发动机工作.pptx

1.1 发动机的一般概念发动机 其它能量机械能 热机 热能机械能工质 热能机械能 工作物质外燃机 燃料燃烧在机器外部（锅炉）内燃机 燃料燃烧在机器内部（气缸）1.2 内燃发动机的分类内燃发动机的分类内燃机按热能转化为机械能的主要部件的形式可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。活塞式内燃机按运动部件（活塞）的运动方式分为往复活塞式和三角活塞旋转式两种。往复活塞式内燃机应用最广泛，它是本门课主要讨论的对象，以下就是活塞式内燃机根据不同的特征分类：1.按着火方式分为压燃式（柴）和点燃式（汽、煤）。2.国际上一般按所使用燃料的不同，可分为汽油机、柴油机、煤气机、天然气、醇类、液化石油气、双燃料、灵活燃料等3.按冷却方式分为水冷式和风冷式。4.按进气方式分为自然吸气和增压式5.按工作循环行程数分为二冲程和四冲程6.按气缸数分为单缸和多缸。7.按气缸的排列方式分为立、卧、V型、对置、星型等8.按转速高低分为高、中、低转速。9.按用途分为农用、车用、工程机械、机车用、船用、发电用等10.按气门数可分为二气门、四气门、五气门1.3 内燃发动机中几个重要的术语如图为单缸发动机结构示意图，汽缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连，活塞在汽缸内往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。并且通过曲轴前端的正时齿轮控制进排气门的开启关闭。单缸发动机结构示意图单缸发动机结构示意图 2.1 基本术语基本术语v上止点上止点v下止点下止点v活塞行程活塞行程(S)v曲柄半径曲柄半径(R)v气缸工作容积气缸工作容积(V s)v发动机排量发动机排量(Vst)v燃烧室容积燃烧室容积(Vc)v气缸总容积气缸总容积(Va)v工作循环工作循环v压缩比压缩比Vst=V s iVs=D2S 10-6/4 （L）D气缸直径mmS活塞行程mm 1.4 四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机的简单工作原理一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理汽油机汽油机是将汽油和空气中储藏的是将汽油和空气中储藏的化学能转化为机械能的机器。化学能转化为机械能的机器。下面以化油器式汽油机为例介绍其工下面以化油器式汽油机为例介绍其工作原理，作原理，1、进气行程、进气行程2、压缩行程、压缩行程3、作功行程、作功行程4、排气行程、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程进气行程进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370400 K，压力7590 kPa大气压力线大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。压缩行程压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：=Va/VcPVra示功图大气压力线大气压力线c上止点下止点温度600700K，压力6001200 kPa作功行程作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度22002800 K，压力35MPa作功终了：温度13001600 K，压力300500 kPa 排气行程排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点温度9001200 K 压力105115 kPa残余废气残余废气残余废气 四冲程发动机工作状态四冲程发动机工作状态 状态行程温度(K)压力进气行程3704007590 kPa压缩行程6007006001200 kPa作功行程22002800(瞬时最高)13001600(作功终了)35MPa(瞬时最高)300500 kPa(作功终了)排气行程9001200105125 kPa综上所述，汽油机经过了进气、压缩、作功、排气四个行程，完成了一个循环，同时活塞在上下止点间往复移动了四个行程，相应的曲轴旋转了两圈。那么下一循环是如何开始的呢？曲轴后面都装有飞轮，它惯性力很大，储存了活塞作功行程产生的机械能，一个循环完成后，它带动曲轴继续转动，开始下一个循环。如此周而复始，使汽油机不断运转，并带动工作机械作功。另外，我们从以上分析可知，在汽油机一个循环的四个行程中，只有作功行程是气体对外做功，其它三个行程则靠飞轮惯性维持转动，可见曲轴作功行程的转速比其它三个行程的转速高，所以曲轴转速不均匀，整个汽油机运转不平稳。解决这个问题可以靠增大飞轮的转动惯量，但这又将使汽油机的质量和体积增大。所以现代内燃机多采用多缸来弥补上述缺点。用得最多的是四、六、八缸内燃机，每一缸的工作循环相同，使所有气缸作功行程不同时发生。如四缸机每转半圈一个气缸作功。二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理柴油机是将柴油和空气中储藏的化学能转化为机械能的机器。同样由进、压、膨胀作功、排气四个过程完成一个工作循环，但所用燃料不同，工作原理有所差别。它所使用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不容易蒸发，自燃温度低，所以混合气形成方式和点火方式与汽油机不同：汽油机吸入汽缸内的是可燃混合气，而柴油机为空气，燃油在压缩行程接近上止点时由喷油器直接喷入汽缸，与空气边混边燃；汽油机点火是火花塞产生电火花强制点火，柴油机则为压燃。并且汽油机压缩比比较小（69），而柴油机大（1222）。为什么？汽油机压缩比过大压缩比过大会产生以下不良后果：压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果 名称名称成因成因现象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和由于气体压力和温度过高，在燃温度过高，在燃烧室内离点燃中烧室内离点燃中心较远处的末端心较远处的末端可燃混合气自燃可燃混合气自燃而造成的一种不而造成的一种不正常燃烧。正常燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播，形率向外传播，形成压力波，以声成压力波，以声速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧室壁时就发出尖室壁时就发出尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。