第2章发动机的工作原理

第 2 章 发动机的工作原理 2 1 第二章说明 进入第二章 内燃机原理 之后专业性较强 都是一些原理性的东西 如 四冲程 二冲程柴油机工作原理 四冲程 二冲程汽油机工作原理 增压柴油 机特点 多缸柴油机的工作顺序等等 传统教学方式由于受到媒体的限制而无 法把这些运动状态表示出来让学生直观地看到运动 而只能通过多张示意图来 表示 而且也只能表示出几个状态来而根本无法将整个过程演示给学生看 本 课件借助于现代计算机技术如 flash 动画等形象生动的表现出了多种内燃机 的工作过程 使学生在学习过程中一目了然 把孤立的信息变成了信息流 课 件所传递的信息量大大增加 可以说第二章是 flash 在多媒体课件中应用的成 功范例 如图 2 3 此图为 flash 制作点击各冲程可以看到冲程 虽然本课件开 发才刚刚开始 但已经毫无疑问的想我们说明了多媒体教学的优势所在 但也 正是由于课件的开发刚刚起步 各种媒体和信息的运用上还有不成熟的地方如 在前两章中有许多图片信息运用不当造成有些版面较为混乱等等 这些将成为 在夏季张开发过程中要尽量避免的 随着对软件运用的熟练 课件开发小组成 员审美观点的提高这些将逐渐地被克服 2 2 基本结构和主要名词及演示图片 2 2 1 柴油机的主要机件和系统 四冲程柴油机的主要机件如图 2 1 所示 1 固定机件 机座 1 机体 4 主轴承 3 汽缸盖 7 汽缸套 6 等 2 运动机件 曲轴 13 连杆 10 活塞 8 活塞销 9 连杆螺栓 11 等 3 配气机构 凸轮轴 14 顶杆 15 摇臂 16 气阀机构 进气阀 17 排气 阀 18 气阀弹簧 19 等 图 2 1 四冲程机的主要部件 4 燃油系统 喷油泵 20 高压油管 21 喷油器 2 等 5 辅助机件 进气管 5 和排器管 12 等 此外 对于整机而言 还有润滑 冷却 启动和控制等系统 2 2 2 内燃机的主要名词 a 上止点 b 下止点 图 2 2 活塞位置 图片说明 该图使用 flash 制作 在课件里可以运动可以清晰的表现出个冲 程活塞运动情况 小说明 以后的图片中图前标有 为 flash 演示图 1 上止点 活塞距曲轴中心最远的位置 如图 2 2 a 2 下止点 活塞距曲轴中心最近的位置 如图 2 2 b 3 活塞冲程 S 上 下止点间的距离 4 压缩室容积 Vc 活塞位于上止点时 活塞顶部与缸盖间的容积 又 称燃烧室容积 5 汽缸工作容积 Vn 活塞上 下止点之间的容积称为一个汽缸的工作 容积 它可以用气缸直径 D cm 由下式表示 Vn Pai D 2 4 S 10 3 式中 S 活塞冲程 cm 6 汽缸的最大容积 Va 活塞在下止点时 气缸的容积 即气缸工作 容积与压缩容积的之和 Va Vh Vc 7 汽缸的总容积 V 总排量 室内燃机所有汽缸工作容积的总和 即 V Vh I L 式中 i 气缸数 8 压缩比 汽缸最大容积与压缩室容积的比直称为压缩比 2 3 四冲程柴油机的工作原理及图片 柴油机的工作是由进气 压缩 燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的 这 四个过程构成了一个工作循环 活塞走过四个过程才能完成一个工作循环的柴 油机称为四冲成柴油机 2 3 1 进气冲程 见 P V 图 开始时 活塞位于上止点 Pr P0 有残气 活塞下行 进气阀开 排气 阀关 PPo 排气 曲轴箱压力大于汽缸内压力 进气扫气过程 待活塞扫过下止点后 关闭扫气孔为止 图 2 4 二冲程汽油机工作原理图 图片说明 此图采用 flash 制作 是一个演示动画 压缩 点火 膨胀 排气 进气 2 7 增压柴油机的特点 1 安装增压气的目的 增加充入气缸的空气量 压缩后空气密度增大 所 以充入汽缸内的空气量就增多 2 区别 1 增压柴油机 装有增压器的柴油机 2 非增压柴油机 直接从大气中吸入空气的柴油机称为增压柴油机 现 代舰船用的主机大多数为增压柴油机 3 分类 机械传动的增压柴油机 废气涡轮增压的柴油机 气波增压 复 合增压 2 8 多缸柴油机的工作次序 从柴油机工作过程本身看 只有做功冲程对外做功而进气排气及压缩冲程 都排但不作功 反而消耗能量 实际上柴油机的转速是不均匀的 可见图 2 5 3 图 2 5 直列 6 缸机的曲轴活塞运动演示图 图片说明 此图为运动演示图和 flash 不一样 它是用 CAD 制作后用 3dsmax 渲染完成的 小说明 在后面图片中途前边有 3 为三维制作图片 A 转速不均匀的危害 1 运动件受冲击负荷 容易造成磨损 2 容易产生扭振 3 不平衡 B 追求均匀性的方法 1 单缸时需加装飞轮 2 多缸机除飞轮外 采取合理的发火顺序 C 发火顺序 为了保证发动机运转的均匀和平衡性的要求 对四冲程柴油 机 曲轴转动两转内 每个汽缸完成一个工作循环 因此 各缸应相隔一定的 转角而均匀的发火 若 i 汽缸数 发火间隔角 曲柄与之对应 四缸机为 1 3 4 2 或 1 2 4 3 六缸机为 1 5 3 6 2 4 2 9 内燃机分类 1 按结构特点分 1 筒形活塞柴油机 缺点 活塞裙部起向导作用 在侧推力的作用下 活塞与缸套磨损较大 优点 结构简单 紧凑 轻便 用于中 高速柴油机 2 十字头活塞柴油机 优点 活塞与缸套间无侧推力 因为由十字头导向 故磨损较小 不易擦 伤和老死 可在汽缸下部设横隔板 以免汽缸内的脏油 烟灰 燃气等漏入曲轴箱 污损曲轴箱底部的滑油 缺点 使柴油机高度和重量增大 结构复杂 用途 船用大型低速柴油机 2 按缸数分 单缸机和多缸机 多缸机分布形式 直列式 V 型 W 型 X 型 星型 DELTA 型 8 10 个以下 3 按燃料分 柴油机 汽油机 煤气机 4 按工作原理 四冲程和二冲程 5 按进气方式 增压和非增压 6 按点火方式 点燃和压燃 7 按用途 固定式内燃机和移动式内燃机 8 按标定转速 1 高速机 n 1000r min 2 中速机 300 年 1000r min 3 低速机 n 300r min 9 按曲轴转向 左转 右转 可逆转和不可逆转 从飞轮端看