单元一发动机总体构造.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单元一,发动机总体构造,概述,发动机,：,发动机是汽车的动力源。,热力发动机（热机）：,将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置。,简称,“,热机,”,。分为：内燃机和外燃机。,外燃机：,燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅炉内的水加热而产生高温、高压的水蒸，输送至机器内部，使所含的热能转变为机械能。,内燃机,：其特点是液体或气体燃料与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。,如：汽油机、柴油机、天然气等。,特点：,热效率高、体积小、质量小、便于移动以及起动性能好等优点,燃气轮机,(涡轮发电),内燃机 往复式,热力发动机,活塞式内燃机,旋转式,外燃机,发动机的分类,按所用的燃料分类,液体燃料发动机,气体燃料发动机,按发火方式分类,压燃式发动机,点燃式发动机,按气缸数,量,分类,单缸发动机,多缸发动机,活塞式内燃机,分类,按,气缸排列形式分类,单列（直列式）：发动机的各个气缸排成一列，一般垂直布置。,双列：气缸排成两列。为降低发动机高度把气缸布置成倾斜或水平。即,对置式,（,卧式,）或,斜置式,（,V,形,）,两列气缸中心线的夹角180,称V型；,=180,则称对置式。,保时捷,为对置式；,V型发动机的汽缸数一般为6、8、10、12、16，宝来，奥迪的A6、法拉利360、奔驰S600等。,按工作循环的冲程数分类,四冲程发动机,二冲程发动机,按冷却方式分类,水冷式,风冷式,按每气缸中的气门数来分类,二气门发动机,四气门发动机,五气门发动机,按进气方式分类,非增压式发动机,增压式发动机,（相同排量，功率高，动力强，油耗少。）,活塞运动方式分类,往复活塞式,旋转活塞式,1 往复活塞式内燃机基本结构和工作原理,1.1 往复活塞式内燃机基本结构,1.2,往复活塞式发动机,常用,术语,1、,工作循环,活塞在气缸内往复运动，,发动机完成进气、压缩、作功和排气四个,连续的,工作过程,，称为一个工作,循环。,2、,上止点,活塞,离,曲轴,回转,中心的最远位置,，通常指活塞的最高位置。,3、,下止点,活塞离曲轴,回转,中心的最近位置,，通常指活塞的最低位置。,4、,活塞行程,(S),指上、下两止点间的距离。即活塞从一个止点移动到另一个止点的所移动的距离。单位：mm,5、,曲柄半径,(R),与连杆大端相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转中心线的距离。单位：mm。,曲轴转一周，活塞移动两个行程，即S=2R。,6、,气缸工作容积,（V,h,）,活塞顶面从上止点到下止点所扫过的容积,称气缸工作容积或,气缸排量,用V,h,表示,单位：L（升）,D 气缸直径（,m,m）,S 活塞行程（,m,m）,7、,发动机,工作容积（发动机,排量,）,指发动机,所有气缸工作容积之和,，也称,发动机排量,。用,V,L,表示。,公式V,L,=V,h,.,i,i 表示气缸数。,8、燃烧室容积,活塞在上止点时，活塞顶与气缸盖之间的容积。一般用V,c,表示，单位为L,9、,气缸总容积,活塞在下止点时，活塞顶上方,与汽缸盖之间,的容积。用V,a,表示，单位为L。气缸总容积,=,气缸工作容积,+,燃烧室容积,即,V,a,=V,h,+V,c,10、,压缩比,气缸总容积与燃烧室容积之比，一般用表示。,压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。汽油机的压缩比为7,10，柴油机的压缩比为15,22,。,=1+,V,h,/,V,c,V,a,=V,h,+V,c,1.3 往复活塞式内燃机工作原理,发动机的工作过程是周期性地将燃料燃烧的热能转变为机械能的过程。,经过进气、压缩、作功、排气，每进行一次称为,一个工作循环,。,曲轴旋转两周，活塞往复运动四次完成一个工作循环，称为,四冲程发动机,。,曲轴旋转一周，活塞往复运动二次完成一个工作循环，称为,二冲程发动机,。,根据使用燃料的不同又分为汽油机和柴油机。,1.3.1 四冲程汽油机工作原理,1、进气行程,活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活塞上腔容积增大，在真空吸力的作用下，经过滤清的空气与汽油形成混合气，经进气门被吸入气缸，至活塞运动到下止点时，进气门关闭，停止进气，进气行程结束。