汽车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。内燃机:内燃机:可燃混合气在机器内部燃烧而产生热能,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。然后再转为机械能。燃料在机器外部的锅炉内燃烧,将锅内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,的水加热,使之变为高温高压的水蒸气,然后送至机器内部,使所含热能转变为然后送至机器内部,使所含热能转变为机械能。机械能。内内燃燃机机的的优优点点:热热效效率率高高、体体积积小小、重重量量轻轻、广广泛泛应应用用。但但由由于于使使用用的的是是石石油油燃燃料料,因
2、因而而污污染染较较大大。城城市市的的大大气气污污染染相相当当部分来至内燃机所排出的废气。部分来至内燃机所排出的废气。热力发动机热力发动机外燃机:外燃机:第一节第一节发动机的分类发动机的分类液化石油发动机液化石油发动机按每一工作循环的冲程数按每一工作循环的冲程数分:分:按点火方式分:按点火方式分:柴油机柴油机天然气发动机天然气发动机点燃式发动机(汽油机)点燃式发动机(汽油机)压燃式发动机(柴油机)压燃式发动机(柴油机)四冲程发动机:活塞往复四个单程完成一四冲程发动机:活塞往复四个单程完成一个工作循环。个工作循环。二冲程发动机:活塞往复二个单程完成一二冲程发动机:活塞往复二个单程完成一个工作循环。
3、个工作循环。汽油机汽油机按所用燃料按所用燃料分:分:气体燃料发动机气体燃料发动机液体燃料发动机液体燃料发动机1、内燃机:、内燃机:活塞式内燃机(本书的主要介绍对象。)活塞式内燃机(本书的主要介绍对象。)燃气轮机:旋转式的内燃机。燃气轮机:旋转式的内燃机。活塞式内燃机分类:活塞式内燃机分类:一个工作循环一个工作循环:在气缸中完成一次热功转换所进行的一系列连续过程。在气缸中完成一次热功转换所进行的一系列连续过程。单缸(立式、卧式)发动机单缸(立式、卧式)发动机多缸(直列、型、型或对置式)发动机多缸(直列、型、型或对置式)发动机按气缸数及排列方式分:按气缸数及排列方式分:型或对置式型或对置式多缸(直
4、列、型、型或对置式)发动机多缸(直列、型、型或对置式)发动机按冷却方式分:按冷却方式分:水冷式发动机水冷式发动机风冷式发动机风冷式发动机按是否装增压装置分:按是否装增压装置分:增压发动机增压发动机非增压发动机(自然吸气发动机)非增压发动机(自然吸气发动机)按每缸气门数分:按每缸气门数分:二气门发动机二气门发动机多气门发动机多气门发动机活塞由上止点到下止点所扫过的气缸容积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,气缸直径,cm.S:活塞冲程,活塞冲程,cm.)4、气缸排量(气缸工作容积):气缸排量(气缸工作容积):5、发动机排量:发动机排量:VL=V
5、h(-气缸数气缸数)活塞在上止点位置活塞在上止点位置活塞在下止点位置活塞在下止点位置6、燃烧室容积、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:气缸总容积:Va=Vc+Vh8、压缩比:压缩比:第四节第四节四冲程发动机工作原理四冲程发动机工作原理一、一、气气缸缸总总容容积积1、上止点:、上止点:活塞顶部离曲轴中心最远处。活塞顶部离曲轴中心最远处。2、下止点:、下止点:活塞顶部离曲轴中心最近处。活塞顶部离曲轴中心最近处。3、活塞冲程:、活塞冲程:上、下止点间的距离上、下止点间的距离S。(发动机基本术语)发动机基本术语)汽油机
