SHANGHAI HUMSHA INDUSTRIAL CORPORATION., LTD.
1. 概述
电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,
最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
发电机的分类可归纳如下：
发电机 { 直流发电机、交流发电机 { 同步发电机、异步发电机(很少采用)
交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
发电机的种类
发电机的种类有很多种。从原理上分为同步发电机、异步发电机、单项发电机、三项发电机。从产生方式上分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机等。从能源上分为火力发电机、水力发电机等。
直流发电机原理图
2. 结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。
定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
什么是二冲程
1.火花塞点火，做功——排气
2.关闭进气，把空混合气从活塞下部压如曲轴箱，从活塞上部再进入汽缸
第二个行程：活塞从下止点到上止点。完成两个动作
1.关闭所有进排气，压缩混合气。
2.每两个冲程完成一次做工，所以叫二冲程。
二冲程发动机就是利用二冲程制造的发动机，通常应用于低功率设备。
优点
1.二冲程发动机没有阀，这就大大简化了它们的结构，减轻了自身的重量。
2.二冲程发动机每一回转点火一次，而四冲程发动机每隔一次回转点火一次。这就付与了二冲程发动机重要的动力基础。
3.二冲程发动机可在任何方位上运转，这在某些设备如链锯上很重要。标准四冲程发动机可能在油料晃动的时候发生故障，除非它是直立着的。解决这个问题就会大大增加发动机的灵活性。
这些优点使二冲程发动机更加轻便，简易，制造成本低廉。二冲程发动机另外还有将双倍
SHANGHAI HUMSHA INDUSTRIAL CORPORATION., LTD.的动力装进同一空间内的潜力，因为每一回转它有双倍的动力冲程。轻便和双倍动力的结合使
他与许多四冲程发动机相比具有惊人的“推重比”。
缺点
1.二冲程发动机无法像四冲程发动机那样可持续使用那么长时间。精密润滑系统的不足意
味着二冲程发动机的零部件耗损得更快。
2.二冲程润滑油非常昂贵，每使用一加仑汽油你就需要四盎司润滑油。如果你在轿车上使用二
冲程发动机，那么你每一千英里就要烧掉一加仑的润滑油。
加仑是一种容（体）积单位，英文全称gallon，简写gal，分英制加仑、美制加仑。
容（体）积换算
如果是美加仑：
1美加仑=3.785011355034升
如果是英加仑：
1英加仑=4.545454545454升
1000升=1立方米 1升=1000毫升=1000立方厘米（C.C.)
美制1加仑=231立方英寸英制1加仑=277.42立方英寸
3.二冲程发动机的燃料消耗效率不高，因而你每加仑油跑不了几里路。
4.二冲程发动机产生很多污染，太多以至于你可能看不到污染在你周围。污染来自两方面。第一是润滑油的燃烧。在某种程度上，润滑油使所有的二冲程发动机烟雾弥漫，一个磨损很严
重的二冲程发动机能释放出大团大团的含油烟雾。第二条原因不是很明显。每当往燃烧室注入
大量新空气/燃料时，它们中的一些便从排气口泄露了。这正是为何你在任何二冲程摩托艇周
围能看到泛着光泽的润滑油。从混有泄出的润滑油的新燃油里释出的碳氢化合物对环境造成了
很大的问题。
这些不足意味着二冲程发动机只能应用于那些马达不常使用和“推重比”很重要的场合。
四冲程发动机
发动机的历史发展
发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工
质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。
往复活塞式四冲程汽油机是德国人奥托(Nicolaus A.Otto)在大气压力式发动机基础上，于1876 年发明并投入使用的。由于采用了进气、压缩、做功和排气四个冲程，发动机的热效
率从大气压力式发动机的11%提高到14%，而发动机的质量却降低了70%。
1892 年德国工程师狄塞尔(Rudolf Diesel)发明了压燃式发动机(即柴油机)，实现了
内燃机历史上的第二次重大突破。由于采用高压缩比和膨胀比，热效率比当时其他发动机又提
高了1 倍。1956年，德国人汪克尔(F.ankel)发明了转子式发动机，使发动机转速有较大幅
度的提高。1964年，德国NSU公司首次将转子式发动机安装在轿车上。
1926 年，瑞士人布希(A.Buchi)提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量
来驱动压气机，给发动机增压。50 年代后，废气涡轮增压技术开始在车用内燃机上逐渐得到
应用，使发动机性能有很大提高，成为内燃机发展史上的第三次重大突破。
1967 年德国博世(Bosch)公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统(ElectronicFuel Injection，EFI)，开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。经过30年的发展，以电子计算机为核心的发动机管理系统(Engine Management System，EMS)已
SHANGHAI HUMSHA INDUSTRIAL CORPORATION., LTD.逐渐成为汽车、特别是轿车发动机上的标准配置。由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能，成为内燃机发展史上第四次重大突破。
按发动机在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数，分为四冲程和二冲程发动机。在一
个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两个行程
完成一个工作循环的则称作二冲程往复活塞式内燃机。
四冲程发动机的工作原理
往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴
油具有不同的性质，因而在发动机的工作原理和结构上有差异。
一. 四冲程汽油机工作原理
汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合
气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，
通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和
排气行程内完成一个工作循环。
(1) 进气行程(intake stroke)
活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸
内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形
成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点(图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.80～0.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K。
(2) 压缩行程(compression stroke)
压缩行程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其
压力pc可达800～2 000kPa，温度达600～750K。在示功图上，压缩行程为曲线a～c。
(3) 做功行程(power stroke)
当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸
内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 000～6 000kPa，温度TZ达2 200～2 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b 点时，其压力降至300～500kPa，温度降至1 200～1 500K。在做功行程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。
(4) 排气行程(exhaust stroke)
排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通
过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05～1.20)p0。排气终点温度Tr=900～1100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。
二. 四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机和汽油机一样，每个工作循环也是由进气行程、压缩行程、做功行程和排气
行程组成。由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而
SHANGHAI HUMSHA INDUSTRIAL CORPORATION., LTD.柴油机采用压缩终点自燃着火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.
