第一章发动机工作原理及总体构造.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章 发动机的工作原理和总体构造,本讲主要内容：,1.,发动机分类,2.,发动机工作原理与基本术语,3.,发动机总体构造,4.,发动机速度特性和负荷,5.,发动机动力性指标和经济性指标,6.,内燃机产品名称和型号编制规定,1.1,发动机的分类,水冷发动机,风冷发动机,按一个工作循,环期间活塞往,复行程数,按,冷却方式,按着火方式,四冲程发动机,二冲程发动机,汽油发动机,柴油发动机,气体燃料发动机,点燃式,压燃式,化油器式发动机,直接喷射式发动机发动机,按进气状态,增压发动机,非增压发动机,按所用燃料,按活塞运动方式,往复活塞式,旋转活塞式,按气缸数及布置分类,单缸,多缸,单缸发动机结构示意图,1.2,四冲程发动机,工作原理,一、内燃机的基本名词术语,1,、上止点（下止点）,定义：,活塞顶离曲轴旋转中心最远（近,),处。即活塞的最高（低）位置。,2,、活塞冲程,S,定义：,活塞上、下止点之间的距离。,若曲柄半径为,R,，则：,S,2R,3,、气缸工作容积（气缸排量）,Vs,定义：,活塞从上止点到下止点所扫过的容积。,定义式：,Vs=,（,/4,）,D,2,S,常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构参数之一。,4,、发动机排量（发动机工作容积）,VL,定义：,发动机各气缸工作容积的总和。,定义式：,VL,Vs*i,i:,发动机气缸数。,5,、燃烧室容积,Vc,定义：,活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积,。,6,、,气缸总容积,Va,定义：,活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。,定义式：,Va,Vs,Vc,一、四冲程汽油机的工作原理,1,、进气行程,2,、压缩行程,3,、作功行程,4,、排气行程,单缸四冲程汽油机的工作过程,进气行程,排气门关闭,进气门开启,活塞,温度,370440 K,，,压力,7,590,kPa,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,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。,进气门关闭,排气门关闭,活塞,压缩比：,=,Va/Vc,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,温度,600800K,，,压力,6001500,kPa,压缩行程,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之比称为压缩比。用,表示。,=,Va/Vc,现代化油器式发动机压缩比一般为,6,9(,轿车有的达,9,11),。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为,8.2,。,压缩比过大的不良后果,名称,成因,现象,后果,爆燃,由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。,火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。,还会引起发动机过热，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。,表面点火,由于燃烧室内炽热表面与炽热处,(,如排气门头，火花塞电极，积炭处,),点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。,伴有强烈的较沉闷敲击声。,产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。,作功行程,进气门关闭,排气门关闭,活塞,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,瞬时最高：温度,22002800,K,，,压力,3,5MPa,作功终了：温度,15001700,K,，,压力,300500,kPa,排气行程,进气门关闭,排气门打开,活塞,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,温度,9001200,K,压力,105125,kPa,残余废气,二、四冲程柴油机的工作原理,喷油器,喷油泵,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,进气门,排气门,纯空气,温,310340K,压力,8595,kPa,温度,7501000K,压力,35,MPa,瞬时：温度,18002200K,压力,69,MPa,温度,700900K,压力,105120,kPa,终,温,10001200K,压力,200500,kPa,思考,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？,共同特点：,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,。,思考,：,四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？