发动机的工作原理和总体构造.pdf
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1、第一篇汽车发动机第一章 发动机的工作原理和总体构造第一节发动机的分类汽车的动力源是发动机。发动机是将某一种形式的能量转化为机械能的机器。将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的装置称为热力发动机,简称热机。内燃机 是热力发动机的一种,其特点是液体或气体燃料与空气混合后直接输人机器内部燃烧而产生热能,然后再转变成机械能。另一种热机是外燃机,如蒸汽机,其特点是燃料在机器外部的锅炉内燃烧,将锅护内的水加热而产生高温、高压的水蒸汽,输送至机器内部,使所含的热能转变为机械能。内燃机具有热效率高、体积小、质量小、便于移动以及起动性能好等优点,因而广泛应用于飞机、船舰以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。但是,内
2、燃机一般要求使用石油燃料,同时排出的废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染的问题,目前国内、外正致力于排气净化以及其它新能源发动机的研究工作。1根据其将热能转化为机械能的主要构件往复活塞式活塞式内燃机燃气轮机旋转活塞式往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛,是本课程的主要讨论对象。汽车用活塞式内燃机可以根据不同的特征分类。(1)按所用的燃料分类可分为液体燃料发动机(汽油机、柴油机等)和气体燃料发动机(如天然气发动机、液化石油气发动机等)。(2)按发火方式分类可分为压燃式发动机与点燃式发动机。柴油的特性是在同样的条件下其自燃点比汽油的自燃点低,因此采用压燃式(自燃式)发火。一般可通过喷油泵
3、和喷油器将柴油直接喷人发动机的气缸内,在气缸内与压缩空气均匀混合后,在高温下得以自燃,这种发动机称为压燃式发动机。汽油的特性是其自燃的温度(425)比柴油(320338)的要高,因此常采用点燃式发火。利用火花塞发出的电火花强制点燃汽油,使其发火燃烧,这种发动机称为点燃式发动机。汽油机与柴油机比较各有特点;汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴油机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好。(3)按工作循环的冲程数分类在发动机内,每一次将热能转变为机械能都必须经过吸人空气、压缩和输人燃料,使之发火燃烧而膨胀作功,然后将生成的废气排除这样一系列连续过程,称为一个工作循第一章
4、发动机的工作原理和总体构造2 循环所需活塞行程数来分类。凡曲轴转两圈(720),活塞气缸方式不同,发式和双列式。单列式发动机的各环。对于往复活塞式发动机,可以根据每一工作往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机,把曲轴转一圈(360),活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二冲程发动机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。(4)按气缸数及其排列方式分类仅有一个的称为单缸发动机,有两个以上气缸的称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。单缸有立式与卧式,多缸有 V 形与对置式。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。(5)按冷却方式分类根据冷却动机可以
5、分为水冷式和风冷式两种。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,(6)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工作可靠,冷却效果好,被广泛地应用于现代车用发动机。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;文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2
6、A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10
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11、1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2
12、K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1第一篇汽车发动机3发动自然吸气式;柴油机为了提类当每气缸中设进气汽车动力从哪里来?汽车的心脏是发动机,那么发动机的心脏是什么?汽缸!的速度,能爬多大“爆炸”,而脚炮?足耸人听闻。你车上的汽缸战士确实与大炮有关。量用双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角+=+=VcVsVcVsVc汽油机的压缩比一般为 610。柴油机的压缩比一般为 1622。物理意义:反映气体被压缩的剧烈程度。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,热效率高
13、,经济性好,发动机功率也越大。但压缩比过高,不仅不能进一步改善功率和经济性,反而会容易引起爆燃和表面点火燃烧等不正常燃烧想象。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。爆燃会使发动机过热,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。严重爆燃:造成气门烧毁、轴瓦破裂、活塞烧顶、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。5文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1
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20、V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1第一章发动机的工作原理和总体构造6 表面点火:是由于燃烧室内炽热表面(如排气门头,火花塞电极,积炭)点燃混合气产生的一种不正常燃烧现象。表面点火发生时,也伴有强烈的敲击声(较沉闷),产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加,寿命降低。因此,在提高发动机压缩比的同时,必须注意防止爆燃和表面点火的发生。此外,发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。(3)作功行程作功行程包括燃烧过程和膨胀过程,在这一行程中,进气门和
21、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,最高压力可达35MPa,最高温度可达22002800K,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,作功行程结束,气体压力降低到0.30.5MPa,气体温度降低到13001600K。(4)排气行程可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。
22、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,约为 0.1050.115MPa,温度约为 9001200K。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。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行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行程,相应地曲
23、轴旋转了两圈。二 四行程柴油机的工作原理四行程柴油机和四行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、作功和排气四个行程,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。文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文档编码:CB2K8R2A3X7 HC6I2M10F5K8 ZD2V1A1K8T1文
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