内燃机分类及工作原理.ppt

第二章 内燃机分类及工作原理,第一节 内燃机的基本类型与编号规则 一、内燃机的分类 二、国产发动机的编号规则：（GB72566） 三、内燃机燃料性质概述 第二节 内燃机的工作原理 一、内燃机的基本构造及术语 二、发动机的工作原理及技术特性 ,一、内燃机分类,1、按发动机的工作行程划分为：二行程发动机和四行程式发动机。 2、按发动机所具有的气缸数量划分：单缸机、二缸发动机、三缸发动机、四 缸发动机、六缸发动机、八缸发动机等。 3、按发动机的冷却形式划分为：自然风冷式、强制风冷式、自然水冷式、强制水冷式等类型的发动机。 4、按发动机的燃油类型划分为：汽油发动机及柴油发动机两大类；近年来，新型环保型燃料不断出现，其中以燃烧天然气的发动机最为普遍，一般是可使用汽油和天然气的发动机，又称为双燃料发动机。 5、汽油机按发动机燃油供给形式分为：化油器式发动机和电子控制汽油喷射式发动机。 6、 柴油机按发动机进气形式分为：增压式柴油机和非增压式柴油机。,二、国产发动机的编号规则：（GB72566）,用数字表示改进设计,机器特征符号，用字母表示： Q汽车用发动机 T拖拉机用发动机 C船用发动机 F风冷发动机 J铁路牵引用发动机 Z增压发动机,阿拉伯数字表示缸径（毫米）,E表示二行程,阿拉伯数字表示气缸数目,1,E,40,F,1,东风6100型发动机,上海桑塔纳轿车发动机,上海桑塔纳轿车发动机,三、内燃机燃料性质概述,1 汽油的使用性能： 汽油的蒸发性： 10溜出温度，一般应在75C；溜出温度过高，冷起动性能较差；溜出温度过低，热车工作易产生汽阻现象。 50溜出温度，一般应在120C；溜出温度较低，利于低温暖车和加速。 90溜出温度（露点），一般应在180C；利于充分燃烧，经济性好。 100溜出温度（干点），一般在195C；反映汽油的纯净度。 汽油的抗暴性：汽油抵抗暴燃的能力，一般用相当于异辛烷含量百分比值来表示。汽油的标号也由其异辛烷值来标定。异辛烷（100）最不易暴燃，正庚烷（0）最易暴燃。,三、内燃机燃料性质概述,2、柴油的使用性能： 低温流动性及雾化性： 柴油的浊点：柴油在较低的温度下，会析出高分子烷烃的结晶，使其流动性下降而呈现悬浊状态，这一温度称为柴油的浊点。 柴油的凝点：柴油在温度下降到浊点以下，会形成网状结晶，使其彻底失去流动性，这一温度称为柴油的凝点。我国的轻柴油按凝点编号：10号、0号、10号、20号等。 柴油的粘度：粘度过高，柴油流动性差、雾化不良；粘度过低，油泵偶件润滑不良、易泄漏，喷射距离缩短。 蒸发性及发火性： 柴油的蒸发性：柴油蒸发性好，易于汽化和完全燃烧，一般50溜出温度在300C左右,90溜出温度在355C左右。 柴油的发火性：柴油中含16烷成份的百分比，用来标定柴油的发火性。一般柴油含16烷在4050。16烷值（100）高，柴油易于发火，甲基奈（0）最不易发火。,一、内燃机基本构造及术语,1、内燃机的基本构造原理 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。 2、内燃机的基本术语 活塞上止点活塞运动到气缸顶部的极限位置。 活塞下止点活塞运动到气缸下部的极限位置。 活塞行程活塞从上止点到下止点所运动的距离。 燃烧室容积活塞到上止点时，活塞顶部与气缸盖所形成的密闭空间称为燃烧室容积。(Vc) 工作容积活塞在上下止点之间所包容的容积。(Vh) 气缸总容积燃烧室容积与工作容积之和。(Va=Vc+Vh) 压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比()；一般汽油机为69，柴油机为1622。 发动机排量发动机各气缸工作容积之和。(VL= iVh),图2-1,内燃机基本构造,下止点,活塞行程,上止点,二、内燃机的工作原理,1、进气口 2、排气口 3、扫气口 活塞由下止点向上止点运动，先后关闭了进气口、排气口和扫气口，对气缸内的混合气进行压缩，为火花塞点燃混合气作好准备，同时活塞下方形成真空，当活塞下方打开进气口后，混合气被吸入曲轴箱。 活塞接近上止点时，火花塞跳火点燃混合气，高压燃气推动活塞向下运动做功，与此同时，先关闭进气口，使曲轴箱内的混合气受到预压缩，紧接着在做功终了时，又先后打开排气口及扫气口，实现排气和扫气，在排除废气的同时新鲜混合气进入气缸。,进气口,排气口,扫气口,1.二行程汽油机工作原理,压缩,进气,爆发,排气,扫气,四行程汽油机的工作原理,2、四行程汽油机工作原理, 吸气行程活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，可燃混合气经进气门被吸入气缸。 