，电脑指令怠速控制阀打开进气旁通道或直接或直接加大节气门的开度，使进气量增加，以提高发动机怠速。当怠速转速高于设定转速值时，电脑便指令怠速控制阀关小进飞旁通道，使进气最减小，降低发动机转速。由于油污、积炭造成怠速控制阀动作滞涩或卡死，节气门关闭不到位等原因，使ECU无法对发动机进行正确地怠速调节，造成怠速转速不稳。 诊断方法：检查怠速控制阀的作动声音，若无作动声即怠速控制阀出现故障。 故障排除：清洗或业换怠速控制阀，并用专用解码器对怠速转速进行基本设定。 3、进气管路漏气 故障分析：由发动机的怠速稳定控制原理可知，在正常情况下，怠速控制阀的开度与进气量严格遵循某种函数关系，即怠速控制阀开度增大，进气量相应增加。进气管路漏气，进气量与怠速控制阀的开度将不严格遵循原函数关系，即进飞量随怠速控制阀的变化有突变现象，空气流量计此无法测出真实的进气量，造成ECU对进气量控制不准确，导致发动机怠速不稳。 诊断方法：若听见进气管有泄漏的嗤嗤声，则证明进气系统漏气。 故障排除：查找泄漏处，重新进行密封或更换相部件。 4、配气相位错误 故障分析：对于使用质量流量型空气流量传感器的车型，此种传感器采用了恒温差控制电路来实现对空气流量的检测。其控制电路是由发热元件、温度补偿电阻、精密电阻和取样电阻组成的电桥电路。 当空气气流流经发热元件使其受到冷却时，发热元件温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其与温度补偿电阻的温度差保持一定。电流增量的大小，取决于发热元件受到冷却的程度，即流过传感器的空气量。当电桥电流增大时，取样电阻上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转化为输出给ECU的电压信号，ECU根据此信号设定基本喷油量。配气相位的错误会使使气门不按规定时刻开闭，致使进入气缸内的空气量减少，同时由于窜气也使进气歧管内的温度有所升高，从而使发热元件受到冷却的程度降低，因而输出给ECU的电压信号就低，喷油量就会减少，容易造成发动机在怠速时运转不稳，出现抖动。 对于使用压力型空气流量传感器的车型，压力传感器是将进气管的压力信号转化为电压信号输出给ECU，ECU发出指令使喷油嘴喷油。因此，△Px是决定喷油量的依据。配气相位错误会使△Px超出标准且出现波动，引起喷油量波动，使发动机怠速不稳。 诊断方法：检查气缸压力、△Px和正时标记，若缸压不在标准值范围内或△Px超出标准并且正时标记不正确，即可判断发生此故障。 故障排除：检查正时标记，按照标准重新调整配气相位。 5、喷油器滴漏或堵塞 故障分析：若喷油器有滴漏或堵塞现象，使其无法按照ECU的指令进行喷油，从而造成混合气过浓或过稀，使个别气缸工作不良，导致发动机怠速不稳。喷油器的堵塞引起的混合气过稀，还会使氧传感器产生低电位信号，电脑会根据此信号发出加浓混合气的指令，如果指令超出调控极限时，电脑会误认为氧传感器存在故障，并记忆故障代码。 诊断方法：用听诊器检查喷油器是否发出“咔叽咔叽”作动声或测量喷油器的喷油量，若喷油器无作动声或喷油量超出标准，喷油器即有故障。 故障排除：清洗喷油器，检查每个喷油器的喷油量并确认无堵塞、滴漏现象。
今年暑假,学院为了使我们更多了解机电产品、设备，提高对机电工程制造技术的认识，加深机电在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，特意安排了我们到几个拥有较多类型的机电一体化设备，生产技术较先进的工厂进行生产操作实习. 为期23天的生产实习，我们先后去过了苏州通用机床厂,苏州机密机床加工工厂,上海阀门加工工厂,上海大众汽车厂以及苏州发动机厂等大型工厂，了解这些工厂的生产情况，与本专业有关的各种知识，各厂工人的工作情况等等。第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，传感器在空调设备的应用了，电子技术在机械制造工业的应用了，精密机械制造在机器制造的应用了，等等理论与实际的相结合，让我们大开眼界,也是对以前所学知识的一个初审.通过这次生产实习，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足,为后续专业课学习和毕业设计打好基础. 苏州通用机床厂 7月3日,我们来到实习的第一站,隶属杭州机床集团的苏州通用机床厂.该厂主要以生产m-级磨床7130h,7132h,是目前国内比较大型的机床制造厂之一.在实习中我们首先听取了一系列关于实习过程中的安全事项和需注意的项目,在机械工程类实习中,安全问题始终是摆在第一位的.然后通过该厂总设计师的总体介绍.粗略了解了该厂的产品类型和工厂概况.也使我们明白了在该厂的实习目的和实习重点. 在接下来的一端时间,我们分三组陆续在通机车间,专机车间和加工车间进行生产实习.在通机车间,该车间负责人带我们参观了他们的生产装配流水线,并为我们详细讲解了平面磨床个主要零部件的加工装配工艺和整机的动力驱动问题以及内部液压系统的一系列构造.我最感兴趣的应该是该平面磨床的液压系统,共分为供油机构,执行机构,辅助机构和控制机构.从不同的角度出发，可以把液压系统分成不同的形式.按油液的循环方式，液压系统可分为开式系统和闭式系统。开式系统是指液压泵从油箱吸油，油经各种控制阀后，驱动液压执行元件，回油再经过换向阀回油箱。这种系统结构较为简单，可以发挥油箱的散热、沉淀杂质作用，但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统，导致机构运动不平稳等后果。开式系统油箱大，油泵自吸性能好。闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。其结构紧凑，与空气接触机会少，空气不易渗入系统，故传动较平稳,但闭式系统较开式系统复杂，因无油箱，油液的散热和过滤条件较差。为补偿系统中的泄漏，通常需要一个小流量的补油泵和油箱.由于闭式系统在技术要求和成本上比较高,考虑到经济性的问题,所以该平面磨床采取开始系统,外加一个吸震器来平衡系统.现代工程机械几乎都采用了液压系统，并且与电子系统、计算机控制技术结合，成为现代工程机械的重要组成部分,怎样设计好液压系统,是提高我国机械制造业水平的一项关键技术.在专机车间,对专用磨床的三组导轨,两个拖板等特殊结构和送料机构及其加工范围有了进一步的加深学习,比向老师傅讨教了动力驱动的原理问题,获益非浅.在加工车间,对龙门刨床,牛头刨床等有了更多的确切的感性认知,听老师傅们把机床的五大部件:床身,立柱,磨头,拖板,工作台细细道来,如孢丁解牛般地,它们的加工工艺,加工特点在不知不觉间嵌们我们的脑袋. 在通机工厂的实习,了解了目前制造业的基本情况,只是由于机械行业特有的技术操作熟练性和其具有的较大风险性,很遗憾地,不能多做一些具体实践的操作,但是观察了一台机床的各个零件的生产加工过程及其装配过程,使许多自己从书本上学的知识鲜活了起来,明白了本专业在一些技术制造上的具体应用. 苏州精密机床厂 7月8日我们到了同属杭州机床集团的杭州精密机床厂,顾名思义,杭州精密机床厂是生产一些加工精度较高,技术要求高的机床设备的大型工厂,主要加工的是机床内部的一些精度等级较高的小部件或者一些高精度的机床,如m级,mm级平面磨床.由于加工要求较高,所以机器也比较精密,所以有些也要在恒温这个环境下伺候它们呢.这样才能保证机床的工作性能,进而保证加工零件的加工精度要求. 在听了工人师傅的讲解后,明白了一般零件的加工过程如下: 胚料---划线---刨床(工艺上留加工余量)--粗车--热处理,调质--车床半精加工--磨--齿轮加工--淬火(齿面)--磨面 齿轮零件加工工艺: 粗车--热处理--精车--磨内孔--磨芯,轴端面--磨另一端面--滚齿--钳齿--剃齿--铡键槽--钳工--完工 精机公司有三个用于加工磨头体的加工中心和几台数控机床,数控机床的体积小,价格相对比较便宜,加工比较方便,加工中心有一个刀床和多个工作台同时对多个工作面进行加工,不仅避免了由于基准不重合产生的误差,提高了加工精度,而且也大大提高了加工效率,但是加工中心体积大,价格昂贵,而且对环境要求较高,这就提高了产品的成本,一般选择加工经济性较高的零件或者精度要求高的关键零件. 在精机公司的实习中,极大地丰富了自己关于零件加工工艺的知识,拓展了自己的知识面.在这次实习中,感触最深的是了解了数控机床在机械制造业中的重要性,它是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性等特点，是尖端工业所不可缺少的生产设备.目前我国绝大部分数控机床都是出自国外先进制造商,无论在数量上,精度,性能指标上,中国制造业都远远落后于发达国家,需要我们奋起直追. 上海阀门厂&上海大众汽车生产有限公司 接下来的日子我们乘车去了上海,因为时间比较紧迫,所以这次上海之行应该以参观为主,在上海阀门厂的时间比较短,也很难获得比较理想的实习效果,在上海大众汽车有限公司的参观,多少令我们了解了机械制造业的发展方向,我想,这也是本次上海之行最大的收获. 就目前来言,汽车等一系列高新技术的运用开看,如何将电子技术与机械技术更好的结合,实现机电一体化,将是日后一端时间机械发展的重中之重 杭州发动机厂 我们此次实习的最后一站是杭州发动机厂,该厂建于1958年,是由杭州动力厂和汽车修配厂等合并而成,该厂参与生产了浙江省第一辆重型染油机,第一辆拖拉机,第一辆大客车以及第一部无轨电车,曾在92年被列为国家重点大型企业,浙江省机械100强的美誉,现在该厂拥有员工1800人,具有2000多台专业机器,该厂的x6130柴油机,wd615柴油机,stair型柴油机都在浙江省内市场上占有主流地位,年产值达10多忆元,是浙江省内重点发动机生产基地. 