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摩托艇发动机(摩托艇发动机为什么不怕进水)

更新时间: 2021-12-03 19:46 作者: 58创业 点击次数: 
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摩托艇,是一种快速的机动船只,采用悬挂式的汽汕机、柴油机、喷气式机作为动力装置,船体是用轻而坚固的胶合板或塑料制成的摩托艇发动机。摩托艇底部是平的,航行时艇底汾行于水面」:,是属于滑行艇型,所以航行速度很高。单人坐的摩托艇,每小时约跑一百二十公里,多人.座的摩托艇时速约八十公里,而一吨重的喷气式发动机的摩托艇时速高达四百六十公里,超过特别快车,甚至赶泣二了普通飞机的速度。 摩托艇运动训练,能使运动员获得航海驾驶等军事科学知识,对培养国防建没中不、jJ’缺少的高速舰艇驾驶入员有很大作用。所以摩托艇运动鱿是国防建设中重要部分的海军的后备力量;!.刁时通过摩托艇训练,运动员在高速度绕标和长距离航行中,能培养勇政、沉着、机智、灵活的性格,以及坚强耐久的体力,使其具备海军战士应有的优良作风和品质。积极开展这项运动,培养雄厚的海军后备力量,这对于解放台湾,具有贡要的战略意义。

动力装置是为船舶获取机械能、热能、电能而配置的机械设备的组合摩托艇发动机。主要有:发动机、轴系、螺旋桨(推进器)、发电机、管(线)路等辅助设备。发动机、传动设备、轴系、螺旋桨(推进器)构成了主动力装置。

主动力装置又称推进装置摩托艇发动机,是为船舶提供推进动力,保证船舶以一定速度的各种机械设备,包括主机及其附属设备,是全船的心脏。主动力装置包括主机、传动设备、轴系、推进器等。当起动主机,即可驱动传动设备和轴系,使推进器工作。当推进器,通常是螺旋桨,在水中旋转时就能使船舶前进或后退。

游艇上的动力装置应用最广的是柴油机动力装置。有些艇上也有用汽油机作为动力装置的。这种动力装置最大优点是热效率高,螺旋桨转速可任意调节,且操作简单、操纵方便。无论汽油机还是柴油机,都有二冲程和四冲程之分。

一、两冲程发动机工作原理

二冲程汽油发动机的工作循环包括进气、压缩、做功、排气四个过程,只不过这些过程的完成仅仅需要活塞两个行程或者说曲轴旋转一周(360°)。二冲程汽油机的工作循环,其进、排气均由活塞来控制。

第一行程 在曲轴的带动下,活塞由下止点向上止点运动,当活塞将换气孔、排气孔、进气孔都关闭时,活塞开始压缩进入气缸的混合气,同时在活塞下方的曲轴箱内形成一定的真空度,因此当进气孔开启时,化油器供应的混合气被吸入曲轴箱内,直至活塞到达上止点,完成压缩和进气行程。

第二行程 当活塞接近上止点时,火花塞产生电火花,点燃混合气,燃烧后形成的高温、高压气体,推动活塞向下止点运动做功。当活塞下行到关闭进气孔后,活塞下方曲轴箱内的可燃混合气被预压。当活塞下行到排气孔开启时,废气靠自身压力经排气孔排出,紧接着换气孔开启,曲轴箱内预压的混合气经换气孔进入气缸,并扫除气缸内废气,这一过程为做功和排气行程。

二冲程柴油机的工作循环与二冲程汽油机工作也有很多相似之处,所不同的主要是进入气缸的不是可燃混合气,而是空气。新鲜空气由扫气泵提高压力(约为120~140kPa)后经气缸外部空气室和缸壁进气孔进入气缸内,而废气由缸盖上的排气阀排出。

第一行程 活塞自下止点向上止点移动。行程开始前,进气孔和排气阀均开启,提高压力后的空气进入气缸进行换气。当活塞继续上移,进气孔被关闭,继而排气阀也关闭,空气被压缩。

