发动机构造工作原理PPT课件.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,2025/5/20 周二,汽车发动机的基本结构和,工作原理,2025/5/20 周二,主要内容,概述,发动机的结构与基本术语,往复活塞式内燃机工作原理,四冲程发动机,二冲程发动机,内燃机产品名称与型号编制规则,2025/5/20 周二,发动机的发展,第一次重大突破：往复活塞式四冲程汽油机,1876,年德国人奥托 发明并使用。由于采用进气、压缩、作功和排气四冲程，发动机的热效率从大气压力式发动机的,11%,提高到,14%,，发动机的质量却降低了,70%,。,第二次重大突破：发明了压燃式发动机,(,即柴油机,),1892,年德国工程师狄塞尔发明了柴油机。由于采用高压缩比和膨胀比，热效率又提高了,1,倍。,第三次重大突破：废气涡轮增压,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，使发动机性能有很大提高。,1956,年，德国人汪克尔发明了转子式发动机，使发动机转速有大幅度提高。,第四次重大突破：汽油喷射系统,1967,年德国博世公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统，使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。,2025/5/20 周二,发动机的分类,发动机作为汽车的动力源大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工作介质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。,热力机分内燃机和外燃机两种。,直接以燃料燃烧所生成的燃烧产物为工作介质的热机称为内燃机，反之则为外燃机。内燃机与外燃机相比，具有结构紧凑、体积小、质量轻和容易起动等优点。,内燃机包括活塞式内燃机和燃气轮机。内燃机尤其是活塞式内燃机被广泛地用作汽车的动力装置。,外燃机：燃料在热机外部燃烧，能量通过热交换器传给工质（如蒸汽）的热机，如蒸汽机、汽轮机等。,2025/5/20 周二,活塞式发动机的分类,按活塞运动方式：,往复活塞式、旋转活塞式,按着火方式,:,压燃式、点燃式,按所用燃料,:,汽油机、柴油机、气体燃料发动机,按冷却方式,:,水冷式、风冷式,按冲程数,:,四冲程、二冲程,按进气,状态,：,增压式、非增压式,按气缸数目、排列方式：,单缸、多缸、直列式、,V,型、对置式,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,发动机的结构与基本术语,1.,发动机的总体结构,15,2025/5/20 周二,2.,单缸发动机的基本结构,2025/5/20 周二,发动机常用术语,工作循环,上止点、下止点,活塞行程,气缸,工作容积,发动机排量,燃烧室容积,气缸总容积,压缩比,工况,负荷率,2025/5/20 周二,工作循环,进气行程：,压缩行程：,作功行程：,排气行程：,2025/5/20 周二,上止点、下止点,活塞顶面离曲轴回转中心最远时的止点称为上止点；,活塞顶面离曲轴回转中心最近时的止点称为下止点。,活塞行程,上、下止点间的距离,s,为活塞行程。对应一个活塞行程，曲轴旋转,180,。,曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径,R,，通常活塞行程为曲柄半径的两倍，,即,S=2R,。,2025/5/20 周二,气缸工作容积,上、下止点间所包容的气缸容积,，用,V,s,表示。,发动机排量,多缸发动机各气缸,工作容积,的总和，用,V,L,表示。,燃烧室容积,活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积，用,V,c,表示,。,气缸总容积,活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。用,V,a,表示，显而易见，气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即,V,a,V,s,V,c,。,2025/5/20 周二,压缩比,表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比。一般用,表示。,工况,内燃机在某一时刻的运行状况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴转速表示。,负荷率,内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。,2025/5/20 周二,负荷率,2025/5/20 周二,往复活塞式内燃机工作原理,四冲程汽油机的工作原理,四冲程柴油机的工作原理,二冲程汽油机的工作原理,二冲程柴油机的工作原理,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,27,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,二冲程发动机特点,1、,由于进排气过程几乎是完全重叠进行的，所以在换气过程中有混合气损失和废气难以排净的缺点，经济性差。柴油机没有混合气损失。,2、,完成一个工作循环，曲轴只转一圈，当与四冲程发动机转速相等时，其作功的次数比四冲程发动机多一倍。因此运转平稳，与同排量,四冲程发动机,比较，在理论上发出的功率应是,四冲程发动机,的二倍，但因为换气过程中有混合气损失，实际是,1.5-1.6,倍。,3、,二冲程汽油机在摩托车应用较多，二冲程柴油机由于没有换气的混合气损失，经济性比二冲程汽油机要好，在一些中型汽车上也有采用。,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,柴油机与汽油机性能比较,柴油机优点：,压缩比高,热效率高,燃油消耗率低，价格较低，燃料经济性能好,排气污染少，排放性能较好,主要缺点：,转速低，质量大,噪声大，振动大,制造和维修费用高,2025/5/20 周二,汽油机优点：,转速高,质量轻,体积小,噪声小,起动性能好,制造和维修成本低,主要缺点：,燃油消耗率高，燃料经济性差,2025/5/20 周二,内燃机产品名称与型号编制规则,2025/5/20 周二,2025/5/20 周二,第五节 发动机的性能指标与特性,动力性能指标,经济性能指标,环境指标,发动机速度特性,2025/5/20 周二,动力性能指标,有效转矩,T,e,发动机对外输出的转矩称为有效转矩，单位为,Nm,。,有效转矩与曲轴角位移的乘积就是发动机对外输出的有效功。,有效功率,P,e,发动机在单位时间内对外输出的有效功称为有效功率，单位为,kW,。它是有效转矩与曲轴角速度的乘积。,曲轴转速,n,发动机曲轴每分钟回转的次数称为发动机转速，单位为,r/min,。,转速高低，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。,2025/5/20 周二,经济性能指标,有效热效率,e,燃料燃烧产生的热量转化为有效功的百分比。,燃油消耗率,b,e,发动机每输出,1kWh,的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，单位为,g/(kWh),。,有效燃油消耗率越小，其经济性越好。,2025/5/20 周二,环境指标,排放品质,有害气体,CO、HC、NOx,、排气颗粒,噪声水平,刺激神经、使人烦躁、反映迟钝,2025/5/20 周二,发动机速度特性,速度特性曲线,燃料供给调节机构位置不变时，发动机性能参数（有效转矩、功率、燃料消耗率）随转速改变而变化的曲线。,如何得到曲线：,在一定转速下，用测功器对曲轴施加阻力矩，获取曲线的位置，依此类推。,发动机外特性：（图）,燃料供给调节机构位置达到最大时获得的曲线,重要性能指标：最大功率、最大有效转矩、转速,部分速度特性：,发动机外特性外的其他位置曲线。,2025/5/20 周二,发动机外特性曲线,2025/5/20 周二,发动机工作状况,发动机运转状态表征：,功率与转速,负荷与转速,发动机负荷：,发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小,某一转速下的负荷：,发动机发出的功率与同一转速下发出的最大功率之比,2025/5/20 周二,不要把负荷和功率混淆,2025/5/20 周二,54,