在此次实习中,在杭州发动机厂的时间最长,历时12天,分别介绍了x6130柴油缸体的加工工艺(分为面加工和孔加工),凸轮轴孔的加工,数控设备的加工特点,分类及具体运用,曲轴的加工工序以及发动机的具体工作原理.在最后一天,我们还参观了其铸造部,参观了其铸造生产过程.在该厂的实习中,深刻明白了数控机床的生产中发挥的切实作用,以及目前社会对数控机床及数控人才的急需,而在一些重要数控产品,如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床等的需求上,决不能过于依赖进口. 历时将近一个月的实习结束,该次实习,真正到达机械制造业的第一前线,了解了我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造也的发展趋势.在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向. 它的发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化. 当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。文秘杂烩网
实习论文：
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一种泵，叫做齿轮。他的型号是CB-FC10.16.18.20.25.32.40.。试验台。是试验泵的一种机器。 试验台分好多种。有试验泵的。阀的。等。。。。。
采用的是直流电动机驱动的方法，一定要根据实际情况确定，需要注意安全，需要提供充足的动能。
发动机常见故障分析与处理一、故障分类：发动机控制电路故障，发动机自身故障，其它外部故障。排除故障思路：原则上先排除控制电路故障——再排除发动机自身故障——后排除其它外部故障。二、常见故障现象及分析处理（以下疏理的是针对不同故障现象可能的原因，编者尽量按照排查故障的思路流程按照顺序罗列，考虑到不同检修人员的技术能力和对不同大机的熟悉程度等因素，仅为检修人员提供参考的流程）：1、启动困难或不能启动。（电气控制的原因见电气故障，这里不再叙述）原因分析及处理：（前五项为操作人员自己可查，后面的需要经过发动机专业培训的人员进行检查）A、环境温度过低。处理：对燃油箱安装预热装置；更换燃油；检查预热火花塞状况。B、电瓶无电或电瓶损坏。处理：给电瓶充电或更换新电瓶。C、启动电机故障。原因：启动电机无动作，检查启动电机是否得电，如不得电，则检查或检查外部控制电路是否有电压进入，如得电，检查启动电机连线是否松动或锈蚀（电压标准：24V的电压测量应不低于22.18v）。启动电机仍然无动作，判断启动电机损坏。处理：启动电机一般损坏的原因可能是电磁阀损坏或电机碳刷磨损，修理或更换启动电机。现场临时应急处理启动电机损坏故障方法：手动拉起停机电磁阀开启；采用连接线或长螺丝刀连接启动电机的电磁离合器控制线桩头和电源线桩头2~3秒，带动发动机启动后立即断开（此方法操作不当对发动机有一定的伤害，为应急情况下使用）。C、燃油不足导致无法吸上燃油或燃油质量及燃油供油管路问题。处理：⑴、检查油位并检查油箱排气孔是否堵塞造成吸油不到位。⑵、检查管路有否漏气情况。⑶、检查管路有无脏污。⑷、燃油滤芯的密封圈是否损伤，配合是否正确。⑸、燃油软管是否有损伤、老化和折叠现象。⑹、柴油管中空心螺丝的铜垫是否变形。⑺、柴油滤芯是否脏污。D、机油黏度问题。处理：检查机油是否符合标准。季节性变化是否更换合适的机油。E、喷油泵调节齿杆是否卡死。处理：用手能轻松地动作加油拉杆的位置进行判断是否卡死，如果卡死，需要请专业人员进行检修。如果没有卡死现象，检查加油拉杆的限制位置是否正确。F、烟度限制器电磁阀问题（适用于增压发动机）。处理：检查电磁阀是否得电，得电不动作则更换电磁阀，不得电则检查电路问题。G、喷油嘴问题。处理：喷油嘴喷射压力不对（使用喷油嘴检查仪检查，标准175+8bar），压力不够则使用调整垫片来修正喷射压力。注意事项：拆下喷油嘴后重新安装必须使用新的O型圈和新的调整垫。H、喷油泵问题。处理：⑴、喷油提前角错误，处理：调整供油提前角。⑵、输油活门不密封或零件损坏，处理：喷油泵大修。⑶供油提前器损坏，处理：可能是弹簧断裂、弹簧支撑片磨坏、配重块卡死等情况，检查并更换。I、气门间隙不对。处理：检查并调整气门间隙；检查进[排气门和气门座圈是否磨损或损坏；检查活塞环与汽缸套的磨损情况及气环结焦或断裂情况；检查或调整活塞顶间隙是否过大。2、发动机功率不足。原因分析及处理：A、润滑油油位过高。处理：检查油位并注意分析油位过高原因。B、调速器故障及处理：⑴、发动机停车杆不在工作位置，处理：检查曲柄调整位置、检查电磁阀的动作、检查高速限位螺钉位置。⑵、加油拉杆达不到高速限速螺钉位置时，检查桡性轴是否卡死或调速曲柄位置是否合适。C、燃烧空气故障及处理。⑴、空滤脏污。处理：清洗空滤或更换；⑵、维护指示器损坏。处理：更换维护指示器。⑶、进排气管不密封。处理：检查各密封圈是否齐全，所有法兰螺钉是否拧紧，法兰管件是否有损伤，排气总管不密封时还要检查缸盖的找正情况及排气总管法兰的直线度。⑷、增压器（对于增压发动机）和中冷器脏污。处理：清洗增压器。D、烟度限制器问题。处理：更换或调整烟度限制器。E、排气背压问题。处理：⑴、排气总管或消音器堵塞，处理：清洗排气总管及消音器，更换损坏零件。⑵、排气制动阀坏了。处理：检修排气制动阀。F、气门间隙问题。处理：检查并调整气门间隙。G、燃油系统故障及处理。⑴、油箱通气装置堵塞。处理：检查并清洗。⑵、燃油系统中有空气。处理：排除空气。⑶、油路堵塞。处理：清洗燃油滤芯和管路。⑷、喷油嘴回油管路堵塞，处理：排除堵塞。⑸、燃油预压偏低，处理：检查溢流阀及低压输油泵。⑹、喷油嘴坏或喷油嘴调整垫不合适。处理：更换喷油嘴及调整垫。⑺、高压泵回油螺栓单向阀问题，处理：更换高压泵回油螺栓。⑻、喷油提前角问题，处理：调整喷油提前角。⑼、喷油提前器问题，处理：检查并更换。3、发动机温度过高（缸头报警温度为175度，机油报警温度：增压125度，非增压115度）。A、冷却系统故障。故障及处理：⑴、散热片脏污。处理：利用压缩空气清洁缸套、缸盖以及机油散热器与增压发动机中冷散热片等部位。⑵冷却空气导风板不密封，处理：检查调整导风板横拉杆位置并检查导风板是否有裂纹和掉块，有则更换调整。⑶、风压室顶盖板不密封，处理：检查风压室盖板是否变形或损伤，检查盖板紧固螺钉是否紧固和齐全。⑷、冷却风扇及防护栅栏是否脏污、冷却风扇中液力偶合器内离心式机油滤是否脏污，处理：清洁冷却风扇及防护栅栏上的污垢，清洗离心式机油滤。⑸、检查排气节温器是否损坏，处理：检查并更换节温器。⑹、检查温度传感器和温度表是否失灵或损坏。处理：检查更换。B、燃烧空气问题。⑴、空滤脏污，处理：清洁或更换空滤。⑵、维护指示器坏了，处理：检查或更换维护指示器。⑶、进排气管不密封，处理：检查各密封圈是否齐全，所有法兰螺钉是否拧紧，法兰管件是否有损伤，排气总管不密封时还要检查缸盖的找正情况及排气总管法兰的直线度。⑷、增压机的中冷器脏污，处理：清洁中冷器。⑸、增压机的增压器故障，处理：清洗增压器的压气机罩和压气机叶轮。C、排气背压问题。⑴、排气总管或消音器堵塞，处理：清洗排气总管，更换已损坏的零件。⑵、排气制动阀坏了，处理：检查排气制动阀，更换已损坏的零件。D、燃油系统问题。⑴、喷油嘴坏了，处理：检查喷射压力或更换喷油嘴。⑵、供油提前角不对，处理：调整供油提前角。⑶、喷油提前器损坏。处理：更换。⑷、喷油泵与发动机安装不匹配（新换喷油泵后可能有此问题）。处理：重新校泵修正供油量。E、润滑系统问题。⑴、缺少导风板或导风板断裂，处理：更换调整导风板。⑵、机油散热器脏污，处理：清洁机油散热器散热片。⑶、机油油位不对。处理：检查机油油位在标准范围内。⑷、机油温度传感器损坏，处理：更换机油温度传感器。⑸、机油散热器中温度控制阀坏了，处理：温度控制阀作用是机油温度达到90度时作用，如损坏则更换。4、发动机无机油压力或压力太低。A、润滑油位及质量问题。⑴、操作错误，处理：在冷机状态下起机后必须在中等转速下运转几分钟后才能加速。⑵、机油油位过低。处理：补充机油。⑶、机油黏度和质量不对，处理：按规定加充机油。B、装配与维修问题。⑴、机油未及时更换，处理：按规定时间更换机油。⑵、机油滤芯脏污，处理：清洗或更换滤芯。⑶、机油滤芯的装配错误。处理：使用金属滤芯，并注意滤芯安装位置的正确。C、机油温度问题。⑴、机油散热器脏污，处理：清洗机油散热器。⑵、缺少导风板或导风板断裂，处理：更换导风板。⑶、机油散热器中温度控制阀坏了，处理：更换温度控制阀。D、机油循环问题。⑴、机油传感器或压力表坏了或接线松脱，处理：更换压力传感器或压力表。⑵、压力调节阀不密封，处理：需要专业厂家修理，压力调节阀装在曲轴箱的主油道上。⑶、机油泵连接管不密封，处理：机油散热器下方的旁通阀体与机油泵出油口的连接管（特种塑料）出现磨损，进行更换；进入主油道上的附件托架至主油道过渡处的密封圈损伤，进行更换。⑷、机油泵吸油管滤网脏，处理：检查滤网堵塞情况并清洗。⑸、机油泵吸油管不密封，处理：检查密封圈、油管是否有裂纹并拧紧固定夹子。⑹、机油泵单向阀不密封，处理：厂家检修。