第二行程 当活塞接近上止点时,喷油器向缸内喷入雾状柴油并自行燃烧,燃烧的高温、高压气体推动活塞下行做功。活塞下行约2/3行程时,排气阀开启,废气靠自身压力排出气缸,此后进气孔开启,进行换气。从以上叙述中可以看出,二冲程发动机具有以下特点;完成一个工作循环,二冲程发动机曲轴只转一周,而四冲程发动机要转两周。因此,当发动机工作容积、压缩比和转速相等时,从理论上讲,二冲程发动机的功率应是四冲程发动机的两倍,但实际上只有1.5~1.6倍。这是因为二冲程发动机难以将废气排净,以及可燃混合气随废气排出等问题所致。因此,二冲程汽油机排量不大。

由于燃烧机油产生的积炭和开在汽缸壁上的进气孔和排气孔,二冲程发动机的磨损比四冲程发动机快得多(见图6—1)

二、四冲程柴油机的工作原理

四冲程柴油机的工作过程是一个复杂的过程,它也是由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。

(一) 进气行程

此时,活塞被曲轴带动由上止点向下止点移动,同时,进气门开启,排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时,活塞上方的容积增大,气缸内的气体压力下降,形成一定的真空度。由于进气门开启,气缸与进气管相通,空气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时,气缸内充满了新鲜空气以及上一个工作循环未排出的废气。

(二) 压缩行程

压缩行程活塞由下止点移动到上止点,进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动,气缸内气体容积逐渐减小,气体被压缩,气缸内的空气压力与温度随之升高。

(三) 燃烧膨胀行程

此时,进排气门同时关闭,喷油器向汽缸内喷射柴油,混合气剧烈燃烧,气缸内的温度,压力急剧上升,高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中,只有在这个行程才实现热能转化为机械能,所以,这个行程又称为做功行程。

(四) 排气行程

此进,排气门打开,活塞从下止点移动到上止点,废气随着活塞的上行,被排出气缸。由于排气系统有阻力,且燃烧室也占有一定的容积,所以在排气终了时,不可能将废气排净,这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。

排气行程结束时,活塞又回到了上止点,也就完成了一个工作循环。随后,曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转,开始下一个循环。如此周而复始,柴油机就不断地运转起来。(见图6—2)。

三艇内机和艇外机

上述所介绍的汽油机和柴油机都是立式的,它适用于安装在艇内,用作舷内机艇和舷内外机艇。

而艇外机(挂机)一般为卧式机,用作舷外机艇(见图6-3)。

四、喷射推进

一种水力反作用式推进器。用装于船内的水泵自船底吸水,经喷管向后喷射受到水的反作用力而产生推力。其机械部分装于船内,得到良好保护。喷管方向可变,便于船舶操纵。但喷管因直径受限制,管路及水泵效率不高,所以整个系统效率较低,又因水泵及喷管中有水增加了船舶重量,所以很少使用。其优点为:可以在吃水较浅的地方航行,又因没有螺旋桨,当乘员落水时,没有危险,所以,是摩托艇动力的首选。初学者,此时需要教练陪同,以免跌落水中,如果不慎跌入,也不要着急,在跨上摩托之前,连接的保险(电子点火开关钥匙由强塑软线挂在驾驶者的手腕)在落水时,电子软线开关会瞬间脱离摩托车,机器自动熄火并停止前行,以确保人身安全。(见图6-4)。

五、船用柴油机的主要结构

(一) 固定部件

1. 机座

机座位于柴油机最底部,是发动机的基础。机座必须具有足够的强度和刚性,以防止因机座变形而影响发动机的运转。

2机体

机体又称气缸体,是发动机的骨架,位于机座上部,在它上面装着气缸盖,进气管等部件,机体中安装气缸套,在机体与汽缸套之间铸有冷却水流通空间。机体与机座用贯穿螺栓连接在一起。有些发动机的机座和机体是连在一起的。