6、:汽油机:汽油粘度小,蒸发性好,在气缸外部形成汽油粘度小,蒸发性好,在气缸外部形成混合气,自燃温度高于混合气,自燃温度高于380C,外火源点燃。外火源点燃。柴油机:柴油机:柴油粘度大,蒸发性差,在气缸内部形成柴油粘度大,蒸发性差,在气缸内部形成混合气,自燃度为混合气,自燃度为250C左右,左右,压缩自燃。压缩自燃。汽油机又称汽油机又称点燃式发动机。点燃式发动机。柴油机又称柴油机又称压燃式发动机。压燃式发动机。二、可燃混合气的形成及发火方式:二、可燃混合气的形成及发火方式:三、四冲程(汽油机,柴油机)的工作原理三、四冲程(汽油机,柴油机)的工作原理1、进气行程:、进气行程:柴油机:新鲜空气。柴油
7、机:新鲜空气。汽油机汽油机:汽油与空气的混合物。:汽油与空气的混合物。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。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。活塞由上活塞由上下下被吸入气缸。被吸入气缸。终了压力:终了压力:“汽汽”0.750.90温度:温度:100130C(个大气压)个大气压)“柴柴”0.800.956080C由于进气有阻力,进气终了的压力略小于大气压力。由于进气有阻力,进气终了的压力略小于大气压力。由于上一循环留在气缸中的高温残余废气与新鲜气体混合,由于上一循环留在气缸中的高温残余废气与新鲜气体混合,所以进气终了气体温度所以进气终了气体
8、温度。进开进开排关排关V,P气缸内产生真空度气缸内产生真空度新鲜空气新鲜空气(柴油机)(柴油机)汽油与空气的混合气汽油与空气的混合气(汽油机)(汽油机)进入气缸的是进入气缸的是2、压压缩缩行行程程:为为使使混混合合气气体体能能迅迅速速燃燃烧烧,产产生生较较大大的的压压力力,使使发发动动机机发发出出较大的功率,必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩,使之较大的功率,必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩,使之V,T。“汽汽”压缩接近终了,可燃混合气体由火花塞压缩接近终了,可燃混合气体由火花塞活塞由下活塞由下上上电极发出的电火花点燃。电极发出的电火花点燃。“柴柴”压缩接近终了,由喷油泵把柴油提高压缩接近终了,
9、由喷油泵把柴油提高至上百个大气压以上使之雾化,再送至喷至上百个大气压以上使之雾化,再送至喷油器,由喷油器把雾状柴油喷入气缸,使油器,由喷油器把雾状柴油喷入气缸,使与压缩后的高温空气混合,达自然温度时,与压缩后的高温空气混合,达自然温度时,便自行发燃烧。便自行发燃烧。压缩比压缩比:=Va/Vc=1+Vh/Vc是发动机重要的结构参数。是发动机重要的结构参数。越越大大,压压缩缩终终了了的的P、T越越高高,燃燃烧烧越越快快,膨膨胀胀作作功功愈愈充充分分。从从而而使使发发动动机机的的动动力力性性、经经济济性性提提高高。但但过过高高,对对汽汽油油机机来来说说,会会引引起起T过过高高而而造造成成两两种不正常
10、燃烧即:种不正常燃烧即:进关进关排关排关VP,T终了终了P、T:“汽汽”612;300400C“柴柴”3545;500700C爆燃:爆燃:由于由于过大过大P、T过高,远离火焰中心的可燃混合气在火焰尚未过高,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。爆燃时,火焰以到达就自行发火燃烧的一种不正常燃烧。爆燃时,火焰以15002000m/s的的速度向外传播,速度向外传播,P、T极剧增加,形成压力波,撞击燃烧室壁,发出尖锐的极剧增加,形成压力波,撞击燃烧室壁,发出尖锐的敲缸声。同时,引起发动机过热功率敲缸声。同时,引起发动机过热功率,气门、火花塞等部件被燃坏。,气门、火花塞等
11、部件被燃坏。表面点火:表面点火:由于由于过大过大P、T过高,在电火花之前可燃混合气就被燃过高,在电火花之前可燃混合气就被燃烧室炽热的表面点燃的另一种不正常燃烧。表面点火发生时,伴有沉闷的烧室炽热的表面点燃的另一种不正常燃烧。表面点火发生时,伴有沉闷的敲缸声,产生的高压使发动机负荷敲缸声,产生的高压使发动机负荷,寿命,寿命。现代汽油机的压缩比一般为现代汽油机的压缩比一般为=69(个别轿车可达个别轿车可达911)。)。柴油机靠压缩自燃,所以压缩比设计等较高柴油机靠压缩自燃,所以压缩比设计等较高=1622。具有较好的具有较好的经济性。但高的压缩比带来高的压缩压力、燃烧压力,使柴油机各部经济性。但高的
