发动机的工作原理和总体构造

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,*,第一编 汽车发动机,外燃机：蒸汽机、汽轮机、热气机等,发动机 按所用的燃料分类：液体燃料发动机 和气体燃料发动机,按冷却方式分类：水冷式和风冷式,活塞式内燃机 按活塞运动的行程数分类：四冲程和二冲程发动机,按进气状态分类：增压和非增压,按气缸数及其排列方式分类：单缸和多缸，立式与卧式,内燃机 按着火方式分类：点燃式发动机与压燃式发动机,燃气轮机,1.1 发动机的分类,第一章 发动机的工作原理和总体构造,1,2,3,4,5,6,7,一、,单缸发动机,结构示意图,1.2 四冲程发动机工作原理,1.2.1 四冲程汽油机工作原理,曲柄连杆机构,配气机构,8,1、上止点,2、下止点,3、活塞行程,4、曲柄半径,5、气缸工作容积,6、燃烧室容积,7、气缸总容积,8、压缩比,9、内燃机排量,10、,工作循环,二、基本术语,9,10,11,1、进气行程,2、压缩行程,3、作功行程,4、排气行程,三、四冲程汽油发动机的工作循环,12,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度,370400 K,，,压力,0.07,0.09MPa,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。,示功图,大气压力线,P,V,r,a,上止点,下止点,13,压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比：,=Va/Vc,P,a,c,V,r,示功图,大气压力线,上止点,下止点,温度,600700K,，,压力,0.61.5,MPa,14,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,Z,b,a,P,V,r,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,瞬时最高：温度,22002800,K,，,压力,3,5MPa,作功终了：温度,13001600,K,，,压力,0.30.5 MPa,15,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,温度,9001200,K,压力0.,1050.115 MPa,残余废气,Z,上止点,下止点,b,P,V,r,示功图,大气压力线,16,1.2.2 四冲程柴油机工作原理,17,喷油器,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温度300-370K压力,0.07850.0932MPa,温度750-1000K压力3-5,MPa,瞬时：温度2000-2500K压力6-9,MPa,温度800-1000K压力0.105-0.125M,Pa,终了：温度,12001500k,压力0.2-0.4MPa,吸气行程,压缩行程,作功行程,18,工作原理和结构的不同点,19,柴油机,优点：燃油 消耗率低，且柴油价格较 低， 所以燃油经济性好。,缺点：转速较汽油机低、质量大、制 造和维修费用高。,应用：应用越来越广泛。,柴油机与汽油机的特点比较,汽油机,优点：具有转速高，质量小、工作噪 声小、 起动容易、制造 和维修 费用低等特点。,缺点：燃油 消耗率高，燃油经济性差。,应用：用在轿车和轻型货车及 越野车。,20,1、四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程则是作功的辅助行程。,缺点：发动机运转不平稳。,改正措施：采用多缸发动机。,2、在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。,优点：气缸数越多，发动机的工作越平稳。,缺点：一般将使其结构复杂，尺寸及质量增加。,1.2.3 四冲程发动机工作循环总结,21,1.3 二冲程发动机工作原理,1.3.1 二冲程汽油机工作原理,1、定义,二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成的。,2、在二冲程发动机内，一个工作循环所包含的两个行程是:,（1）第一行程 (压缩+进气),活塞自下止点向上移动，事先已充入活塞上方气缸内的混合气被压缩，当进气孔打开，新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。,（2）第二行程 (作功+排气或换气),接近上止点时，燃烧。活塞自上止点向下移动，活塞上方进行着作功过程和换气过程。,22,压缩混合气,进气,点火燃烧,排气,换气孔,进气孔,排气孔,火花塞,单缸二冲程汽油机工作原理示意图,23,单缸二冲程汽油机工作原理示意图,24,3、二冲程和四冲程相比较,优点：曲轴每转一周，作功一次，在相同的n,V下，功率是四冲程的2倍。运转平稳、结构简单、质量小、使用方便。,缺点：没有专门的换气机构（造成废气排不干净，有效行程减小），功率是四冲程的1.51.6倍，不经济。,应用：摩托车（广泛）,25,1、第一行程（换气压缩）,活塞从下上，进气孔、排气门打开，进行换气。继续向上，进气孔、排气门关闭，进行压缩。,2、第二行程,接近上止点处，喷油燃烧。活塞从上下，作功。23S处，进行排气。剩下13S，进气孔打开，进行换气。,应用：大型低速船,1.3.2 二冲程汽油机工作原理,26,换气,燃烧,排气,压缩,喷油器,空气,扫气泵,废气,排气门,27,28,1.4 发动机的总体构造,两大机构,曲柄连杆机构,配气机构,五大系统,供给系,点火系,冷却系,润滑系,起动系,29,（1）曲柄连杆机构,构成：包括机体、气缸、气缸盖、气缸垫、活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等。