发动机基本结构及工作原理课件

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,*,*,发动机基本结构及工作原理,发动机基本结构及工作原理,第一节 发动机的分类和基本构造,分类,汽车发动机（主要指车用往复活塞式内燃机）分类方法很多，按照不同的分类方法可,以把汽车发动机分成不同的类型，下面是其分类情况。,(1),按照所用燃料分类,内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和,柴油发动机,(,图,1-1),。使用汽油燃料的内燃机称为汽油,机；使用柴油为燃料的内燃机称为柴油机。,(2),按照冲程分类,图,1-1,内燃机按照完成一个工作循环所需的,冲,程数可,分为四,冲,程内燃机和二,冲,程内燃机,(,图,1-2),。把曲轴,转两圈,(720),，活塞在气缸内上下往复运动四个,冲,程，完成一个工作循环的内燃机称为四,冲,程内燃机；,而把曲轴转一圈,(360),，活塞在气缸内上下往复运动,两个,冲,程，完成一个工作循环的内燃机称为二,冲,程,内燃机。汽车发动机广泛使用四,冲,程内燃机。,图,1-2,第一节 发动机的分类和基本构造分类,(3),按照冷却方式分类内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机,和风冷发动机,(,图,1-3),。水冷发动机是利用在气缸体和,气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进,行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸,盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。,水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广,泛地应用于现代车用发动机。,4),按照气缸数目分类,内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机,和多缸发动机,(,图,1-4),。仅有一个气缸的发动机称为,单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。,如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等,都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、,八缸发动机。,图,1-3,图,1-4,(3)按照冷却方式分类内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷,(5),按照气缸排列方式分类 内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和,双列式,(,图,1-5),。单列式发动机的各个气缸排成一列，,一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸,布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成,两列，两列之间的夹角,180(,一般为,90),称为,V,型发动机，若两列之间的夹角,=180,称为对置式发动机。,(6),按照进气系统是否采用增压方式分类,内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为,自然吸气,(,非增压,),式发动机和强制进气,(,增压式,),发动机,(,图,1-6),。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高,功率有采用增压式的。,图,1-5,图,1-6,图1-5图1-6,2.,基本构造,发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论,是四冲程发动机，还是二冲程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量,转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。,(1),曲柄连杆机构,(,图,1-7),曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换,的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等,组成。在作功冲程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运,动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动,力。而在进气、压缩和排气冲程中，飞轮释放能量又把曲轴,的旋转运动转化成活塞的直线运动,。,(2),配气机构（图,1-8,）,配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，,定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进,入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。配气机,构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传,动组和气门驱动组组成。,图,1-5,图,1-6,2.基本构造发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂,(3),燃料供给系统（图,1-9,）,汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出,一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气,缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气,分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后,的废气排出,。,(4),润滑系统（图,1-10,）润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁,润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。,并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、,机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。,(5),冷却系统 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系,通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。,图,1-9,图,1-10,(3)燃料供给系统（图1-9）图1-9图1-10,(7),点火系统（图,1-12,）,在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入,燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部,设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、,点火线圈和火花塞等组成。,(8),起动系统（图,1-13,）,要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力,转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混,合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机,才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力,作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，,称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发,动机的起动系。,图,1-12,图,1-10,图1-12图1-10,（,9,）小结,汽油发动机,两大机构,五大系统,曲柄连杆机构,配气机构,燃油供给系,润滑系,冷却系,点火系,启动系,柴油发动机,两大机构,四大系统,曲柄连杆机构,配气机构,燃油供给系,润滑系,冷却系,启动系,（9）小结汽油发动机两大机构五大系统曲柄连杆机构 配气机构,第二节 发动机常用术语,如图,1-14,所示,:,图,1-14,上止点,TDC,：,活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置。,下止点,BDC,:,活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置。,活塞行程,S,:,活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离。一般用表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转,180,。,曲柄半径,R,：曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离。一般用,R,表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即,S=2R,。,第二节 发动机常用术语如图1-14所示:图1-14上止点T,气缸工作容积,Vh,：活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积。,气缸总容积,Va,：活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积。气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和，即,Va,Vc,Vh,。,发动机排量,VL,：各气缸工作容积的总和。,VL=i,*,Vh,，其中,i,为气缸数目，,Vh,为气缸工作容积。,压缩比,:,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称为压缩比。一般用,表示。通常汽油机的压缩比为,6,10,，柴油机的压缩比较高，一般为,16,22,。,发动机基本结构及工作原理课件,第三节 发动机的工作原理,、四冲程汽油机的工作原理,四冲程汽油机的运转是按进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程的顺序不断循反复的。,(1),进气冲程（图,1-15,）,由于曲轴的旋转，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门,打开。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，,在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可,燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。实际汽油,机的进气门是在活塞到达上止点之前打开，并且延迟到下止点之后关闭，以,便吸入更多的可燃混合气。,(2),压缩冲程（图,1-16,）,曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，,气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞,到达上止点时压缩行程结束。压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度,越高，则燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。,所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情况下自行,燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使,发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的，,但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机的压缩比一般为,6,10,。,图,1-15,图,1-16,第三节 发动机的工作原理、四冲程汽油机的工作原理图1-15,(3),作功冲程,（,图,1-17,）,作功冲程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一冲程中，进气门和排气门仍然保持,关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点,(,即点火提前角,),位置时，火花塞产生电火,花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急,剧升高，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴,旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。,随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止,点时，作功冲程结束。,(4),排气冲程（图,1-18,）,当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由,排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活,塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气,门提前打开，延迟关闭,以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在,不可能将,废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力,，曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。,可见四冲程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成,一个工作循环,，,这期间活塞在上、下止点往复运动了四个冲程，相应地曲轴旋转了,两,圈。,图,1-17,图,1-18,图1-17图1-18,、四冲程柴油机的工作原理,四冲程柴油机（图,1-19,）和四冲程汽油机的工作过程相同，每一个工作循环同样包括进气、压缩、,作功和排气四个冲程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易,蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不,同，下面主要分析一下柴油机和汽油机在工作过程中的不同点。,图,1-19,四冲程柴油机在进气冲程中所不同的是柴油机吸入气缸的是,纯空气,而不是可燃混合气。,压缩冲程压缩的也是纯空气，在压缩冲程接近上止点时，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。柴油机是,压缩后自燃着火,的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。,优点,：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。,缺点,：转速低，质量大，噪声大，振动大，制造和维修费用高。,、四冲程柴油机的工作原理图1-19四冲程柴油机在进气冲程,第四节 发动机的主要性能指标与特性,、发动机性能指标,发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准。发动机的主要性能指标有：动,力性能指标、经济性能指标和排放性能指标。,1),动力性能指标,动力性能指标指曲轴对外作功能力的指标，包括有效扭矩、有效功率和曲轴转速。,、有效扭矩,：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用,Te,表示，单位为,N.m,。,有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲轴产生的扭矩,并克服了摩擦，驱,动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。,、有效功率,：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用,Pe,表示，单位为,kW,。,有效功率同样是曲轴对外输出的净功率,它等于