⑺机油泵磨损，处理：更换机油泵。E、轴承问题。主轴承与连杆轴承磨损，处理：大修。5、发动机机油油耗过高A、发动机负荷问题。⑴、新发动机磨合期内属于正常现象（机油消耗不大于燃油消耗的1.5%）。⑵、发动机长期处于低负荷状态，处理：避免发动机长期怠速运行。B、机油油位和机油质量问题。⑴、机油油位太高，处理：降低油位并观察油位升高原因。⑵、机油黏度和质量不对，处理：按规定加机油。C、漏油问题。⑴、曲轴器呼吸器损坏，处理：检查曲轴箱压力，清洗呼吸器阀门。⑵、气门导管磨损，处理：维修缸盖。大修。⑶、⑷、活塞、活塞环和缸套磨损，处理：大修。D、废气涡轮增压器不密封。处理：废气涡轮增压器的轴承壳体与涡轮机和压气机轴的配合处使用的迷宫式油封损坏，或由于外部的碰伤使涡轮增压器的回油管发生横断面收缩。E、空气滤问题。对于油浴式空滤的发动机来说，检查滤清器油池的机油是否过多，处理：到出多余的机油。F、操作问题。经常猛加油门或超负荷工作造成的发动机工作粗暴，燃烧不良形成积碳，使活塞环卡死。处理：规范提油门的操作。6、发动机冒蓝烟（与机油油耗消耗大的问题相同，不再叙述）。A、发动机负荷问题。B、机油位太高问题。C、发动机内部问题。D、废气涡轮增压器问题。E、空滤问题。7、发动机冒白烟A、冷态启动问题。⑴、发动机未进入工作温度，属于正常现象，可不处理。⑵、火焰预热塞或电磁阀故障，处理：检查预热塞供油情况，不要时更换。⑶、预热装置故障，处理：逐级检查预热装置线路或更换损坏零件。B、燃油系统问题。⑴、燃油箱进水，处理：排除油箱中的水并检查油箱进水原因。⑵、喷油嘴损坏或喷油嘴调整垫不对，处理：检查或更换喷油嘴并调整垫片厚度。⑶、供油提前角不对，处理：调整供油提前角并检查供油提前器。⑷、如发生怠速工作中熄火现象，表明喷油泵零件损坏加大，需要重新校泵处理。C、发动机本身问题。⑴、气门间隙不对，处理：检查调整气门间隙。⑵、压缩压力太低，处理：检查进排气门及气门座圈磨损情况，检查活塞环和汽缸套磨损情况并处理。D、烟度限制器电磁阀问题。对增压发动机需要检查烟度限制器电磁阀问题。8、发动机冒黑烟A、燃烧空气问题。⑴、空滤脏污，处理：清洗空滤。⑵、维护指示器损坏，处理：更换。⑶、中冷器脏污，处理：清洗中冷器散热片。⑷、进排气管不密封，处理：检查密封圈的状态，检查法兰盘螺钉紧固状况，检查缸盖的找正情况和排气管的直线度。⑸、增压器脏污，处理：清洗增压器。B、排气背压问题。⑴、排气总管或消音器堵塞，处理：清洗排气总管或消音器，更换损坏的零件。⑵、排气制动阀损坏，处理：检查并更换排气制动阀损坏的零件。C、燃油系统问题。⑴、火焰预热装置电磁阀不密封，处理：在发动机运转时将火焰加热塞接头上的螺丝管松开几圈，如松开的螺丝管处出现燃油，则说明电磁阀不密封，需要更换（注明：如果电磁阀不密封造成燃油经火焰加热塞进入发动机进气管，可能引起温度过高造成发动机的大事故）。⑵、喷油嘴损坏，处理：调整压力或更换喷油嘴。⑶、供油提前角不对，处理：调整供油提前角。⑷、喷油提前器损坏，处理：更换喷油提前器。⑸、喷油嘴回油管堵塞，处理：排除堵塞情况。D、发动机问题。⑴、气门间隙不对，处理：调整气门间隙。⑵、压缩压力太低，处理：检查进排气门及气门座圈磨损情况，检查活塞环和汽缸套磨损情况并处理。E、烟度限制器问题。烟度限制器过早开放了调速齿杆的行程，处理：需要在高压泵试验台上调整。9、发动机其它工作不正常的状态。A、在满负荷下工作转速太低。⑴、发动机停车杆位置不对，处理：调整停车杆处于工作位置。⑵、加油拉杆达不到高速限位螺钉位置，处理：调整拉杆，使桡性轴转动灵活。⑶、转速调节不对，处理：（由专业人员进行），将发动机卸去负荷，使发动机进入最高空转，若最高空转与额定转速之比约5%~10%，则表明调速器调整正确，否则将调整喷油泵油量。⑷、发动机过载。处理：检查负载情况。⑸、按照发动机功率不足的情况（第2条）进行检查。B、发动机转速下降过快。⑴、燃油箱排气装置堵塞。处理：去除油箱盖检查，看是否故障消失，如消失，清洗油箱排气装置。⑵、燃油滤芯或油管堵塞，处理，清洗并排气。C、发动机转速波动。⑴、怠速调整不对，处理：拧松怠速弹簧，使发动机进入最高空转，调整拧紧怠速弹簧使最高空转提高5~10转/分，拧紧防松螺母，拧上花键螺母。⑵、燃油中空气没有排尽，处理：排尽燃油中空气。⑶、喷油嘴严重漏油或偏喷，处理：更换故障喷油嘴。⑷、怠速情况下熄火，处理：排除以上问题后，判断为喷油泵零件磨损加大，需要重新校泵。⑸、调速器机件磨损或调速齿杆不灵活，处理：校泵或调速器。D、发动机振动大或异响大问题。⑴、发动机悬挂装置松动，处理：检查与发动机连接的各附件的紧固状况并进行重新紧固。⑵、发动机曲轴上安装的橡胶减振器损坏，处理：更换曲轴上的橡胶减振器。⑶、发动机输出端联轴器磨损严重，造成运转时动力输出不同轴，处理：更换输出联轴器并调整到位。⑷、发动机轴瓦损坏，箱体变形，处理：发动机解体修理。⑸、发动机各连接不橡胶减振器老化，变形，处理：更换并调整老化、变形的橡胶减振器及螺栓。
电动发动机的油泵设计也是非常重要的，在纯电动汽车上是不需要油泵的。所以在设计时应该尽量轻巧便捷。
关于汽车发动机的探讨学生姓名： X X 学号：xxxxxxxxxxx入学时间： 2004 年 9 月指导老师： x x 职称： 讲师 学 校： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 目 录第一节 发动机的分类……………………………………………3第二节 发动机的总体构造………………………………………4第三节 四冲程发动机的工作原理………………………………6第四节 二冲程发动机的工作原理………………………………10第五节 发动机的主要性能指标与特性…………………………13致谢…………………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………171关于汽车发动机的探讨内容提要：目前汽车普遍采用的是往复活塞式内燃机，发动机是汽车的心脏，它以其热效率高、结构紧凑、机动性强、运动维护简便的优点著称于世。本文针对发动机作出详细的讲解，包括发动机的分类、发动机的结构、发动机的工作原理，并据此分析汽车发动机的性能及主要指标。关键词：汽油机 柴油机 二冲程 四冲程 性能指标 特性2第一节 发动机的分类 发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机，称为热力发动机(简称热机)，其中的热能是由燃料燃烧所产生的。内燃机是热力发动机的一种，其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。另一种热机是外燃机，如蒸汽机、汽轮机或燃气轮机等，其特点是燃料在机器外部燃烧以加热水，产生高温、高压的水蒸气，输送至机器内部，使所含的热能转变为机械能。 内燃机与外燃机相比，具有热效率高、体积小、质量小、便于移动、起动性能好等优点，因此广泛应用于飞机、船舶以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。但是内燃机一般要求使用石油燃料，且排出的废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染的问题，目前国内外正致力于排气净化以及其他新能源发动机的研究开发工作。 根据车用内燃机将热能转化为机械能的主要构件形式的不同，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式不同分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛，是本文的主要讨论对象。汽车发动机(指汽车用活塞式内燃机)可以根据不同的特征分类： (1)按着火方式分类 可分为压燃式与点燃式发动机。压燃式发动机为压缩气缸内的空气或可燃混合气，产生高温，引起燃料着火的内燃机；点燃式发动机是将压缩气缸内的可燃混合气，用点火器点火燃烧的内燃机。 (2)按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。 (3)按冷却方式分类可分为水冷式、风冷式发动机。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式发动机；以空气为冷却介质的称作风冷式发动机。(4)按进气状态分类可分为非增压(或自然吸气)和增压发动机。非增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气未经压气机压缩的发动机，仅带扫气泵而不带增压器的二冲程发动机亦属此类；增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气已经在压气机内压缩，藉以增大充量密度的发动机。3 (5)按冲程数分类 可分为二冲程和四冲程发动机。在发动机内，每一次将热能转变为机械能，都必须经过吸人新鲜充量(空气或可燃混合气)、压缩(当新鲜充量为空气时还要输入燃料)，使之发火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排出气缸这样一系列连续过程，称为一个工作循环。对于往复活塞式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。凡活塞往复四个单程(或曲轴旋转两转)完成一个工作循环的称为四冲程发动机；活塞往复两个单程(或曲轴旋转一转)完成一个工作循环的称为二冲程发动机。 (6)按气缸数及布置分类仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机；根据气缸中心线与水平面垂直、呈一定角度和平行的发动机，分别称为立式、斜置式与卧式发动机；多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式(气缸呈一列布置)、对置式(气缸呈两列布置，且两列气缸之间的中心线呈180。)和V形(气缸呈曲列布首，且两列气缸之问夹角为V形)等发动机。第二节 发动机的总体构造 发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。现代汽车发动机的结构形式很多，即使是同一类型的发动机，其具体构造也是各种各样的。我们可以通过一些典型汽车发动机的结构实例来分析发动机的总体构造。下面以CA1014系列轻型货车用的CA488Q型汽油发动机为例，介绍四冲程剐机的一般构造(图1-1)。(1) 机体组 CA488Q型发动机的机体组包括气缸盖14、气缸体7及油底壳37。有的发动机将气缸体分铸成上下两部分，上部称为气缸体，下部称为曲轴箱。机体组的作用足作为发动机各机构、各系统的装配基体，而且其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统和润滑系统的组成部分。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分，是承受高温、高压的机件。在进行结构分析时，常把机体组列入曲柄连杆机构。(2) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构包括活塞13、连杆10、带有飞轮28的曲轴5等。它是将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力的机构。(3) 配气机构 配气机构包括进气门19、排气门15、摇臂45、气门间隙调节器46、凸轮轴25以及凸轮轴定时带轮20(由曲轴定时带轮6驱动)等。其作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排除废气。4 图2-1 解放CA488Q型汽油机的构造5(4) 供给系统 供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器38、空气滤清器、进气管39、排气管53、排气消声器等。其作用是把汽油和空气混合为成分合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。 (5) 点火系统 点火系统的功用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。其中包括供给低压电流的蓄电池和发电机以及分电器、点火线圈与火花塞等。 （6） 冷却系统 冷却系统主要包括水泵、散热器、风扇22、分水管以及气缸体和气缸盖里铸出的空腔——水套等。其功用是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。 (7) 润滑系统 润滑系统包括机油泵50、机油集滤器51、限压阀、润滑油道、机油滤清器等，其功用是将润滑油供给作相对运动的零件，以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。 (8) 起动系统 包括起动机及其附属装置，用以使静止的发动机起动并转入自行运转。 车用汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。第三节 四程发动机的工作原理一、四冲程汽油机工作原理 现代汽油发动机的构造如图3-1所示。气缸内装有活塞10，活塞通过活塞销、连杆11与曲轴12相连接。活塞存气缸内作往复运动，通过连杆推动 曲轴转动。为了吸入新鲜充量和排除废气，设有进、排气系统等。图3-2所示为发动机示意图。活塞往复运动时，其顶面从一个方向转为相反方向的转变点的位置称为止点。活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点，称为上止点(TDC——Top Dead Center)；活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点称为下止点(BDC——Bottom Dead Centel)，活塞运行的上、下两个止点之间的距离s称为活塞行程。曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的垂直距离月称为曲柄半径。对于气缸中心线与曲轴中心线相交的发动机，活塞行程5等于曲柄半径R的两倍。6四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气行程、压缩冲程、作功行程、和排气行程。（1） 进气行程 汽油机将空气与燃料先在气缸的外部的化油器中、节气门体处或进气道内进行混合，形成可燃混合气后被吸入气缸。进气过程中进气门开启，节气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积变大，从气缸内的压力将到大气压以下，即在气缸内形成真空度。这样可眼燃混合气便经进气门被吸入气缸。由于进气系统的阻力，进气终了时气缸内的气体压力约为0.075～0.09Mpa。 (2) 压缩行程 为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小，密度加大，温度升高，故需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。活塞到达上止点时压缩终了，此时，混合气被压缩到活塞上方很小的空间，即燃烧室中。可燃混合气压力升高到0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。7现代汽油发动机的压缩比一般为6～9(轿车有的达到9～11)。如一汽一大众捷达轿车EA827型1.6L发动机的压缩比为8.5，而EA113型1.6L发动机的压缩比为9.3。 压缩比越大，在压缩终了时混合气压力和温度越高，燃烧速度增快，因而发动机发出的功率增大，热效率提高，经济性越好。但压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃和表面点火等不正常的燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁而时就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时，甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂、活塞烧顶、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。表面点火是由于燃烧室内炽热表面(如排气门头，火花塞电极，积炭)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧现象。表面点火发生时，也伴有强烈的敲击声(较沉闷)，产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加，寿命降低。因此，在提高发动机压缩比的同时，必须注意防止爆燃和表面点火的发生。此外，发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。(3) 作功行程 在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸体(或气缸盖)上的火化塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后，放出大量的热能，其压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力p，约为3～5MPa，相应温度则为2200～2800K。高温、高压燃气推动活塞从上止点向F止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能。它除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。(4) 排气行程 可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个工作循环。当膨胀接近终了时，排气门丌启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。由于燃烧室占有一定的容积，因此在排气终了时，不可能将废气排尽，这一8部分留下的废气称为残余废气。综上所述，四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程，完成一个工作循环。这期问活塞在上、下止点问往复移动了四个行程，曲轴旋转了两周。二、四冲程柴油机工作原理现代柴油发动机的构造如图3-3所示。四冲程柴油机(压燃式发动机)的每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油，其粘度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成及着火方式都与汽油机不同。