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文檔簡介

項目二、發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

找一發(fā)動機(jī)圖片定義:將某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器熱力發(fā)動機(jī):將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器,簡稱熱機(jī),如內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)等。①內(nèi)燃機(jī)②外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的特點:熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、便于移動等。分為:活塞式、燃?xì)廨啓C(jī)式一、發(fā)動機(jī)的基本概念兩個機(jī)構(gòu):曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)

五大系統(tǒng):

燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起動系統(tǒng)二、發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造氣缸體(1)水冷發(fā)動機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體;(2)風(fēng)冷發(fā)動機(jī)氣缸體與曲軸箱分別鑄造;(3)氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸,下半部為支承曲軸的曲軸箱,其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動的空間;(4)在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋、冷卻水套和潤滑油道等。曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用:是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,并輸出動力的機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成:進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶(齒)輪等。作用:使可燃混合氣及時充入氣缸,并及時從氣缸排出廢氣。配氣機(jī)構(gòu)燃料供給系統(tǒng)組成:燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器;空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、排氣消聲器等。作用:把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進(jìn)行燃燒,并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。組成:蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點火線圈以及火花塞等;作用:保證按規(guī)定時刻及時點燃?xì)飧字斜粔嚎s的可燃混合氣。點火系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)組成:水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、百葉窗、分水管以及氣缸體和氣缸蓋內(nèi)鑄出的水套等。功用:把受熱機(jī)件的熱量散發(fā)到大氣中,以保證發(fā)動機(jī)正常工作。水泵節(jié)溫器風(fēng)扇散熱器蓋水溫表水套分水管放水閥百葉窗散熱器風(fēng)扇水泵潤滑系統(tǒng)功用:減少相對運(yùn)動的零件之間的摩擦阻力、減輕機(jī)件的磨損、并部分地冷卻摩擦零件、清洗摩擦表面。組成:機(jī)油泵、機(jī)油集濾器、限壓閥、潤滑油道、機(jī)油濾清器等。起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)包括起動電機(jī)及其附屬裝置。其作用是使靜止的發(fā)動機(jī)起動并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)。1.按活塞運(yùn)動方式2.按燃料分類

3.按著火方式分類4.按冷卻方式分類

5.按工作循環(huán)沖程數(shù)

6.按缸數(shù)與排列分類

7.按發(fā)動機(jī)進(jìn)氣形式

三、發(fā)動機(jī)的分類1.按活塞運(yùn)動方式三、發(fā)動機(jī)的分類汽油發(fā)動機(jī)柴油發(fā)動機(jī)氣體燃料發(fā)動機(jī)雙燃料發(fā)動機(jī)2.按燃料種類三、發(fā)動機(jī)的分類3.按點燃方式三、發(fā)動機(jī)的分類4.按冷卻方式三、發(fā)動機(jī)的分類5.按工作行程三、發(fā)動機(jī)的分類6.按缸數(shù)和排列單缸多缸:雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等。單列式雙列式:V形、對置式對置式三、發(fā)動機(jī)的分類7.按進(jìn)氣狀態(tài)三、發(fā)動機(jī)的分類四、發(fā)動機(jī)型號編制規(guī)則1、工作循環(huán)(WorkingCycle)

2、上、下止點(TopDeadCenter、BottomDeadCenter)

3、活塞行程

(pistontravel)4、曲柄半徑5、氣缸工作容積(Volume)

6、發(fā)動機(jī)排量(Displacement)五、發(fā)動機(jī)的常用術(shù)語7、燃燒室容積

8、氣缸總?cè)莘e

9、壓縮比(Compressionratio)

10、工況

11、負(fù)荷率負(fù)荷率其實是個在某特定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下,扭矩的百分比相對概念,它的嚴(yán)格定義為是指同發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下,部分節(jié)氣門下發(fā)出的扭矩與節(jié)氣門全開時發(fā)出的最大扭矩之比值。對于汽油機(jī)來講,一個通俗的表達(dá)為,某個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下,部分節(jié)氣門開度下的進(jìn)氣量與節(jié)氣門全開時的進(jìn)氣量也可以代表負(fù)荷率。原因在于汽油燃燒系統(tǒng)一般的看作是空燃比為1的均質(zhì)燃燒系統(tǒng),其扭矩輸出模式為進(jìn)氣充量量調(diào)節(jié)”。Toyota或Honda等日企更傾向于使用進(jìn)氣量表達(dá)負(fù)荷率。而歐美更多采用扭矩表達(dá)負(fù)荷率。節(jié)氣門開度與扭矩不呈線性關(guān)系,并不能準(zhǔn)確表達(dá)負(fù)荷率的概念。但仍有部分公司在開發(fā)試驗中沿用這個概念,比如PSA及國內(nèi)些企業(yè)。對于柴油機(jī)來講,其燃燒系統(tǒng)工作原理是質(zhì)調(diào)”即在額定轉(zhuǎn)速以下,噴油量與扭矩輸出呈線性關(guān)系。因此某轉(zhuǎn)速下,部分油門開度下的噴油量與全油門時噴油量之比可以準(zhǔn)確表達(dá)負(fù)荷率的概念。但有個例外,如果轉(zhuǎn)速超出額定轉(zhuǎn)速,進(jìn)入超轉(zhuǎn)速區(qū)域(如在高怠速時),噴入燃燒室的油全部用來克服發(fā)動機(jī)的摩攛功,對外輸入扭矩為零。這個時刻,發(fā)動機(jī)就沒有負(fù)荷。六、四沖程發(fā)動機(jī)工作原理進(jìn)氣行程(Intake)

