发动机的工作原理和总体构造

Title Area (defined for every new slide in this position, two lines max.),Introduction (please note!),Identification number,Please first save this file under a new file name,Text area “ID 0000-*” at the right bottom corner of this page: Replace ID by a gramma-logue identifiing affiliate * will number your slides 1 n.,Choose now View/Slide.,Existing OHPs,If you want to add OHPs to your presentation, which were already prepared by our graphics group in Graz, please let us know the ID-numbers (schedlba) and well provide you with files using the layout of this template.,第一章 发动机的工作原理和总体构造,找一发动机图片,二、发动机型号编制规则,结构特征符号,无符号,:,水冷,F:,风冷,N:,凝气冷却,S:,十字头式,Dz:,可倒转,Z:,增压,ZL:,增压中冷,1,、,工作循环,(Working Cycle):,2,、上、下止点,3,、活塞行程,4,、气缸工作容积,(Volume),5,、发动机排量,(Displacement),三、发动机的常用术语,6,、燃烧室容积,7,、气缸总容积,8,、压缩比,(Compression ratio),9,、工况,10,、负荷率,四、发动机主要性能指标,1,、,动力性能指标包括,有效转矩,Te,，有效功率,Pe,，平均有效压力,p,me,曲轴转速,n,有效转矩,Te,有效功率,Pe,式中：,Te,有效转矩，,Nm,；,n,曲轴转速，,r/min,。,平均有效压力,p,me,曲轴转速,n,有效热效率,:,燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作,e,。,2,、经济性能指标包括,有效燃油消耗率,g,e,：,单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用,g,e,表示，其单位为,g/kWh,3,、强化指标,强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括,升功率,和,强化系数,等。,4,、紧凑性指标,用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。,比容积,比质量,5,、,环境性能指标,排放：,有害气体,CO,、,HC,、,NOx,、颗粒物,PM,噪音,温室气体：,二氧化碳,CO2,等,起动性能,6,、可靠性指标,表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。,7,、耐久性指标,指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。,1,、速度特性曲线,性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性曲线。,五、 发动机特性曲线,发动机的主要性能指标随其,调整状况及运行工况,(,负荷、转速,),变化而变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。,发动机负荷率：,外特性：,部分速度特性：,2,、发动机工作状况,通常用功率和曲轴转速来表示。,第二节 四冲程发动机工作原理,进气行程（,Intake,）,进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。,空气和汽油的混合物被吸入气缸,，在气缸内进一步混合形成可燃混合气。 进气终了时，气缸内气体压力约为,0.08,0.09 MPa,，温度达到,320,400 K,。,四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气,一、四冲程汽油机的工作原理,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,排气门关闭,进气门开启,活塞,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,进气行程（,Intake,）,压缩行程（,Compression,）,进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动,;,气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。压缩终了时，混合气压力可达,0.8,1.5 MPa,，温度可达,600,750 K,。采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧速度，提高发动机热效率。但太大容易引起,“爆震”,和,“表面点火”,，通常,=611,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比：,=Va/Vc,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,温度600800,K，,压力6001500,kPa,压缩行程,作功行程（,Power/Expansion,）,进排气门仍然关闭。 压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。,燃烧最高压力可达,3,6.5 MPa,，最高温度可达,2200,2800,K,。作功终了时，气体压力降低到,0.35,0.5 MPa,，气体温度降低到,1200,1700,K,。,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度,22002800,K，,压力3,5,MPa,作功终了：温度,1,2001700,K，,压力,300500,kPa,作功行程,排气行程（,Exhaust,）,进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运动。膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸。排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为,0.105,0.12 MPa,，温度约为,900,1100 K,。,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度,9001200,K,压力,105125,kPa,残余废气,排气行程,四冲程发动机工作原理,进气,压缩,作功,排气,二、四冲程柴油机的工作原理,进气行程（,Intake,）,进入气缸的是纯净的空气。,因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同汽油机相比，进气终了时缸内气体,压力略高,，约为,0.085,0.095 Ma,，而,温度略低,，约为,310,340 K,。,压缩行程（,Compression,）,柴油机的压缩比大,(,一般为,16,22),，压缩终了时缸内气体压力约为,3,5 MPa,，温度约为,750,1000 K,，都比汽油机的高。,压缩终了温度超过柴油的自燃温度。,作功行程（,Power/Expansion,）,压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温度高于柴油自燃温度，,柴油自行着火燃烧。,燃烧气体最高压力,6,9 MPa,，最高温度也可高达,1800,2500 K,。作功终了时，气体压力约为,0.2,0.5 MPa,，温度约为,1000,1200 K,。,排气行程（,Exhaust,）,排气终了时，缸内残余废气压力约为,0.105,0.12 MPa,，气体温度约为,700,900 K,。,说明：,汽油机转速高、质量小、易起动、噪音低等，多用于轿车；,柴油机压缩比大，经济性好，多用于,5t,以上的货车等；,四个行程中，仅有一个作功行程，故不采取其它措施的情况下发动机运转不稳定；,多缸发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的。,第三节,二冲程发动机工作原理,两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环。,第一冲程,第二冲程,第一冲程：,活塞由下止点向上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜空气的压缩。,第二冲程：,活塞由上止点向下止点运动，喷油器向气缸内喷油，同时柴油与气缸内的高压空气混合并且进行燃烧，推动活塞做功，在做功终了的瞬间，排气门打开。,三、发动机的基本构造,机体组：,包括,气缸体,、气缸盖及油底壳等。,机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分,两个机构,：,曲柄连杆机构,、,配气机构,利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。,利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。,利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。,五大系统,：,供给系统,、,点火系统,、,冷却系统,、,润滑系统,、,起动系统,第四节 发动机的总体构造,2.,气缸体的特点,（,1,）水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体；,（,2,）风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸造,;,（,3,）气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间；,（,4,）在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等,。,曲柄连杆机构：,包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等。,作用：,是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并输出动力的机构,组成：,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（齿）轮等。,作用：,使可燃混合气及时充入气缸，并及时从气缸排出废气。,配气机构,供给系统,组成：,燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器；空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。,作用：,把燃油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸进行燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。,组成：,蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等；,作用：,保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。,点火系统,冷却系统,组成：,水泵、散热器、风扇、,节温器、百叶窗,、,分水管以及气缸体和气缸盖内铸出的水套等。,功用：,把受热机件的热量散发到大气中，以保证发动机正常工作。,水泵,节温器,风扇,散热器盖,水温表,水套,分水管,放水阀,百叶窗,散热器,风扇,水泵,润滑系统,功用：,减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。,组成：,机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。,起动系统,起动系统包括起动电机及其附属装置。,其作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。,思考题,1.,汽车发动机有哪些类型,?,2.,四冲程往复活塞式内燃机通常由哪些机构与系统组成,?,它们各有什么功用,?,3.,四冲程汽油机和柴油机的基本结构和工作原理有何异同,?,4.CA488,型四冲程汽油机有,4,个气缸，气缸直径,87.5mm,，活塞行程,92mm,，压缩比为,8.1,，试计算其气缸工作容积、燃烧室容积和发动机排量。,