3气缸

发动机气缸套呈圆形,它的顶部被气缸盖压紧和封闭,里面装有活塞,这样气缸套内密封的空间就形成燃料燃烧的工作室。

4气缸盖

气缸盖的功用有以下几点:①封闭气缸套构成燃烧室和气缸工作空间;②压紧气缸套,以保证活塞正常运动;③安置各种附件,如喷油器,进排气阀、起动阀、试验阀等同时还提供进排气和冷却通道。

5气缸垫

在气缸盖与气缸套之间装有气缸垫,也称“气缸床”,它的主要作用是防止漏气、漏水、漏油。同时气缸垫还可以调整柴油机的压缩比。

(二) 运动部件

1主轴承

它用来支承曲轴并保持曲轴轴线正确,使曲轴能平稳运转,主轴承包括起定位作用的推力轴承,它们要承受曲轴的径向力,推力轴承还承受曲轴的轴向力并限制曲轴的轴向移动。

2活塞组件

它是发动实现热能转变为机械能的主要运动部件之一,其顶部直接承受燃气膨胀压力使活塞往复运动,并通过连杆变为曲轴的回转运动而对外做功。

活塞组件包括活塞、活塞环(气环、油环)、活塞销及一些定位用的小零件。

3连杆组件

它包括连杆本体及连杆螺栓两部分。是连接活塞与曲轴,把作用在活塞上的力传给曲轴,将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动。

4曲轴组件

包括曲轴与飞轮两个主要部件。曲轴是发动机中最重要的部件,它的好坏直接影响整台发动机工作。它是船舶动力的输出源。

5飞轮

发动机在运转时,每一个工作循环内产生的转矩是随曲柄转角而变化的,为了缓和由于转矩变化而引起的转速不均匀,每台发动机在曲轴上都装有飞轮,利用它的转动惯性,使发动机运转达平稳。

(三) 发动机的工作系统

1配气系统

由配气定时齿轮、凸轮轴、随动臂、推杆、摇臂、摇臂轴、进气门、排气门、气门弹簧、气门导套、气门锁销、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等零部件组成。

2燃油系统

由燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、高压油管、喷油嘴等零部件组成。

3润滑系统

由油底壳、机油泵、油冷器、滤油器等零部件组成。

4冷却系统

由水泵、调节水箱、节温器等零部件组成。

5起动系统

由蓄电池、起动马达、起动开关等零部件组成。

四现代柴油机的燃油系统

传统的柴油机是靠机械压力控制的喷油,而现在是高压共轨电控直接喷射系统(简称电喷)。尤其是进口发动机中绝大部分采用这种结构。两者的区别表6-1所示。

表6-1 两种燃油系统

系统

直列泵

共轨系统

系统组成

正时器 喷油泵 调速器 喷油器

喷油泵 共轨 ECU 喷油器 喷油控制电磁阀

喷油量控制

调速器

电子控制单元 喷油控制电磁阀

喷油时间控制

正时器

电子控制单元 喷油控制电磁阀

增压过程控制

喷油泵

喷油泵

高压油分配

喷油泵

共轨管

喷油压力控制

根据发动机转速及喷油量

喷油泵及油压控制阀

这里主要介绍高压共轨电控直喷的柴油机燃油喷射系统部件构造(见图6-5)。

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油轨,高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节,高压油轨内的燃油经过高压油管,根据机器的运行状态,由电控单元从预设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气缸。

1高压油泵

高压油泵的供油量的设计准则是必须保证在任何情况下的柴油机的喷油量与控制油量之和的需求以及起动和加速时的油量变化的需求。由于共轨系统中喷油压力的产生与燃油喷射过程无关,且喷油正时也不由高压油泵的凸轮来保证,因此高压油泵的压油凸轮可以按照峰值扭矩最低,、接触应力最小和最耐磨的设计原则来设计凸轮。

工作过程:

(1) 柱塞下行,控制阀开启,低压燃油经控制阀流入柱塞腔。

(2) 柱塞上行,但控制阀中尚未通电,处于开启状态,低压燃油经控制阀流回低压腔。

(3) 在达到供油量定时,控制阀通电,使之关闭,回流油路被切断,柱塞腔中的燃油被压缩,燃油经出油阀进入高压油轨。利用控制阀关闭时间的不同,控制进入高压油轨的油量的多少,从而达到控制高压油轨压力的目的。