由于存在进气阻力，近期终了时气缸内压力低于大气压力，一般为0.0750.09MPa.残余废气的加热，气缸内气体温度达370440K.,2,、压缩行程,活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。气体压力和温度同时升高，混合气进一步混合，形成可燃混合气。此时，气缸内压力为0.,61,.2M,Pa,温度,600800K,远高于汽油的点燃温度,很容易点燃,3,、作功行程,压缩行程末，火花塞产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功。作功行程开始时气缸内气体压力和温度急剧上升，瞬间压力可达3,5MPa，温度可达22002800K。,4,、排气行程,在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动。废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸，至活塞运动到上止点时，排气门关闭，排气行程结束。,由于存在排气阻力，气缸内存在压力略高于大气压力，。压力为0.1050.115MPa，温度达9001200K。,示功图,由4个行程分析可知：气缸内的气体压力随气缸容积或曲轴转角的变化而变化的规律。,作功冲程,（燃烧膨胀冲程）：在起点,z,气缸内压力,最高,，温度,Tz=2200,2,8,00K,，在终点,b,气缸内压力温度,和均,下降,。,排气冲程,：由,b,r,压力几乎不变，,Tr=,9,001,2,00K,，由于排气阻力存在，压力仍高于大气压力。,进气冲程,：在起点,r,压力略大于大气压,Po,，终点,a,压力略小于大气压,Po,，,温度,Ta=370,4,4,0K,压缩冲程,：在终点,c,压力,升高,，温度,Tc=600,8,00K,在,C,点为火花塞开始点火。,进气冲程,（r-a）,在起点,r,压力,Pr=1.051.2,MPa,略大于大气压,Po,，,终点,a,压力,Pa=0.750.9,MPa,略小于大气压,Po,，,温度,Ta=3704,4,0K,压缩冲程,(a-c),在终点,c,压力,Pc=,0.6,1,.2,MPa,，,温度,Tc=600,8,00K,在,C,点为火花塞开始点火。,作功冲程,(c-z),（燃烧膨胀冲程）,在起点,z,气缸内压力,Pz=35,MPa,，温度,Tz=22002,8,00K,，,在终点,b,气缸内压力下降,.,排气冲程,(,br,),由于排气阻力的存在，气缸内压力大于大气压力。,Pr=,0.105,0.115,MPa,Tr=,900,1200,K,。,1.3.2,四冲程柴油机,简单,工作原理,1、,进气行程,柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气，而不是可燃混合气。,2、,压缩行程,柴油机在压缩行程中压缩的是进气行程进入气缸内的纯空气。但由于柴油机压缩比高，压缩终了时缸内其他的温度和压力均高于汽油机。,3、,做功行程,在压缩行程接近上止点时，喷油泵泵出的高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，柴油迅速吸热、蒸发、扩散与空气混合形成可燃混合气。并在高温下自行燃烧。随后的一段时间内边喷油边混合边燃烧，气缸内的温度和压力迅速升高，推动活塞下行做功。,4、,排气行程,与汽油机的排气行程基本相同。,1.3.3,四冲程发动机工作特点,1,、,每完成一个工作循环曲轴旋转2周（720,），每一行程曲轴旋转半周（180,）。进气行程中进气门开启，排气门关闭。排气行程中排气门开启，进气门关闭。其余两个行程进、排气门均关闭。,2,、,在4个行程中，只有做功行程产生动力，其余3个行程则是为做功行程做准备的辅助行程，都要消耗动力。,3,、,发动机,起,动时，必须借助外力带动曲轴旋转以完成进气、压缩行程，在混合气着火做功行程开始后，依靠曲轴和飞轮储存的能量，使发动机转入正常运转状态。,1、进气过程。,汽油机,在进气道，进入汽缸内的气体是有一定比例的汽油和空气,即可燃混合气,。,柴油机,在进气道，进入汽缸内的气体是纯净的空气。,2.压缩过程,。被压缩的气体，成分不同。,汽油机,压缩的是混合气，,柴油机,压缩的是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。