柴油机在进气行程吸人的是纯空气。存压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷人气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。因此，这种发动机的可燃混合气是在气缸内部形成的。由于柴油机的压缩比高(一般为16～22)，所以压缩终了时气缸内的空气压力可达3.5～4.5MPa，同时温度高达750～1000K，大大超过柴油的自燃温度。因此，柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合便立即自行发火燃烧。气缸内气压急剧上升到6～9MPa，温度也升到2000～2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动帅轴旋转而作功。废气同样经排气管排人大气中。柴油机与汽油机比较，各有特点。汽油机具有转速高(目前轿车汽油机最高9转速达5000～6000r／min，货车汽油机转速达4000r／min左右)、质量小、工作噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点，故存轿车和轻型货车及越野车上得到广泛的应用；其不足之处是燃油消耗率高，燃油经济性差。柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低20％～30％左右，且柴油价格较低，所以燃油经济性好。一般装载质量为5t以上的货车大都采用柴油机；其缺点是转速较汽油机低(一般最高转速在2500～3000r／min左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求高)。但目前柴油机的这些缺点正在逐渐得到克服，其应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外有的轿车也采用柴油机，其最高转速可达5000r／min。由此可见，四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程则是作功的辅助行程。因此，在单缸发动机内，曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然，作功行程时．曲轴的转速比其他三个行程内的曲轴转速要高，所以曲轴转速是不均匀的，因而发动机运转就不平稳。为了解决这个问题，飞轮必须做成具有很大的转动惯量，而这样做将使整个发动机质量和尺寸增加。显然，单缸发动机工作振动大。采用多缸发动机可以弥补上述缺点。因此，现在汽车上基本不用单缸发动机。用得最多的是4缸、6缸、8缸发动机。在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。例如，在4气缸发动机内，曲轴每转半周便有一个气缸在作功；在8缸发动机内，曲轴每转1／4周便有一个作功行程。气缸数越多，发动机的工作越平稳。但发动机气缸数增多，一般将使其结构复杂，尺寸及质量增加。第四节 二冲程发动机的工作原理一、二冲程汽油机工作原理二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间完成的。发动机气缸上有三个孔，这三个孔可分别在一定的时刻为活塞所关闭。进气孔与化油器相连通，可燃混合气经进气孔流入曲轴箱，继而可经扫气孔进入气缸内，而废气则可经过与排气管连通的排气孔被排出。10活塞向上移动，到活塞将三孔都关闭时，开始压缩在上一循环即已吸入缸内的可燃混合气，同时在活塞下面的曲轴箱内形成真空度(这种发动机的曲轴箱必须足密封的)。当活塞继续上行时，进气孔开启，在大气压力作用下，可燃混合气便自化油器流入曲轴箱。活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的混合气。高温、高压气体膨胀迫使活塞向下移动。进气孔逐渐被关闭，流人曲轴箱的混合气则因活塞的下移而被预先压缩。当活塞接近下止点时，排气孔开启，废气经过排气孔、排气管、消声器流到大气中。受到预压的新鲜混合气便自曲轴箱经扫气孔流入缸内，并扫除废气。废气从气缸内被新鲜混合气扫除并取代的过程，称为气缸的换气过程。由上述可知，在二冲程发动机内，一个工作循环所包含的两个行程是： (1) 第一行程 活塞自下止点向上移动，事先已充入活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 (2) 第二行程 活塞自上止点向下移动，活塞上方进行着作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。 为了防止新鲜混合气大量与废气混合并随废气一起排出气缸而造成浪费，活塞顶做成特殊的形状，使新鲜混合气的气流被引向上部。这样还可以利用新鲜混合气来扫除废气，使排气更为彻底。但是在二冲程发动机中，要完全避免可燃混合气的损失是很困难的。 图4-1为二冲程发动机示功图。它的工作循环如下：活塞由下止点向上止点运动，当将排气孔(a点)关闭时，压缩过程开始。到上止点前开始点火燃烧，缸内压力迅速增高，叮段即燃烧过程。接着活塞下行膨胀作功，一直到6点，排气孔被打开，开始排气。此时，缸内压力较高，一般为0．3～0．6MPa，11故废气以声速从缸内排出，压力迅速下降。当活塞继续下移将换气孔打开，曲轴箱内的新鲜可燃混合气进入气缸。这段时问里的排气称为自由排气。排气一直延续到活塞下行到下止点后再向上将排气孔关闭为止。示功图bda曲线为二冲程发动机的换气过程，大约占130度～150度曲轴转角。接着活塞继续向上，便重复压缩过程，进行新的循环。 二冲程化油器式发动机与四冲程化油器式发动机相比较，其主要优点如下： 1)曲轴每转—周就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的2倍。 2)由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。 3)由于没有专门的换气机构，所以其构造较简单，质量也比较小。 4)使用方便。因为附属机构少，所以易受磨损和经常需要修里理的运动部件数量也比较少。 由于构造上的原因，二冲程发动机的最大缺点是不易将废气自气缸内排除得较干净，并且在换气时减少了有效工作行程。因此，在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程发动机的功率并不等于四冲程发动机的2倍，只等于1.5～1.6倍；而且在换气时有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出，因此二冲程发动机不如四冲程发动机经济。 由于上述缺点，二冲程化油器式发动机存汽车上较少被采用。但这种发动机的制造费用低廉，构造简单，质量小，所以在摩托车上广泛应用。二冲程发动机可以通过减少扫气损失来改善燃油经济性差的缺点，因此电控喷射的二冲程发动机在汽车上得到了发展。二、二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机的工作过程和二冲程化油器式发动机的工作过程相似。所不同的是进入柴油机气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。空气由扫气泵提高压力以后，经过装在气缸外部的空气室和气缸壁(或气缸套)上的许多小孔进入气缸内，废气经由气缸盖上的排气门排出。在第一行程中，活塞自下止点向上止点移动。行程开始前不久，进气孔和排12气门均已开启，利用自扫气泵流出的空气(压力约为0.12～0.14MPa)使气缸换气。当活塞继续向上移动，进气孔被遮盖，排气门也被关闭，空气受到压缩。当活塞接近上止点时，气缸内的压力增到3MPa，温度约升至850～1000K，燃油在高压(约17～20Mpa)下喷入气缸内，致使燃油自行着火燃烧，使气缸内压力增高。在第二行程中，活塞受燃烧气体膨胀作用自上止点向下止点移动而作功。活寒卜行2／3行程时排气门开启，排出废气，此后气缸内压力降低，进气孔开启，进行换气。换气一直继续到活塞向上移动1／3行程的距离，直到进气孔完全被遮盖为止。这种形式的发动机称为气门—窗孔直流扫气柴油机。与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机的优缺点与上面讨论二冲程汽油机时所指出的优缺点基本相同，但由于二冲程柴油机用纯空气扫除废气，没有燃料损失，故经济件较高。第五节 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标有动力性能指标（有效转矩、有效功率、转速等）、经济性能指标(燃油消耗率)和运转性能指标(排气品质、噪声和起动性能等)。一、动力性能指标（1）有效转矩发动机通过飞轮对外输出的平均转矩称为有效转矩。有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。（2）有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机曲轴转速的高低，关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小，即发动机的有效功率随曲轴转速的不同而改变。