,不同点,汽油机,柴油机,汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气,进入气缸的是纯空气,电火花点燃混合气,高温气体加热柴油燃烧,有点火系,无点火系,无喷油器,有喷油器,思考,二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？,理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。,由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。,构造简单，质量较小。,易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。,1.4,内燃机总体构造,1,机体与气缸盖,机体：安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳,缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件,2.,曲柄连杆机构,：,内燃机的主要运动件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮等组成。活塞的往复运动,曲轴的旋转运动。,3.,配气机构：,定时开启、关闭气门。由气门组、传动组、驱动组等组成。,4.,供给系：,包括燃油供给系，进、排气系统。燃油供给系主要部件化油器（汽油机）及喷油泵、喷油器（柴油机）。进、排气系统主要部件：空气滤清器、进排气管和消声器等。,5.,点火系：,混合气由火花塞来点燃。由火花塞、点火线圈、断电器、分电器等组成。,6.,冷却系：,对高温零部件进行冷却。由水泵、风扇、散热器等组成。分水冷和风冷,.,7.,润滑系：,向高速运动的摩擦副供给润滑油，以减轻磨损。,8.,起动装置：,内燃机借助于外力，使之着火达到自行运转状态。,桑塔纳发动机结构示意图,桑,塔纳发动机冷却系示意图,桑,塔纳发动机润滑系示意图,1.5,主要性能指标,发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准,.,1.5.1,动力性指标,概念：指内燃机对外作功能力的指标,（,1,）有效转矩,T,tq,曲轴传给汽车传动系的转动力矩。单位：,Nm,（,2,）有效功率,Pe,发动机曲轴的输出功率,Pe,=,T,tq,（,2n/60,）,10,-3,（,KW,）,=T,tq,n/9550(KW),式中：,T,tq,有效转矩，单位为,Nm,n,曲轴转速，单位为,r/min,（,3,）曲轴转速,指曲轴每分钟的转数，通常用,n,表示，单位为,r/min,。,在标定功率时的转速为标定转速,1.5.2,经济性指标,是指内燃机的生产成本、运转中的消耗以及修理费用等各项指标。通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能,（,1,）有效燃油消耗率,be,发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量,be=,（,B/,Pe,）,10,3,（,g/KWh,）,式中：,B,每小时的燃油消耗量，,kg/h,Pe,有效功率，,kW,1.5.3,运转性能指标,（,1,）有害排放物,对汽油机，主要是废气中的,CO,和,HC,的量,对柴油机，主要是废气中的,NOx,和颗粒的排放量,（,2,）发动机的噪声,是汽车噪声的主要来源，约占城市噪声的,75%,(3),起动性能,1.5.4,强化指标,（,1,）平均有效压力,是作用在活塞顶上的一个假想的、不变的压力，在这个压力推动下，活塞由上止点移动到下止点所做的功。,（,2,）活塞平均速度,在标定转速下，曲轴每转一转的两个形成活塞速度的平均值,（,3,）升功率,每升发动机工作容积所发出的有效功率,1.5.5,发动机的特性,发动机特性的概念：内燃机的主要性能指标随工况而变化的关系称为内燃机特性。若这种关系以曲线的形式表示，称为内燃机特性曲线。,1,速度特性,概念：指发动机的主要性能指标有效转矩,T,tq,、有效功率,Pe,、燃油消耗率,be,随其转速变化而变化的关系。包括发动机外特性和发动机部分特性,（,1,）发动机外特性,指节气门全开时的速度特性。发动机的外特性表示了发动机所具有最高动力性能,2,发动机负荷,概念：发动机在某一转速发出的有效功率与相同转速下所发出的最大有效功率的比值，以百分数表示,.,负荷与功率是两个不同的概念（负荷：发动机在某一转速下实际发出的功率与可能的最大功率之比,),1.6,内燃机产品名称和型号编制规则,国家标准（,GB725-91,）：,1.,内燃机产品名称按所采用的燃料命名,2.,内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。,3.,型号由,4,部分组成：,范例,165F,、,YZ6102Q,、,12VE230ZC,Z,要求指出：缸数、冲程数、缸径、冷却方式、用途等,1.,了解内燃机分类。,本章思考题,4.P40,思考题,1-1,、,1-4,。,2.,掌握内燃机基本述语。,上止点、下止点、曲柄半径、活塞行程气缸工作容积、燃烧室容积、,内燃机排量、压缩比,3.,四冲程汽油机和柴油机工作循环异同点点是什么？,