,3.燃烧过程,。,汽油机与柴油机的区别较大。,汽油,本身物质燃点较低，经压缩后给一个高压的电火花就将其点燃了，而且燃烧的速度比柴油快。,柴油,本身物质密度较大，要在高温和高压的条件下才能自行燃烧，经,过,压缩后的纯净空气,，,即刻向汽缸喷入高压油使其燃烧。,所以,柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多。柴油的热值比汽油高产生的动力比汽油机大。,4.排气过程,。,废弃物都是二氧化碳和水，但是由于汽油的燃烧速度太快需要加入抗爆剂，因此排放不如柴油机清洁。,通过以上的比较，我们可以清楚了解到，,柴油机的压缩比高，热效率高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低,，因此，柴油机的燃料,经济性能好,，而且柴油机的排气,污染少,，,排放性能较好,。但它的主要,缺点,是,转速低,，,质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用高。,1.3.4 四冲程汽油机与柴油机不同之处,1.3.5 二冲程发动机简单工作原理,二冲程发动机的工作循环也是由进气、压缩、做功、排气过程组成，但它是在曲轴旋转一圈(360,)，活塞上下往复运动的两个行程内完成的。,1、二冲程汽油机工作循环图,第一行程,：,活塞由下止点向上止点运动,先排气，,当活塞关闭换气孔和排气孔时，可燃混合气被压缩，直至活塞达到上止点，压缩过程结束。活塞上行到一定位置时，进气孔开启，新鲜的混合气在真空度作用下，被吸入到曲轴箱内。,第二行程,：,当活塞接近上止点时，火花塞点火，混合气燃烧，形成高温高压气体推动活塞下行做功。当活塞下行到关闭进气孔后，活塞下方可燃混合气被预压。当活塞下行至排气孔开启时，部分燃烧后的废气靠自身压力经排气孔排出，换气孔开启，曲轴箱内经预压的可燃混合气进入气缸，并排除气缸内的残余废气，这一过程称为换气过程，它将延续到下一行程活塞再上行关闭换气孔和排气孔为止。,总之：第一行程活塞上方换气、压缩，下方进气；第二行程活塞上方作功、换气，下方预压缩。,二冲程内燃机示功图,图中,a,点表示排气孔关闭，曲线ac为压缩过程。曲线czb为做功过程。在,b,点排气孔开启，bf为先期排气阶段。在,f,点,换,气孔开启，fdh为扫气过程。在,h,点,换,气孔关闭，ha段为额外排气阶段。从排气口开始打开到完全关闭，约占130,150,曲轴转角，此为二冲程内燃机的换气过程，即示功图上的bda曲线。,2.二冲程柴油机简单工作原理,结构特点,：,(1)进气孔布置在气缸下部，其高度约为活塞行程的1020左右。进气孔的打开和关闭，由气缸内运动的活塞来控制；,(2)排气阀布置在气缸盖上，由凸轮轴驱动，保证在曲轴转一转时，气阀打开一次；,(3)扫气泵，由发动机通过传动齿轮传动，它将吸人的空气压缩至pk=0.1230.13MPa，送入气缸周围的贮气室中，用于清除气缸内的废气和充填新鲜空气。,二冲程柴油机简单工作原理,工作原理,：,第一冲程,活塞从下止点向上止点运动。,当活塞处于,下止点,时，,排气阀和进气孔,早已,打开,，贮气室中的,压缩空气,便进入气缸内，并冲向排气阀，产生,清除废气,的作用，同时也使气缸内充满,新空气,。当活塞由,下,止点,向,上,止点运动时，,进气孔,首先由活塞,关闭,，然后,排气阀也关闭,；空气在气缸内受到,压缩,。,第二冲程,活塞从上止点向下止点运动。,活塞行至,上止点前,，,喷油器,将燃油喷入燃烧室中，压缩空气所产生的高温，立刻点燃雾化的燃油，,燃烧,所产生的压力，推动活塞下行，直到排气阀再打开时为止。燃烧后的废气在内外压力差的作用下，自行从排气阀排出。当进气孔被活塞打开后，气缸内又进行扫气过程。曲轴每转一转，活塞走了两个冲程就完成一个循环，因此叫二冲程柴油机。,1.3.6二冲程发动机特点,优点：,1、,每转一转爆发1次，因此旋转平稳。,2、,不需要气门，零部件少，所以保养方便价廉。,3、,往复运动产生的惯性力小。振动小、噪音低。,4、,与四冲程发动机相比，转速相同时功率大。,与四冲程相比，有倍的爆发力。因此在相同的容积下，,假如平均有效压力相同，则功率为2倍,，但由于换气时存在混合气损失，,实际为1.7,倍,。,缺点：,1、,进气排气过程的时间短，所以燃油损失大。,2、,在气缸壁的一侧有气口，活塞环接触到这里易于磨损。,3、,由于排气口在气缸上，所以易于过热。,4、,慢速不稳定。,5、,润滑油消耗多。,