汽车发动机的工作原理和总体构造.ppt
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1、第一章第一章 汽车发动机的工作原理和总体汽车发动机的工作原理和总体 1.1 1.1 内燃机的基本名词及一般分类内燃机的基本名词及一般分类一、内燃机简介一、内燃机简介1、概念、概念 是将燃料在其燃烧室中燃烧所产生的热能直接转是将燃料在其燃烧室中燃烧所产生的热能直接转化为机械能的一种动力机械化为机械能的一种动力机械2、分类、分类内燃机旋转式(燃气轮机)活塞式旋转活塞式往复活塞式热力发动机(热机)内燃机(柴油机、汽油机等)外燃机(蒸汽机、汽轮机)内燃机的分类内燃机的分类:1)燃料:)燃料:柴油机、汽油机、燃气机柴油机、汽油机、燃气机2)冲程数:)冲程数:二冲程、四冲程二冲程、四冲程3)气缸数:)气缸
2、数:单缸机、多缸机单缸机、多缸机4)气缸排列方式:)气缸排列方式:直列立式、直列卧式、直列立式、直列卧式、V型等型等5)冷却方式:)冷却方式:水冷、风冷水冷、风冷6)进气方式:)进气方式:增压式、非增压式(自然吸气式)增压式、非增压式(自然吸气式)7)着火方式:)着火方式:压燃式、点燃式压燃式、点燃式8)用途:)用途:固定式、移动式固定式、移动式单缸汽油机构造简图单缸汽油机构造简图二、内燃机的基本名词定义二、内燃机的基本名词定义1)上止点()上止点(TDC,Top Dead Center)2)下止点()下止点(BDC,Bottom Dead Center)3)曲柄半径()曲柄半径(mm):R4
3、)活塞行程()活塞行程(mm):S=2R5)气缸工作容积)气缸工作容积(L):(D气缸直径)气缸直径)6)燃烧室容积(余隙容积)燃烧室容积(余隙容积)(L):Vc7)气缸最大容积()气缸最大容积(L):):Va 8)内燃机排量)内燃机排量(L):VL=Vhi9)压缩比:)压缩比:=Va/Vc动画动画上止点上止点下止点下止点上止点上止点下止点下止点工工作作容容积积2R压缩比比定义:压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。=Va/Vc压缩比过大的不良后果 压缩比比过大的不良后果大的不良后果名称名称成因成因现象象后果后果爆燃爆燃由于气体由于气体压力和力和温度温度过高,在燃
4、高,在燃烧室内离点燃中室内离点燃中心心较远处的末端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正常燃烧。火焰以极高的速率火焰以极高的速率向外向外传播,形成播,形成压力波,以声速向前力波,以声速向前推推进。当。当压力波撞力波撞击燃燃烧室壁室壁时就就发出尖出尖锐的敲缸声。的敲缸声。还会引起会引起发动机机过热,功率下降,燃油消耗量功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃重爆燃时甚至造成气甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂,火瓦破裂,火花塞花塞绝缘体体击穿等。穿等。表面表面点火点火由于燃由于燃烧室内室内炽热表面与表面与炽热处(如排气如排气门头,火,火花塞
5、花塞电极,极,积炭炭处)点燃混合气点燃混合气产生的另一种不正生的另一种不正常燃常燃烧。伴有伴有强烈的烈的较沉沉闷敲敲击声。声。产生的高生的高压会使会使发动机机件机机件负荷增加,寿荷增加,寿命降低。命降低。返回1-2 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理一、四冲程内燃机工作循环一、四冲程内燃机工作循环四冲程内燃机四冲程内燃机活塞上、下共四个行程,曲轴活塞上、下共四个行程,曲轴旋转二周(旋转二周(720),完成一个工作循环的内燃机。),完成一个工作循环的内燃机。四冲程内燃机由下述四个冲程组成一个工作循环四冲程内燃机由下述四个冲程组成一个工作循环1.进气冲程进气冲程2.压缩冲程压缩冲程3.作功冲
6、程作功冲程4.排气冲程排气冲程(动画:动画:四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理)四冲程内燃机工作循环示意图四冲程内燃机工作循环示意图 四冲程四冲程发动机的机的简单工作原理工作原理 四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机的工作原理 1、进气行程气行程2、压缩行程行程 3、作功行程、作功行程 4、排气行程、排气行程 单缸四冲程汽油机的工作缸四冲程汽油机的工作过程程进气行程气行程示功图:表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。排气门关闭进气门开启活塞温度370440K,压力7590kPa大气大气压力力线PVra示功示功图上止点下止点压缩行程行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比:=Va/VcPV
7、ra示功示功图大气大气压力力线c上止点下止点温度600800K,压力6001500kPa作功行程作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功示功图大气大气压力力线cZb上止点下止点瞬时最高:温度22002800K,压力35MPa作功终了:温度15001700K,压力300500kPa排气行程排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气大气压力力线cZb上止点下止点温度9001200K压力105125kPa残余废气四冲程四冲程发动机工作状机工作状态状态行程温度(K)压力进气行程3704407590kPa压缩行程6008006001500kPa作功行程22002800(瞬时最高)1500170
8、0(作功终了)35MPa(瞬时最高)300500kPa(作功终了)排气行程9001200105125kPa 四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程吸气行程压缩行程行程作功行程作功行程排气行程排气行程进气门排气门纯空气温度300370K压力800900kPa温度8001000K压力35MPa瞬时:温度18002200K压力510MPa温度8001000K压力105400kPa终了:温8001000K压力105400kPa柴油机工作柴油机工作时各行程状各行程状态参数参数 状状态 行程行程温度温度(K)压力力进气行程气行程320350800900 kPa压缩行程行程8001
9、00035MPa作功行程作功行程22002800(瞬瞬时最高最高)15001700(作功作功终了了)510MPa(瞬瞬时最高最高)300500 kPa(作功作功终了了)排气行程排气行程8001000105125 kPa 1 1)使用的燃料不同使用的燃料不同 2 2)混合气形成过程不同)混合气形成过程不同 柴柴油油机机进进气气冲冲程程吸吸入入气气缸缸的的是是纯纯空空气气,柴柴油油以以雾雾状状直直接接喷喷入入燃燃烧烧室室,并并与与空空气气边边混混合合边边燃燃烧烧。汽汽油油机机混混合合气气是是在在气缸外气缸外的化油器和进气管形成的。的化油器和进气管形成的。3 3)压缩比高低不同)压缩比高低不同 柴油
10、机压缩比一般柴油机压缩比一般 15 152222,汽油机压缩比为,汽油机压缩比为7 71010。4 4)点燃方式不同)点燃方式不同 柴柴油油机机压压缩缩比比高高,压压缩缩终终了了时时混混合合气气温温度度超超过过柴柴油油的的自自燃燃温温度度,混混合合气气自自行行着着火火,称称为为压压燃燃式式发发动动机机;而而汽汽油油机机必须依靠火花塞进行强制点火,又称为点燃式发动机。必须依靠火花塞进行强制点火,又称为点燃式发动机。柴油机和汽油机主要区别柴油机和汽油机主要区别柴油机与汽油机的性能比较柴油机与汽油机的性能比较1、动力性:转速,汽油机,50006000r/min 柴油机,25003000r/min 2
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