,作用：支承发动机的所有零部件，将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力。,30,（2）配气机构,构成：包括进气门、排气门、摇臂、气门间隙调节器、凸轮轴以及凸轮轴定时带轮。,作用：使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸 排出废气。,31,（3）燃料供给系,构成：包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。,作用：把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。,32,（4）点火系,构成：包括供给低压电流的蓄电池和发电机以及分电器、点火线圈与火花塞等。,作用：保证按规定时刻准时点燃气缸中被压缩的混合气。,33,（5）润滑系,构成：油底壳、机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。,作用：将润滑油供给作相对运动的零件，以减少它们之 间的摩擦 阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件，清洗摩擦表面。,34,（6）冷却系,构成：包括水泵、散热器、风扇、节温器、分水管以及气缸体和气缸盖里铸出的空腔水套等。,作用：把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。,35,（7）起动系,构成：蓄电池、起动开关、起动机等组成。,作用：用以使静止的发动机起动并转入自行运转。,36,37,38,1.5 发动主要性能指标与特性,一、动力性指标,1、有效转矩,发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，以Te表示，单位为Nm。,2、有效功率,发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单位为kW。,39,二、经济性指标,发动机每发出lkW有效功率，在lh内所消耗的燃油质量，称 为燃油消耗率，用be表示。很明显，燃油消耗率越低，经济性越好。,三、发动机的运转性能指标,发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性等。,40,1、排气品质,发动机的排气中含有对人体有害的物质，主要 有氮氧化合物(NO，)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等以及排气颗粒。它对大气的污染已形成公害。为此，各国采取了许多对策，并制定相应的控制法规。,2、噪声,汽车是城市主要的噪声源之一，发动机又是汽车的主要噪声源，故必须给予控制。,3、起动性能,起动性能好的发动机在一定温度下能可靠发动，起动迅速，起动消耗的功率小，起动期磨损少。,41,四、发动机的速度特性,发动机速度特性：发动机的速度特性指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。,测量：可以通过发动机在试验台上进行试验求得。,发动机外特性：如果改变节气门开度可得到不同组特性，当节气门到最大时所得到的发动机的速度特性。,作用：发动机外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。,42,五、发动机工作状况,发动机工作状况一般是用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表征。,43,1.6,内燃机产品名称和型号编制规则,内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。,内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。,内燃机型号由以下四部分组成：,44,45,1,、,汽油机,1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型,4100Q： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用,4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品,CA6102： 表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA表示系列符号,8V100： 表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型,TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号,46,2,、,柴油机,195： 表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型,165F： 表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型,495Q： 表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用,6135Q： 表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用,X4105： 表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号,47,1.什么叫压缩比？汽油机、柴油机的压缩比有什,么不同？为什么？,2.四冲程发动机的工作循环有什么组成？一个工,作循环曲轴转几圈？,3.汽油机、柴油机可燃混合气的形成方式与点火,方式有什么不同？,4.汽油机、柴油机在总体构造上有何异同？,思 考 题,48,