12、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、柴油机的尺寸、重量指标不如汽油机。重量指标不如汽油机。*进关进关曲轴强制曲轴强制排关排关旋转作功旋转作功3、作功行程:、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。急剧升高。最高压力:最高压力:“汽汽”3050温度:温度:1900-2500C“柴柴”60-901700-2200C高温高压气体推动活塞由上高温高压气体推动活塞由上下下热能热能机械能机械能4、排气行程:、排
13、气行程:可燃混合气燃烧后变成废气,为了进行下一可燃混合气燃烧后变成废气,为了进行下一循环,必须把废气排气过程。循环,必须把废气排气过程。活塞由下活塞由下上上废气经排气门排出气缸废气经排气门排出气缸进关进关排开排开终了压力:终了压力:“汽汽”3-5温度:温度:1000-1300C终了压力:终了压力:“汽汽”1.05-1.25温度:温度:600-900C“柴柴”1.05-1.25500-700C。“柴柴”2-4800-1000C四四冲冲程程发发动动机机经经过过进进气气、压压缩缩、作作功功、排排气气四四个个冲冲程程完完成成一一个个工工作作循循环环。此此期期间间,活活塞塞在在上上、下下止止点点间间往往
14、复复移移动动了了四个行程,曲轴旋转了两周。四个行程,曲轴旋转了两周。进进 气气 终终 了了 P:“汽汽”0.750.90(个大气压)个大气压)“柴柴”0.800.95压缩终了压缩终了P:“汽汽”612“柴柴”3545燃烧时的最高燃烧时的最高P:“汽汽”3050“柴柴”60-90作功终了作功终了P:“汽汽”3-5“柴柴”2-4排气终了排气终了P:“汽汽”1.05-1.25“柴柴”1.05-1.255、示示功功图图:表表示示发发动动机机在在工工作作过过程程中中,其其P、V的的变变化化情情况况,曲曲线线包包围的面积即为发动机的指示功。围的面积即为发动机的指示功。*VPP0进进气气终终了了P:“汽汽”
15、0.750.90 (个个大大气气压压)“柴柴”0.800.95“汽汽”612“柴柴”3545燃烧时的最高燃烧时的最高P:“汽汽”3050“柴柴”60-90作功终了作功终了P:“汽汽”3-5“柴柴”2-4排排气气终终了了P:P0P0P0P0“汽汽”1.05-1.25“柴柴”1.05-1.25压缩终了压缩终了P:汽油机:汽油机:(优点)(优点)较小,体积小,重量轻,转速较高,动力性好。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。车(客车、货车)、军用越野车。(缺点)(
16、缺点)燃料经济差,排污大(燃料经济差,排污大(HC、N0 x、CO)柴油机:柴油机:(优点)(优点)较大,燃料燃烧完全,经济性好。较大,燃料燃烧完全,经济性好。(缺点)(缺点)由于由于较大较大P、T较高,所以体积大、重量大,转速较高,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)。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)。常用于中、重型货车。(对经济性要求高,动力性要求较低)。同排量的单缸与多缸发动机优缺点比较:同排量的单缸与多缸发动机优缺点比较:单缸:单缸:结构简单、重量轻。运转不平稳、冲击振动
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- 汽车发动机 工作 原理 总体 构造