(4) 凸轮经过最大升程后,柱塞进入下降行程,柱塞腔内的压力降低,出油阀关闭,停止供油,这时控制阀停止供电,处于开启状态,低压燃油进入柱塞腔而进入下一个循环。

该方法使高压油泵不产生额外的功率消耗,但需要确定控制脉冲的宽度和控制脉冲与高压油泵凸轮的相位关系,控制系统比较复杂。

2共轨管

共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中,起蓄压器的作用,ECU系统的共轨管。它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压振荡,使高压油轨中的压力波动控制在5MPa之下。但其容积又不能太大,以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。

高压共轨管上还安装了压力传感器、液流缓冲器(限流器)和压力限制器。压力传感器向ECU提供高压油轨的压力信号;液流缓冲器(限流器)保证在喷油器出现燃油漏泄故障时切断向喷油器的供油,并可减小共轨和高压油管中的压力波动;压力限制器保证高压油轨在出现压力异常时,迅速将高压油轨中的压力进行放泄。

从上述分析可见,精确设计高压共轨管的容积和形状适合确定的柴油机是并不容易的。

3电控喷油器

电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件喷油器根据ECU传送的电子控制信号,将共轨内的高压燃油以最佳的喷油定时、喷油量、喷油率和喷雾状态喷入发动机燃烧室中。其主要零件是喷油嘴、控制喷油率的量孔、油压活塞和三通电磁阀。系统的喷油过程控制是通过三通阀对喷油器控制腔中油压的控制来实现。

4高压油管

高压油管是连接共轨管和电控喷油器的通首,它应有足够的燃油流量减小燃油流动时的压降,并使高压管路系统中的压力波动较小,能承受高压燃油的冲击作用,且起动时共轨中的压力能很快建立。各缸高压油管的长度应尽量相等,使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力,从而减少发动机各缸之间喷油量的偏差。各高压油管应尽可能短,使从共轨到喷油嘴的压力损失最小。

5传感器

在共轨喷射系统中,除了测定发动机实际运行状态的传感器(如空气流量传感器、增压压力传感器、水温传感器、燃油温度传感器、油门开度传感器等)外,还须安装压力感传感器来准确测量共轨管内的压力。一般要求共轨压力传感器的测量范围是20~180MPa,测量精度要求达到±2%~3%,而且还应在各种运行工况下都能有很高的可靠性。

六、主要品牌发动机的基本性能

瑞典 沃尔沃发动机(Volvo Penta)-----优良的总体性能及燃油效率,完整的动力系统,设计轻巧,低噪声,振动小,每一个纯正的Volvo Penta零件都是与整机一起经设计和开发而成的,易于安装维护,售后服务一流。所生产的发动机功率范围为10~2000马力(hp,1hp=746W)。

美国 康明斯发动机(Cummins)-----将省油、耐用、可靠、重量轻和结构紧凑等特点完美地结合在一起。维修保养简单。

美国 水星发动机(Mercury)-------爆发性较好,油耗低,独特的橡胶避震安装系统。

日本 雅马哈(Yamaha)------性能稳定,马力强劲,油耗低,排污少,防锈防腐系统增加船外机的耐久性。

德国 MAN发动机------运用最新技术。例如,通过多孔喷嘴进行高功率喷油。或者增压和空气中冷,这与高压力一起确保低污染燃烧过程。MAN柴油机设计轻巧,功率强大,持久耐用,耗油量低,可以持续处于工作就绪状态。

美国 卡特比勒发动机(Caterpilar)-----拥有先进的动力装置。转速可在负荷较小或无负荷时实现自动控制,自动降低发动机转速,减少油耗。噪音低、振动小、废气排放量小、环保高效、性能稳定可靠。

日本 洋马发动机(Yanmer)-----提供强大的动力和扭矩,同时保持最低的燃油消耗,操作简便,经久耐用。

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