(1) 进气行程
进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa=
(0.85～0.95)p0，比汽油机高。进气终点温度Ta=300～340K，比汽油机低。
buchi (2) 压缩行程
由于压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16～22)。压缩终点的压力为3 000～5 000kPa，压缩终点的温度为750～1 000K，大大超过柴油的自燃温度(约520K)。
(3) 做功行程
当压缩行程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室
中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达5 000～9 000kPa，最高温度达1 800～2 000K。由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。
(4) 排气行程
柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700～900K。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个行程中只有一个行程是做功的，其他三个行程是消耗动力为做功做准备的行程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加。采用多缸发动机可以弥补上述不足。现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机。
二冲程跟四冲程的区别:
二冲程的是用混合油,(汽油：机油50:1)
四冲程的是用汽油90号以上
发动机的基本结构
如图, 所示为单缸发动机的基本结构，它由汽缸10、活塞8、连杆7、曲轴3、汽缸盖11、机体、凸轮轴16、进气门25、排气门15、气门弹簧、曲轴齿形带轮等组成。往复活塞
式内燃机的工作腔称作汽缸，汽缸内表面为圆柱形。在汽缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。活塞在汽缸内作往复运动时，连杆推动曲轴旋转，或者相反。同时，汽缸的容积在不断的由小变大，再由大变小，如此循环不已。汽缸的顶端用汽缸盖封闭。汽缸盖上装有进气门和排气门。通过进、排气门的开闭实现向汽缸内充气和向汽缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴驱动。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮驱动。构成汽缸的零件称作汽缸体，曲轴在曲轴箱内转动。
1—油底壳 2—机油 3—曲轴 4—曲轴同步带轮 5—同步带 6—曲轴箱 7—连杆 8—活塞 9—水套 10—汽缸 11—汽缸盖
12—排气管 13—凸轮轴同步带轮 14—摇臂 15—排气门 16—凸轮轴 17—高压线 18—分电器 19—空气滤清器
20—化油器 21—进气管 22—点火开关 23—点火线圈 24—火花塞 25—进气门 26—蓄电池27—飞轮 28—启动机
水冷发动机
Water - Cooled Engine
水冷发动机，是以水或以水为主要成分的防冻液作为冷却介质的发动机。它在气缸及缸盖
SHANGHAI HUMSHA INDUSTRIAL CORPORATION., LTD.的内壁铸造出一些可以流通水的通道，并在发动机机体之外设有专门的散热器，通过水泵和管道使冷却水强制循环，然后用冷却风扇使空气高速吹过散热器的散热片表面，带走发动机散出的热量，使发动机冷却。
它的优点是，缸体和缸盖刚度好，振动小，噪声小，不容易过热。因此它被现代多数汽车采用。它的缺点是结构比较复杂，质量较重，要经常补充冷却液，冷起动较慢。
风冷发动机
Air Cooled Engine
风冷发动机，是以空气作为冷却介质的发动机。它在气缸及缸盖的外壁铸造出一些散热片，并用冷却风扇使空气高速吹过散热片表面，带走发动机散出的热量, 使发动机冷却。
风冷发动机的特点是结构简单，质量轻。维护使用方便，对气候变化适应性强，起动快，不需要散热器。因此它被一些军用汽车和个别载货汽车采用。风冷发功机大量用于摩托车，使摩托车不必安装散热器。风冷发动机还用于缺水地区，因为它不用水作冷却介质。它的缺点是，缸体和缸盖刚度差，振动大，噪声大，容易过热。
比较复杂，质量较重，要经常补充冷却液，冷起动较慢。
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