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第二章第二章 发动机的工作原理发动机的工作原理一、单缸发动机结构示意图一、单缸发动机结构示意图二、基本术语二、基本术语上止点上止点下止点下止点活塞行程活塞行程(S)曲柄半径曲柄半径(R)气缸工作容积气缸工作容积(V h)发动机排量发动机排量(VL)燃烧室容积燃烧室容积(Vc)气缸总容积气缸总容积(Va)工作循环工作循环VL=V h iVh=D2S 10-6/4 （L）D气缸直径气缸直径mmS活塞行程活塞行程mm 压缩比压缩比 定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用之比称为压缩比。用表示。表示。=Va/VcVa/Vc 现代化油器式发动机压缩比一般为现代化油器式发动机压缩比一般为6 69(9(轿车为轿车为9 911)11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.28.2。压缩比过大的不良后果？压缩比过大的不良后果？压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果 名称名称成因成因现象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和由于气体压力和温度过高，在燃温度过高，在燃烧室内离点燃中烧室内离点燃中心较远处的末端心较远处的末端可燃混合气自燃可燃混合气自燃而造成的一种不而造成的一种不正常燃烧。正常燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播，形率向外传播，形成压力波，以声成压力波，以声速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧室壁时就发出尖室壁时就发出尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。会引起发动机过热，会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。体击穿等。表面表面点火点火由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽热表面与炽热处热表面与炽热处(如排气门头，火如排气门头，火花塞电极，积炭花塞电极，积炭处处)点燃混合气产点燃混合气产生的另一种不正生的另一种不正常燃烧。常燃烧。伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉闷敲击声。闷敲击声。产生的高压会使发动产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿机机件负荷增加，寿命降低。命降低。三、四冲程发动机的工作原理三、四冲程发动机的工作原理1、四冲程汽油机的工作原理、四冲程汽油机的工作原理单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程1）进气行程）进气行程排气门排气门关闭关闭进气门进气门开启开启活活塞塞温度温度370440 K，压力压力7590 kPa示功图示功图大气压力大气压力线线PVra上止点下止点 示功图：表示活塞在不同位置时气缸内示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。气体压力的变化情况。2）压缩行程）压缩行程PVra示功图大气压力大气压力线线c上止点下止点进气门进气门关闭关闭排气门排气门关闭关闭活活塞塞温度：温度：600800K；压力：压力：6001500 kPa压缩比：压缩比：=Va/VcVa/Vc3）作功行程）作功行程bPVra示功图大气压力大气压力线线cZ上止点下止点进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活活塞塞瞬时最高温度：瞬时最高温度：22002800 K；瞬时最高压力：瞬时最高压力：35MPa；作功终了：温度作功终了：温度15001700 K，压压力力300500 kPa。4）排气行程）排气行程进气门关闭进气门关闭排气门打开排气门打开活活塞塞温度温度9001200 K 压力压力105125 kPa残余残余废气废气大气压力线大气压力线PVr示功图cZb上止点下止点a2、四冲程柴油机的工作原理、四冲程柴油机的工作原理喷喷油油器器喷喷 油油 泵泵吸气行程吸气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程进进 气气 门门排排气气门门纯纯 空空 气气温度温度300370K压压力力800900 kPa温度温度8001000K压力压力35 MPa瞬时最高：温度瞬时最高：温度18002200K压力压力510 MPa温度温度8001000K压力压力105400 kPa终了：温度终了：温度8001000K压力压力105400 kPa思考思考四冲程汽油机和柴油四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么机的工作循环有什么相同和不同之处呢？相同和不同之处呢？共同点：共同点：每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。只每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。只有作功行程产生动力有作功行程产生动力。不同点：不同点：汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，进汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器3、二冲程汽油机工作原理、二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧点火燃烧排气排气扫气孔扫气孔进气孔进气孔排气孔排气孔火花塞火花塞4、二冲程柴油机工作原理、二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门思考思考二冲程发动机与四二冲程发动机与四冲程发动机相比，冲程发动机相比，有何优点？有何优点？1.理论上它的功率应等于四理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀程发动机的运转比较均匀平稳。平稳。3.构造简单，质量较小。构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。的运动部件数量较少。5、汽油机工作时各行程状态参数、汽油机工作时各行程状态参数 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程3704407590 kPa压缩行程压缩行程6008006001500 kPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa(瞬时最高瞬时最高)300500 kPa(作功终了作功终了)排气行程排气行程9001200105125 kPa6、柴油机工作时各行程状态参数、柴油机工作时各行程状态参数 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程320350800900 kPa压缩行程压缩行程800100035MPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa(瞬时最高瞬时最高)300500 kPa(作功终了作功终了)排气行程排气行程8001000105125 kPa