压缩行程活塞由下止点向上止点运动，进、排气门均关闭，气缸内混合气受到压缩。 爆发行程活塞在接近上止点时，火花塞产生火花并点燃混合气，活塞在高温高压的燃气的作用下，被迅速推向下方，从而带动曲轴做功。 排气行程排气门打开，活塞由下向上运动，将气缸内燃烧过的废气排出。,进气,压缩,爆发,排气,进气门开启,排气门,进气门,火花塞,活塞,排气门开启,点火,进气,压缩,爆发,排气,二行程柴油机的工作原理,3、二行程柴油发动机工作原理,扫气泵,进气道,喷油器,排气门,当活塞由下止点向上止点运动的过程中，由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。 当活塞由上止点向下止点运动的过程中，由喷油器完成向气缸内喷油的过程，与此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，利用气缸内的余压，将气缸内的大部废气排出。,压缩终了,爆发与排气,开始压缩,开始喷油,开始排气,四行程柴油机的工作原理,4、四行程柴油机工作原理, 吸气行程活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，新鲜空气经进气门被吸入气缸。 压缩行程活塞由下止点向上止点运动，进、排气门均关闭，气缸内新鲜空气受到压缩。 爆发行程活塞在接近上止点时，喷油器向气缸内喷油并与空气混合形成火焰中心开始燃烧，活塞在高温高压的燃气作用下，被迅速推向下方，从而带动曲轴做功。 排气行程排气门打开，活塞由下向上运动，将气缸内燃烧过的废气排出。,进气,压缩,爆发,排气,进气门开启,排气门,进气门,喷油器,活塞,排气门开启,喷油,进气,压缩,爆发,排气,内燃机的速度特性, 发动机扭矩Me的变化情况：发动机在较低的转速下及较高的转速下，均不能充分发挥进气的气流惯性，使充气效率下降；同时，较低转速不利于混合气的行成，燃烧不佳，而转速偏高时，燃烧时间缩短，燃烧不充分，均造成燃烧效率下降；故在某一特定的转速范围内，发动机充气及燃烧达到最佳状态，而使产生的扭矩最大。 发动机功率Ne的变化情况：发动机发出的功率与其转速和扭矩之积成正比，两者作用的结果使功率在某一对应的转速范围达到最大值。,图2 7,发动机的燃油消耗率变化情况：对于特定的发动机，其只在某一特定转速范围，使 混合气形成质量最佳，且燃烧最充分，造成的各种损失最小，因而使燃油消耗率达到最低的程度。,内燃机的基本技术参数及指标,基本结构形式：气缸数量、气缸直径、冷却形式、燃烧室类型等。 发动机标定功率（kw）及相应转速（rpm）； 发动机最大扭矩（Nm）及相应的转速（rpm）。 发动机的燃油消耗率（g/kwh）：发动机每kw功率在1h内消耗的燃油量（以g为计量单位）。,内燃机的燃烧过程, 汽油发动机的燃烧过程 汽油发动机在爆发做功行程中，根据燃烧的物理化学过程分为三个时间段：诱导期、明显燃烧期和补燃期。 l诱导期：从火花塞跳火到火焰中心形成的这一瞬间称为诱导期；该时期的长短与压缩终了气缸内混合气的物理化学状态有关。 l明显燃烧期：从火焰中心形成到火焰传播到气缸内最远点的瞬间为明显燃烧期；该期长短主要取决于可燃混合气物理化学状态及燃烧室形状。 l补燃期：气缸内火焰传播到最远点后，还有局部混合气在膨胀过程中继续燃烧，该期为补燃期；该期长短主要取决于可燃混合气物理化学状态及燃烧室形状。 柴油发动机的燃烧过程 柴油发动机在爆发做功行程中，根据燃烧的物理化学过程分为四个时间段：着火落后期（诱导期）、速燃期（明显燃烧期）、缓燃期和补燃期。 l着火落后期：从柴油喷入气缸到开始发火的一段瞬间。 l速燃期：从发火开始到气缸达到最大压力为止的一段时间为速燃期。 l缓燃期：从气缸达到最高压力开始到气缸内达到最高温度为止的一个时间段为缓燃期。 l补燃期：当喷油器停止喷油后，气缸内仍有局部燃烧在进行，这一时间段称为补燃期。,第二章课后思考题,1、机是如何根据不同的原则进行分类的？各有何种特点？ 2、发动机最基本的名词术语有哪些？各有什么含义？ 3、试叙述柴油和汽油的主要特性。 4、试分别叙述二行程汽油发动机及柴油发动机的基本工作原理？ 5、试述四行程汽油发动机的基本工作原理。 6、发动机的速度特性是怎样的？决定其特性的主要原因是什么？ 7、描述发动机主要性能的技术指标是什么？其主要的技术含义如何？ 8、试叙述内燃机的燃烧过程？,