因此，在说明发动机有效功率的大小时，必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况，称为标定工况。标定功率是发动机所能发出的最大功率，它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。同一种型号的发动机，当其用途不同时，其标定功率值并不相同。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定，汽车13发动机应能在标定工况下连续运行300～1000h。二、经济性能指标发动机每发出1 kw有效功率，在1h内所消耗的燃油质量(以g为单位)，称为燃油消耗率。 发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机特性。三、运转性能指标发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性能等。由于这些性能不仅与使用者利益相关，更关系到人类的健康，因此必须指定共同遵守的统一标准，并给予严格控制。（1）排气品质发动机的排气中含有对人体有害的物质，它对大气的污染已形成公害。为此，各国采取了许多对策，并制定相应的控制法规。发动机排出的有害排放物，主要有氮氧化合物，碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等以及排气颗粒。（2）噪声噪声会刺激神经，使人心情烦躁，反应迟钝，甚至造成耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病，因此，也必须用法规形式进行限制。汽车是城市中主要的噪声源之一，发动机又是汽车的主要噪声源，故必须给予控制。在我国制定的汽车加速行驶车外噪声限值标准(GBl495--2002)中，对不同分类的汽车以及同一分类中不同总质量及发动机不同额定功率的汽车，详细制定了噪声限值。（3）起动性能起动性能好的发动机在一定温度下能可靠地发动，起动迅速，起动消耗的功率小，起动期磨损少。发动机起动性能的好坏除与发动机结构有关外，还与发动机工作过程相联系，它直接影响汽车机动性、操作者的安全和劳动强度。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机时，15s以内发动机要能自行运转。四、发动机的速度特性当燃料供给调节机构位置固定不变时，发动机性能参数(有效转矩、功率、燃油消耗率等)随转速改变而变化的曲线，称为速度特性曲线。14如果改变燃料供给调节机构的位置又可得到另外一组特性曲线，则当燃料供给调节机构位置达到最大时，所得到的是总功率特性，也称发动机外特性；而把燃料供给调节机构其他位置下得到的特性称为部分速度特性。外特性曲线下标出的发动机最大功率和最大有效转矩及其相应的转速，是表示发动机性能的重要指标。要联系汽车使用条件，诸如道路情况所要求克服的阻力数值、最高车速等，来分析发动机外特性曲线是否符合要求。五、发动机工作状况发动机运转状态或工作状态(简称发动机工况)常以功率和转速来表征，有时也用负荷与转速来表征。 发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小；也可表述为发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比，以百分数表示。15致 谢本论文的设计历时三个多月的时间。在此我要向我的讲师x老师表示最诚挚的感谢。从课题的设计方案、课题的编辑到论文的撰写和修改的各个阶段，都得到了钱老师的认真指导、严格要求。钱老师渊博的学识、严谨的治学精神以及平易近人的态度，使我在学习知识的同时，如浴春风。在整个课题的研究和设计过程中，也得到了同组的其它同学的支持和帮助，大家一起克服了一个又一个难题，在此表示感谢。在大学四年的学习过程中，我的学识有了长进，能力有了提高。为此我要感谢我的家人,以及所有教导过我的老师和长辈们，是他们鼓励着我前进。另外我要感谢我的朋友和同学，使我每天都轻松、愉快。16【参考文献】1、陈家瑞 《汽车构造 上 》 机械工业出版社2、陈家瑞 《汽车构造 下 》 机械工业出版社3、扶爱民 《汽车运用基础》 电子工业出版社4、扶爱民 《汽车发动机构造与维护》 电子工业出版社5、巫安达 乔国荣 《汽车维护技术》 高等教育出版社6、凌凯汽车资料编写组 《汽车原理》 北京邮电大学出版社17
你好，经过我查阅相关资料得知内燃机曲柄连杆机构的研究现状，三大组成部分还是没有变（1）机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱及油底壳（2）活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆（3）曲轴飞轮组：曲轴飞轮。现在还是应用于内燃机领域，象五大机构两大系统或者六大机构两大系统这样的差别没什么实际意义。希望能够帮助到你。
近五年来的教学改革解决的问题(1)根据市场需要,调整专业设置与人才培养模式通过市场调研和分析,国家急需现代汽车电子控制维修和技术服务人才,结合我校实际,确定以汽车后服务为我们的专业发展方向.近几年来,我们相继推出了汽车电子控制技术,汽车技术服务与贸易,汽车检测与维修 ,交通运输等专业方向(见学校招生目录),提出培养现代汽车维修,检测,监理,运用,培训,教学,经营的应用性高级专门人才,要求学生理论与实践并重.从实施效果看,培养的人才适应市场要求,有理论,会实践,98%毕业生取得中级汽车修理等级证,12%毕业生取得高级汽车修理等级证,毕业生就业率达100%,很受用人单位欢迎.(2)优化课程体系和结构运用系统工程的理论和方法,对汽车各专业的课程设置进行统筹优化.如汽车发动机构造原理课程,国内长期分为《汽车发动机构造》和《汽车发动机原理》2门课程,将一个有机整体割裂开来,导致讲"构造"时难以深入,而讲"原理"时,又枯燥乏味,而且前面所学的"构造"已经淡忘,影响了学生的学习兴趣和教学质量.根据理论紧密联系实际的原则,我们把汽车发动机构造与汽车发动机原理合成一门课程《汽车发动机构造与原理》,相关内容有机穿插融合,使学生听课觉得有骨有肉,收到了较好的教学效果,授课学时也从原来的150减少到90,节省学时40%.国内同行专家认为这是个很好的创新.同时我们把课程讲授安排时间也适当提前,满足了学生对专业课的求知欲,调动了学生的学习积极性,促进了相关学科的学习.(3)更新教学内容,编写配套的立体化教材根据汽车发动机构造与原理合二为一的要求,我们在多年试验教学基础上,编写出版了《汽车构造与原理 上册 发动机》,《汽车构造与原理实训》和《汽车构造与原理习题集》配套的课程新教材;并且根据地方院校特点,教材体系以应用为主线,理论紧密联系实际;教材内容删减了陈旧的化油器结构原理介绍,大量增加汽车近年来出现的新结构,新技术,新车型,新标准的介绍,如可变配气正时和气门升程电控系统(VTEC),新一代高压共轨电喷柴油机等.同时介绍了新型的燃料电池电动汽车,燃气汽车及直喷汽油机等,这与2004年6月我国新颁布的"汽车产业发展政策"所提倡的方向是相吻合的,说明教材具有前瞻性.全书以现代轿车为主线,突出了汽车电子控制技术的介绍,紧跟时代步伐,与时俱进,实用性强;教材配套多媒体光盘,已经由机械工业出版社在全国出版发行,其中《汽车构造与原理 上册 发动机》2年已经进行第二次印刷,发行8000册,在国内产生了一定的影响,受到学生和同行专家好评.(4)以学生为中心,多种教学方式,方法和手段结合传统课程教学重理论,轻实践,重课堂,轻现场,重教师教,轻学生学,教学形式单一.根据理论联系实际和以学生为中心的原则,在《发动机构造与原理》课程教学中,我们创造性地采用了"三位一体"(拆装实训,现场教学与多媒体课堂教学三位一体),"合作实践学习"(学生组成一个实践学习小组,灵活自主学习),灵活多变的教学方法(启发式,探究式,讨论式,现场实物教学,指导发现学习,因材施教等)和现代教学手段(课堂多媒体,课程网站等)相结合,使课堂与现场,课内与课外,理论与实践有机融合,教与学互动,学生个个动手,有效地激发了学生的学习兴趣和热情,提高了教学效果.同学之间相互学习,相互帮助,培养了团队精神.课后学生登录课程网站,扩展知识,与教师直接网上QQ(课程网站每天晚上有老师值班),及时答疑,加强师生感情.《汽车发动机构造与原理》课程网站自2003年9月开通自今2年多,进行了5次改版,开辟有10多个栏目,有大量的教学资源供学生浏览学习,"汽车动态" 栏目不断更新,使学生及时了解到汽车新技术,新结构,新信息,已经有7100多人次学生登录,起到了积极作用.(5)建设开放型实验室,加强校外实习基地建设针对大学生动手与创新能力较差的弱点,我们大力加强实践性教学,在培养目标中明确提出要求学生取得中级汽车维修等级证;调整实践教学内容和时间,如《汽车发动机构造与原理》课程的实践教学时间安排占总学时50%,每个学生都可以初步独立拆装一台发动机.毕业时98%的学生取得中级汽车维修等级证,12%的学生取得高级汽车维修等级证.为了提供学生更多的实践机会,实验室全天候向学生开放,只要学生有时间,随时可以来实验室拆装发动机.为了满足学生要求,实验室星期六继续向学生开放,实验员和老师轮流值班.我们还大力增加新教学设备,新增现代电喷汽车发动机20台,保证《汽车发动机构造与原理》课程拆装实训时每5个学生有1台发动机;还自行制作了拆装台,解剖教具等多项教学设备.