表面表面点火点火由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽热表面与炽热处热表面与炽热处(如排气门头，火如排气门头，火花塞电极，积炭花塞电极，积炭处处)点燃混合气产点燃混合气产生的另一种不正生的另一种不正常燃烧。常燃烧。伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉闷敲击声。闷敲击声。产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降机件负荷增加，寿命降低。低。返回二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理喷油器喷 油 泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进 气 门排气门纯 空 气温度300370K压力800900 kPa温度8001000K压力35 MPa瞬时：温度18002200K压力510 MPa温度8001000K压力105400 kPa终了：温度8001000K压力105400 kPa柴油机工作时各行程状态参数柴油机工作时各行程状态参数 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程320350800900 kPa压缩行程压缩行程800100035MPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa(瞬时最高瞬时最高)300500 kPa(作功终了作功终了)排气行程排气行程8001000105125 kPa思考思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？共同特点：共同特点：1每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。转半周。2只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。思考思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？不同点不同点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合汽油与空气缸外混合柴油与空气缸内混合柴油与空气缸内混合进入气缸的是可燃混合气进入气缸的是可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体使柴油自燃高温气体使柴油自燃压缩比低压缩比低(69)压缩比高压缩比高(1222)由于压缩比不同状态参数也明显不同由于压缩比不同状态参数也明显不同,循环示功图不同循环示功图不同三、柴油机和汽油机的比较汽油机柴油机优点1.体积质量小，轻巧。2.起动容易3.噪声小4.制造和维修费用低转速高（高达50006000r/min）1燃油经济性好2排放性能好3容易保养，无点火系统，故障少4功率适用范围广缺点1燃油经济性差2排放性能差3点火系统需保养，容易产生故障4功率适用范围窄1.与相同功率的汽油机比较笨重2.制造和维修费用高3.起动困难4.噪声大转速低（最高为25003000r/min）1.5 二冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理(自学自学)二冲程发动机二冲程发动机二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构、结构二、二冲程柴油机工作原理二、二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门思考思考二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。1.6内燃机总体构造内燃机总体构造两大机构两大机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构(包括机体组包括机体组)配气机构配气机构五大系统五大系统供给系供给系点火系点火系冷却系冷却系润滑系润滑系起动系起动系连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮 配气机构 曲柄连杆机构 机体组气缸盖气缸盖 气缸气缸体体油底壳油底壳摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图1.6内燃机的产品编制规则内燃机的产品编制规则为了便于内燃机的生产管理和使用，我国在1991年对内燃名称和型号编制方法进行了重新审定，颁布了国家标准GB725-91，主要内容如下：1和国际接轨，内燃机产品名称采用燃料命名：如柴油机、汽油机、煤气机、双（多）燃料发动机。2内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。3具体型号由下列四部分组成首部：产品系列符号（字母）和（或）换代符号（字母）。由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需经行业标准化归口单位核准、备案。中部：由缸数符号（数字）、气缸布置形式符号（字母）、冲程符号（字母）和缸径符号（数字）组成。后部：机构特征（字母）和用途特征符号（字母）尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。首部中部后部尾部系 列 代号换代符号缸 数 符号冲程符号（表示二冲程，四冲程不表示）缸径符号（以气缸直径的数表示）区分符号气缸布置形式符号符号含义无符号多缸直列和单缸卧式型平卧型 符号结构特 无符号水冷 风冷 增压 增压中冷结构特征符号符号用途无 通用或固定 拖拉机 摩托车 工程机械 车用 铁路机车 发电机组 船用右主机 船用左主机 农用运输车 林业机械用途特征符号例：495T四缸、直列、四冲程、缸径为95mm、水冷、拖拉机用12V135ZG12缸、V型、四冲程、缸径为135mm、水冷增压、工程机械用1发动机由哪些机构系统组成?各部分功用是什么?2柴油机与汽油机在总体构造上有何异同?它们之间的主要区别是什么?3二冲程与四冲程发动机比较有何优缺点?4给出例子能说明国产发动机的型号编制规则。后面习题2、4思考作业