发动机工作原理及总体构造.ppt
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1、一、热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力装置。第一节发动机的分类(2)外燃机:燃料在机器外部的锅炉内燃烧,将锅内的水加热,使之变为高温高压的水蒸气,然后送至机器内部,使所含热能转变为机械能。内燃机的优点:热效率高、体积小、重量轻、广泛应用。但由于使用的是石油燃料,因而污染较大。城市的大气污染相当部分来至内燃机所排出的废气。热力发动机(1)内燃机:可燃混合气在机器内部燃烧而产生热能,然后再转为机械能。3)按每一工作循环的冲程数分:1)按所用燃料分:气体燃料发动机液体燃料发动机1、内燃机:1)活塞式内燃机(本书的主要介绍对象。)2)燃气轮机:旋转式的内燃机。一个工作循环:在气缸中完成一
2、次热功转换所进行的一系列连续过程。活塞式内燃机分类:四冲程发动机:活塞往复四个单程完成一个工作循环。二冲程发动机:活塞往复二个单程完成一个工作循环。汽油机柴油机液化石油发动机天然气发动机2)按点火方式分:点燃式发动机(汽油机)压燃式发动机(柴油机)单缸(立式、卧式)发动机多缸(直列、型、型或对置式)发动机 4)按气缸数及排列方式分:型或对置式多缸(直列、型、型或对置式)发动机5)按冷却方式分:水冷式发动机风冷式发动机6)按是否装增压装置分:增压发动机非增压发动机(自然吸气发动机)7)按每缸气门数分:二气门发动机多气门发动机第二节四冲程发动机工作原理1、上止点:活塞顶部离曲轴中心最远处。2、下止
3、点:活塞顶部离曲轴中心最近处。3、活塞冲程:上、下止点间的距离S。(发动机基本术语)活塞由上止点到下止点所扫过的气缸容积Vh。Vh=(D/4103)S(L)(D:气缸直径,cm.S:活塞冲程,cm.)4、气缸排量(气缸工作容积):5、发动机排量:VL=Vh(-气缸数)6、燃烧室容积:当活塞在上止点时,活塞上方与缸盖围成的容积Vc。7、气缸总容积:Va=Vc+Vh8、压缩比:汽油机:汽油粘度小,蒸发性好,在气缸外部形成混合气,自燃温度高于380C,外火源点燃。汽油机又称点燃式发动机。二、可燃混合气的形成及发火方式:柴油机又称压燃式发动机。柴油机:柴油粘度大,蒸发性差,在气缸内部形成混合气,自燃度
4、为250C左右,压缩自燃。1、进气行程:V,P气缸内产生真空度柴油机:新鲜空气被吸入气缸汽油机:汽油与空气的混合气吸入气缸三、四冲程(汽油机,柴油机)的工作原理进开排关活塞由上 下进气门开启 排气门关闭活塞被曲轴带动由上止点向下止点移动,此时进气门开启,排气门关闭。2、压缩行程:VP,T进关排关活塞由下上“汽”压缩接近终了,可燃混合气体由火花塞电极发出的电火花点燃。“柴”压缩接近终了,由喷油器把经喷油泵加压的雾状柴油喷入气缸,使之与压缩后的高温空气混合,达自然温度自行发燃烧。进、排气门关闭为使混合气体能迅速燃烧,产生较大的压力,使发动机发出较大的功率,必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩,使之V,
5、T。越大,压缩终了的P、T越高,燃烧快,膨胀作功充分。发动机的动力性、经济性好。但过高,对汽油机来说,会引起T过高而造成不正常燃烧即:爆燃或表面点火。压缩比:=Va/Vc=1+Vh/Vc是发动机重要的结构参数。成因产生的高压会使发动机机件负荷增加,寿命降低。功率下降,燃油消耗量增加。伴有强烈的较沉闷敲击声。表面点火引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂,火花塞绝缘体击穿等。爆燃时火焰以15002000m/s的速度向外传播,P、T极剧增加,形成压力波,撞击燃烧室壁,发出尖锐的敲缸声。爆燃后果 现象 名称由于过大P、T过高,在电火花之前可燃混
6、合气就被燃烧室炽热的表面点燃的另一种不正常燃烧。由于过大P、T过高,远离火焰中心的可燃混合气在火焰尚未到达就自行发火燃烧的一种不正常燃烧。1)现代汽油机的压缩比一般为=69(个别轿车可达911)。2)柴油机靠压缩自燃,所以压缩比设计等较高=1622。具有较好的经济性。但高的压缩比带来高的压缩压力、燃烧压力,使柴油机各部件要承受高的机械负荷,因而需要增加强度及刚度。故柴油机的尺寸、重量指标不如汽油机。*进关排关高温高压气体推动活塞由上下3、作功行程:压缩终了,气缸容积很小,迅速燃烧的混合气使缸内P、T急剧升高。进关排开活塞由下上废气经排气门排出气缸进、排气门关闭进气门关闭排气门开启4、排气行程:
7、可燃混合气燃烧后变成废气,为了进行下一循环,必须把废气排出气缸。热能机械能旋转作功曲轴强制四冲程发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成一个工作循环。此期间,活塞在上、下止点间往复移动了四个行程,曲轴旋转了两周(720)。*无点火系 有点火系高温气体加热柴油燃烧 电火花点燃混合气吸进气缸的是纯空气汽油与空气在缸外混合,吸进气缸的是可燃混合气柴油机汽油机四冲程汽油机与四冲程的柴油机不同点汽油机:(优点)较小,体积小,重量轻,转速较高,动力性好。制造维修成本低,噪声小,起动容易。主要用于轿车、微型车(客车、货车)、军用越野车。四:四冲程汽油机和柴油机的优缺点比较多缸:与单缸相反。发火间隔角=7
8、20/i(i缸数)。同排量的单缸与多缸发动机优缺点比较:(缺点)燃料经济差,排污大(HC、N0 x、CO)柴油机:(优点)较大,燃料燃烧完全,经济性好。(缺点)由于较大P、T较高,所以体积大、重量大,转速较低,制造维修成本高(喷油泵、喷油器加工精度要求高)。常用于中、重型货车。(对经济性要求高,动力性要求较低)单缸:结构简单、重量轻。运转不平稳、冲击振动大。现代汽车上一般不用单缸机,用得最多的是四缸、六缸、八缸。1、结构:无进排气门及配气机构,由三孔控制进、排气,活塞为凸顶。一:二冲程汽油机的工作原理:第三节二冲程发动机工作原理二冲程发动机的一个工作循环也包括进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程
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