在韶关市和珠三角建立了5家实训和实习基地,聘请了6名技师兼任学生实习指导.聘请相关厂领导和有关部门一起组成专业指导委员会,定期研讨我们的教学改革.教师每年不少于15天到工厂实践学习,提高自己的实践水平.(6)改革课程考核方法和制度针对传统课程重理论,轻实践,重识记,轻应用,重期末,轻平时,重课堂闭卷笔试,轻现场动手口试,重分数,轻能力等考试弊端,我们采取了"基础理论+实践操作+创新能力",注重平时的多种考试考查相结合的方法.考试内容多元化,综合化,增加实践能力,创新能力和综合能力的考查内容;考试形式多样化,除了理论笔试外,还有现场拆装操作考试和口试,小制作,小创造考试;考试时间分散化,除传统的期末理论笔试外,平时的学习情况,动手能力,创造革新占总成绩的45%,淡化了传统的期末笔试.使学生感到期末考试压力减轻了,而平时却更加重视和努力,真刀真枪,学得扎实.(7)完善课程管理制度通过长期积累,建立了一套较为完整的课程管理制度,形成以院系领导下的学科带头人负责制.课程组统一课程标准,统一教材,统一教学模式,统一出卷阅卷和评分,用试题考试题在题库中随机抽取,实行教考分离.定时进行教学研讨,相互听课每学期不少于3次.课程网站每天晚上定时由主讲老师值班,回答学生问题.课程建设任务落实到人,实行奖励机制,鼓励课件的深入制作.3-4师资培养近五年培养青年教师的措施与成效:1.积极推进中青年教师培养计划根据课程教学安排,有计划安排年轻老师学习提高.现已有1名年轻教师(王斌)在华南理工大学车辆工程专业攻读博士,1名年轻教师(李锦)在上海同济大学汽车专业攻读硕士,1名实验员(谢锐波)在职进行本科学习.计划未来三年,争取再培养博士1至 2名,汽车维修技师2人.2.积极倡导培养双师型教师根据《汽车发动机构造与原理》是一门实践性强的特点,要求年轻主讲教师每年有15天左右到汽车修理厂等生产一线实践,使书本理论紧密联系实际.如王斌老师,硕士毕业后,先到汽车维修厂进行了为期半年的实践备课,有效提高了讲课效果,很受学生欢迎,2004年被评为韶关学院十佳授课教师.鼓励教师参加各种形式的培训,进修提高,成为双师型教师.课程组教师已有2人获得广东省汽车维修高级考评员资格,2人获得劳动部汽车维修专项技能讲师的资格,1人获得汽车维修高级工,目前有2人在考国家汽车维修技师,1人在考国家汽车维修高级技师,预计6月份可以获取资格证书,为该课程的理论与实践教学奠定了较好基础.3.组织青年教师积极参加教学和科研活动在老教授蔡兴旺的带领下,课程组全体教师都不同程度参加了教学研究和科学研究课题,5年来课程组已经申请到教学研究课题9项(其中省教育厅1项),科学研究课题9项(其中省基金1项,教育厅1项,韶关市4项,学校3项),有60多人次参加研究,提高了青年教师的理论和实际工作水平和能力.4.课程描述4-1 本课程校内发展的主要历史沿革韶关学院于1995年开设汽车设计制造专业,经历了专科,高职,本科等阶段,专业培养目标也从汽车设计转向汽车运用,维修和商务等汽车后服务,现已开设汽车交通运输,汽车技术服务与商务,汽车检测与维修,汽车电子控制技术等专业及方向,但不管是什么汽车专业,都必须开始汽车构造与原理课程这门专业基础课程.受前苏联的影响,我国各汽车院校,专业的该课程体系基本是采用《汽车发动机构造》和《汽车发动机原理》两门课制,直至目前,大部分院校仍采用该体系.我们长期的教学实践证明,将汽车构造与原理分开讲授,将一个有机整体割裂开来,导致讲"构造"时难以深入,而讲"原理"时,又枯燥乏味,而且先前所学的"构造"已经淡忘,影响了学生的学习兴趣和教学质量.根据理论紧密联系实际的原则,从2002年开始,我们就把汽车发动机构造与汽车发动机原理合成一门课《汽车发动机构造与原理》进行讲授,相关内容有机穿插融合,使学生听课觉得有骨有肉,收到了较好的教学效果,学时也从最初的150减少到90,节省学时40%,国内同行专家认为这是个很好的创新.在多年编写补充教材和讲义的基础上,我们编写了《汽车构造与原理 上册 发动机》教材,于2004年8月由机械工业出版社正式出版,2005年进行第二次印刷,已经出版发行8000册,受到国内同行的认可.为了提高学生的实践能力,根据教学需要,我们于2005年又编写了《汽车构造与原理实训》教材,于2006年3月由机械工业出版社出版发行.同时,为了促进学生学习思考,我们又编写了《汽车构造与原理习题集》教材,今年6月由机械工业出版社出版发行,形成了课程的配套教材.2003年,我们开始进行了课程网站的建设,制作了大量的多媒体课件,收集了大量的课程资源,在网站上为学生答疑,并且被学校推荐参加首届广东省精品课程评选.在课程建设中,我们相继申请了《汽车发动机构造与原理课程改革与实践》,《汽车发动机构造与原理课件》,《汽车发动机常见故障诊断CAI研究》,《汽车应用类专业实践环节教学的探索与实践》等配套的教学研究课题,在学校的经费等支持下,进行了大量研究,课程改革逐步深入,取得了一定的成绩.我们的课程建设还在进行中,将随着历史的发展而发展.4-2 理论(含实践)课教学内容4-2-1 结合本校的办学定位,人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标1. 学校的办学定位,人才培养目标和生源情况韶关学院是经教育部批准组建的一所省属综合性普通本科高校,有本科专业32个,涵盖文,理,工,农,法,医,经济,教育,管理等9大学科门类;现有教职员工1487人,其中正高82人;全日制普通学生15078人,成人教育学生10047人.2006年面向全国19个省(自治区,直辖市)招生.在47年的办学历程中,作为粤北地区唯一的一所本科高校,韶关学院形成了具有自身特色的综合性学科格局,已成为粤北乃至粤,湘,赣"红三角"地区人才培养和知识,技术创新的重要基地.根据中共中央政治局委员,广东省委书记张德江2003年7月来我校视察时提出:"要把韶关学院办好,要建设一流的校园,保证一流的质量,培养一流的人才"的要求,目前,学校正以"三个一流"作为办学目标,坚持严谨治教,严谨治学,以"立志,崇德,勤学,创新"为校训,努力营造良好的育人环境,为地方经济建设和社会发展培养更多的优秀人才,为把韶关学院建设成有学科特色,学科优势的地方性,综合性本科院校而奋斗.2. 本课程在专业培养目标中的定位与课程目标根据学校建设有学科特色,学科优势的地方性,综合性本科院校的总体部署,我们通过市场调研和分析,确定以汽车后服务为我们的专业发展方向.近几年来,我们相继推出了汽车电子控制技术,汽车技术服务与贸易,汽车检测与维修 ,交通运输等专业方向(见学校招生目录),提出培养现代汽车维修,检测,监理,运用,培训,教学,经营的应用型高级专门人才(见专业培养计划),要求学生理论与实践并重.《汽车发动机构造与原理》是汽车类各专业的一门公共专业基础课,其教学质量如何,直接影响到后续的"汽车运用","汽车修理","汽车商务"等专业课的教学;同时,该课程又是基础课程的实际应用,牵涉学习过的制图,机械基础,普通物理学,电工电子学等众多课程,对巩固深化所学知识具有十分重要意义,所以该课程是汽车类各专业承上启下的一门轴心课程.根据专业培养计划和学校要求,我们制定了该门课程的课程标准,提出该课程的目标是:要求学生知道课程的性质,地位,研究对象,方法和学科发展动态,比较系统地掌握汽车发动机的总体结构,基本工作原理,分类以及各组成系统的作用,结构和工作原理,理解汽车发动机的主要性能指标及评价,并初步学会汽车发动机的拆卸,安装和主要调整, 培养和加强学生的理论联系实际的学习方法和作风,培养学生提出问题以及独立分析问题与解决问题的能力和创新能力,善于运用学过的基础知识分析专业课中问题.在具体实施课程培养目标中,我们始终抓住培养汽车运用型高级技术人才为主线,如在教材编写中,在课程讲授中,都是使理论紧密联系实际,目标明确,学生学了就能够用,激发了学生的学习积极性,通过本课程的学习,100%的学生都能够初步独立拆装一台汽车发动机,对其结构原理有比较清晰的理解,为后续的课程学习奠定了良好的基础,再经过汽车修理课程的学习,98%的学生都取得了国家劳动部颁发的中级汽车修理等级证书,12%的学生取得了高级汽车修理等级证书.4-2-2 知识模块顺序及对应的学时《汽车发动机构造与原理》课程将汽车的构造与理论有机融合,以应用为主线,以现代轿车为典型车型,系统地介绍了现代汽车发动机的总体结构,基本工作原理和各总成,部件的结构与工作原理,突出了现代汽车电子控制技术和新车型,新结构,新技术新标准的介绍.具体教学内容和学时不同的专业有所不同,以交通运输专业的汽车技术服务与商务专业方向为例,其知识模块由10章和发动机拆装及实操考试组成, 总学时90,融理论教学与实践教学为一体
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗摘要:阐述了铁道机车车辆轮轨摩擦磨损的现状;研究了内燃机车车轮、闸瓦和钢轨的消耗数量及相应的维修费用;指出了采用适当的新技术之后,在节能降耗方面会产生显著的经济效益。关键词:车轮;轮缘;钢轨;摩擦磨损;铁道机车车辆;节能;降耗众所周知,铁路运输是基于轮轨相互作用产生的黏着牵引力和黏着制动力以实现列车运行的,轮轨间因摩擦磨损在铁路运输中消耗的能量和能源很多,耗资也很大。随着铁路运输向高速、重载发展,因摩擦磨损所致的事故风险也在增加。轮轨接触面形成的各种损伤,不但缩短了轮轨的使用寿命,在严重磨损后还会导致轮对和钢轨失效,危及行车安全。在这方面,即使在高速铁路成功应用的国家,也曾付出过惨重代价。例如:1998年,由于轮轴的疲劳断裂而导致德国ICE高速列车脱轨,造成101人死亡,84人重伤,直接经济损失约2亿马克。与此同时,合理利用资源,实行节能降耗,是我国的一项基本战略决策。为了节约能源,降低铁路运输成本和机车车辆的制造与修理费用,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,需引起高度的重视。应当采取相应的技术措施,努力将这种磨损造成的损失降低到最小程度,以达到降耗增效的目的。1铁路钢轨的磨耗据铁路工务部门统计,我国铁路有20%~30%的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标,有60%的曲线段钢轨因波磨造成严重损伤。摩擦磨损带来的损失很大。1.1钢轨损伤的形态铁路轮轨作用关系复杂,钢轨磨耗损伤的形态主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等,这些占钢轨总损伤量的80%以上。随着铁路机车车辆的重载与高速化,轮轨间的摩擦磨损也日趋严重,如钢轨的压溃与波磨迅速增长,且发生较为普遍(参见图1)。1.2钢轨的年消耗量据资料记载:“十五”期间,我国铁路钢轨用材每年基本维持在110万t左右,除新线建设之外,其中用于既有线路大修和维修消耗的钢材约为70~80万t/年。据铁道部安检司调查,2003年因钢轨损伤而更换所需的材料及人工费用约为50亿元。其中,因钢轨压溃、侧磨、波磨等导致的损伤,占钢轨总损伤量的80%以上,即40亿元左右。2机车车辆车轮的磨损车轮是铁路机车车辆的重要走行部件。在列车运行中,车轮滚动会使车轮踏面和轮缘发生磨耗,而车轮在钢轨上滑动也会造成踏面损伤。2.1车轮损伤的形态据失效分析统计,铁道机车车辆车轮损伤的主要类型有轮缘磨耗、轮辋疲劳裂纹、热损伤、车轮踏面剥离和崩裂等(参见表1和图2)。因磨耗造成车轮部件失效的主要原因是轮轨接触应力集中、制动热应力疲劳、累积塑性流动变形、夹杂物应力集中、内部缺陷应力集中等。2.2车轮的消耗目前,我国铁路机车、客车和货车约有500万个车轮在运营中。这里所讲的车轮消耗,主要是指磨损后车轮的维修和更换以2006年为例,全路的机车、客车和货车就消耗新轮63·1万只,平均以0·5万元/只计算,所需费用约为31·55亿元。在为完成中国工程院下达的“摩擦磨损与工程应用咨询项目”时,笔者曾于2006年11月赴北京铁路局丰台机务段进行过“铁路机车车辆关键零部件摩擦磨损”的现场调研。从丰台机务段调查了解到:以DF4型机车为例,由于车轮维修或全部更换,该段平均每台机车每年所需人工费和材料费分别为3·3万元和42·4万元,这尚不包括因修理或更换时机车的停运损失。有关该段DF4型机车的旋轮与换轮费用参见表2和表3;若按2005年全路机车保有量17 500台推算,仅机车车轮的维修费用就近5·8亿元。2.3制动闸瓦的消耗在机车车辆制动系统的摩擦制动中,主要有踏面闸瓦制动和盘形制动。我国目前除新造的提速客车和厂修改造的25型客车采用盘形制动外,其他的机车车辆都是采用踏面制动,这对车轮的磨耗是比较严重的。铸铁闸瓦相比合成闸瓦,可以获得较高的黏着系数且摩擦系数稳定,但是磨耗快,成本较高。以丰台机务段DF4、DF4D型机车为例,在1个大修期内,每台DF4型机车需更换闸瓦8次,DF4D型机车需更换闸瓦10次。因此,每台机车的换瓦费用分别为1·2万元和1·5万元。按该段现有DF4型机车35台和DF4D型机车23台计算,这些机车在1个大修期内换瓦的总费用为76·5万3降低轮轨磨耗的技术措施我国《铁路节能技术政策》第11·1条指出:“应注意抗磨减阻材料的推广使用。在全世界生产的能量中,约有30%~40%的能量是消耗在与摩擦有关的场合;我国与摩擦有关的能源消耗约占1/3 ~1/2。任何减轻摩擦、降低磨损的措施,都会直接或间接地节约能源。”针对目前机车车辆轮轨摩擦磨损严重、修理费用高的现象,如果进一步推广应用淬火钢轨、轨面打磨、磨耗型车轮、径向转向架和安装轮轨润滑装置等现有的成熟技术,不但可以明显改善轮轨摩擦磨损的现状,而且可以节约能源和原材料,大大降低消耗,取得显著的经济效益。3.1采用淬火钢轨与维护钢轨波磨问题是轮轨相互作用过程中极其复杂的系统问题,根据不同的线路或区段,合理地选择钢轨,有助于预防钢轨的波磨。例如:淬火钢轨就很少发生波磨,因为它有较高的强度和硬度。因此,建议在轨道波磨区段采用屈服强度较高的钢轨。此外,轨面打磨也是主要防护手段,轨面打磨可减小车体的振动和车轮对钢轨冲击力所造成的磨损。实践表明,它可延长波磨轨寿命50%以上。从调查得知,若采用淬火钢轨、侧面涂油和适时的钢轨打磨等技术,仅钢轨材料一项每年就可节约费用20亿元左右,因减磨而节约的能耗费用也是很大的。3.2采用磨耗型车轮踏面车轮磨损失效的形式主要有踏面磨耗到限和轮缘磨耗到限。铁道部对机车车辆车轮踏面的使用与维修都有相应的标准,如《DF4型内燃机车段修规程》第3·11·6·8条中规定:踏面磨耗深度不大于7 mm;而采用轮缘高度为25 mm的磨耗型踏面时,踏面磨耗深度不大于10 mm。磨耗达到或超过这些标准,就会危及行车安全。早期的车轮踏面为锥型踏面。锥型踏面在使用初期磨损很快,当磨损到一定程度后,磨损速率开始减缓,踏面形状趋于稳定。通过长期观察和试验发现,如果在车轮踏面设计时就采用磨耗型的车轮踏面廓形,可有效地减轻轮轨接触应力,迅速降低轮轨磨耗,有效延长轮轨使用寿命。四方车辆研究所在对北京、广州、济南等铁路局的机车车轮外形轮廓实测的基础上,设计了小半径曲线区段使用的JM磨耗型车轮踏面。长期的运用结果表明,应用该外形设计后,与原锥型踏面车轮相比,轮缘减磨可达30%~70%.一些铁路局根据各自所管辖线路的特点,也分别研制了多种形式的车轮踏面。如上海铁路局研发的ST系列磨耗型踏面,就取得了很好的减磨效果(参见表5)。表5上海铁路局DF11型0072号机车车轮磨耗数据对比由表5可知,采用ST-2型踏面后,机车每万公里的轮缘磨耗率从0·304 mm降至0·190 mm,降低了38%,车轮踏面剥离的故障也明显减少。据有关资料分析:机车车辆若采用磨耗型车轮踏面,每台机车每年可节约费用1·5万元。3.3采用径向转向架传统的机车转向架,因传递牵引力和保证直线上走行性能的需要,各轴基本上是被约束成相互平行的。在通过曲线时,这种刚性定位的轮对与钢轨之间会形成明显的冲角,从而使轮、轨都产生严重的磨耗。曲线半径越小,磨耗越严重。为降低轮、轨的磨耗,近年来国内外开展了机车径向转向架研究,并取得了很好的效果。两种不同转向架通过曲线时的运行示意图见图3。再举几个例子,以说明装用径向转向架后轮缘的磨耗情况。戚墅堰机车有限公司生产的首台装用径向转向架的DF8B型7001号机车,在上海铁路局进行的线路运用考核结果表明:与同轴重、装有传统转向架且带轮轨润滑装置的DF8B型机车相比,前者的轮缘磨耗仅为16%。【下转第8页】【上接第4页】资阳机车有限公司对径向转向架机车与传统转向架机车在曲线上的冲角也进行了对比测试。测试结果表明:仅就径向转向架冲角减少的程度而言,轮缘磨耗至少降低了45%。大连机车车辆有限公司生产的DF4D型径向转向架机车,在柳州至怀化区段的客、货运牵引数据表明,与装用传统转向架相比,机车车轮的轮缘磨耗下降了74%。据有关资料分析:若采用径向转向架技术,每台机车每年可节约费用5·8万元。3.4安装轮轨润滑装置润滑对减磨起着十分重要的作用。我国《铁路节能技术政策》第3·6条强调指出:“内燃机车和电力机车要加装新型轮轨自动润滑装置,减少磨耗和阻力,降低机车能耗。”以丰台机务段为例,安装轮轨自动润滑装置取得了较好的效果。该段有118台机车在安装了铁道科学研究院研制的华宝2号轮轨润滑装置后,使每台机车的旋轮公里数由10万km延长至18万km,车轮寿命由30万km延长至80万km。除机车因车轮寿命延长产生的巨大社会效益和经济效益之外,每台机车每年可节省旋轮(或换轮)费用1万元。丰台机务段的118台机车,每年可直接节省旋轮(或换轮)费用118万元。按全路17 500台机车推算,每年可直接节省旋轮(或换轮)费用1·75亿元。其投入产出比为1∶20。事实说明:通过安装轮轨自动润滑装置,对轮轨进行润滑后,不但可以减缓轮缘的磨耗,而且经济效益十分可观。4结语综上所述,在铁路运输中,机车车辆轮轨的摩擦磨损已成为相当严重的问题。大量的钢轨与车轮磨损,不但增加了材料的消耗,提高了修理成本而且降低了运输的效率,增加了能源的消耗。为此提出以下建议。(1)从设计、制造到运输、修理,所有与此相关的人员,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,都应当高度重视,并采取相应的对策。(2)对目前已被证实具有良好减磨效果的措施,应进一步加大推广应用力度。例如:对钢轨进行适当的热处理和打磨,开发新型闸瓦,扩大磨耗型踏面车轮、径向转向架和轮轨润滑装置的装车应用等。(3)在今后的技术引进或产品自主创新的研发中,应更加重视对产品的摩擦副及磨损件标准的研究。与此同时,应寻求和开发更适应轮轨摩擦副的新材料、新技术、新工艺,以延长关键摩擦磨损件的使用寿命,进而达到节能、降耗和增效的目的。
首先，影响油耗的因数很多，车重，整车匹配。 2.5的排量估算油耗，只能这样举个例子： 2.4排量的君越，申报油耗8.6L/100km,实际驾驶油耗在10L/100km上下。 以此推算2.5L排量的三厢轿车油耗大概在11L/100km上下。