進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞從上止點向下止點運(yùn)動。

空氣和汽油的混合物被吸入氣缸,在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。

進(jìn)氣終了時,氣缸內(nèi)氣體壓力約為0.08~0.09MPa,溫度達(dá)到320~400K(46.85—106.85℃)。注:0℃=273.15K(開氏溫標(biāo))四沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)包括四個活塞行程:進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣1、四沖程汽油機(jī)的工作原理示功圖:表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門開啟活塞大氣壓力線PVra示功圖上止點下止點進(jìn)氣行程(Intake)壓縮行程(Compression)

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞從下止點向上止點運(yùn)動;氣缸容積逐漸變小,氣缸內(nèi)混合氣被壓縮,其壓力和溫度同時升高。

壓縮終了時,混合氣壓力可達(dá)0.8~1.5MPa,溫度可達(dá)600~750K。

采用大壓縮比,可提高壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度,從而加快燃燒速度,提高發(fā)動機(jī)熱效率。但太大容易引起“爆震”和“表面點火”,通常ε=6~11

進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞壓縮比:ε=Va/VcPVra示功圖大氣壓力線c上止點下止點溫度600~800K,壓力600~1500kPa壓縮行程作功行程(Power/Expansion)

進(jìn)排氣門仍然關(guān)閉。

壓縮行程結(jié)束時,點燃可燃混合氣,火焰迅速傳遍整個燃燒室,并放出大量熱能;燃燒氣體體積膨脹,壓力、溫度升高;氣體壓力推動活塞從上止點運(yùn)動到下止點,并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)作功。

燃燒最高壓力可達(dá)3~6.5MPa,最高溫度可達(dá)2200~2800K。作功終了時,氣體壓力降低到0.35~0.5MPa,氣體溫度降低到1200~1700K。進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點瞬時最高:溫度2200~2800K,壓力3~5MPa

作功終了:溫度1200~1700K,壓力300~500kPa

作功行程排氣行程(Exhaust)

進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門開啟;活塞從下止點向上止點運(yùn)動。

膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動下,經(jīng)排氣門排出氣缸。

排氣行程結(jié)束后,殘留在燃燒室內(nèi)的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為0.105~0.12MPa,溫度約為900~1100K。進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點溫度900~1200K壓力105~125kPa殘余廢氣排氣行程四沖程發(fā)動機(jī)工作原理進(jìn)氣壓縮作功排氣2、四沖程柴油機(jī)的工作原理進(jìn)氣行程(Intake)

進(jìn)入氣缸的是純凈的空氣。

因進(jìn)氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門,進(jìn)氣阻力小,且殘余廢氣溫度較低,故同汽油機(jī)相比,進(jìn)氣終了時缸內(nèi)氣體壓力略高,約為0.085~0.095Ma,而溫度略低,約為310~340K。壓縮行程(Compression)

柴油機(jī)的壓縮比大(一般為16~22),壓縮終了時缸內(nèi)氣體壓力約為3~5MPa,溫度約為750~1000K,都比汽油機(jī)的高。

壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。作功行程(Power/Expansion)

壓縮行程結(jié)束時,噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時,缸內(nèi)溫度高于柴油自燃溫度,柴油自行著火燃燒。

燃燒氣體最高壓力6~9MPa,最高溫度也可高達(dá)1800~2500K。

作功終了時,氣體壓力約為0.2~0.5MPa,溫度約為1000~1200K。排氣行程(Exhaust)

排氣終了時,缸內(nèi)殘余廢氣壓力約為0.105~0.12MPa,氣體溫度約為700~900K。汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較:P15-P161.每完成一個工作循環(huán),曲軸轉(zhuǎn)兩周,每一行程曲軸轉(zhuǎn)過180度。2.四個行程中,僅有做功行程產(chǎn)生動力,其余三個行程為做功的輔助行程,都要消耗一定能量。3.第一個循環(huán)須靠外力驅(qū)動曲軸完成進(jìn)氣和壓縮行程,做功行程開始后,循環(huán)可持續(xù)進(jìn)行。4.可燃混合氣的形成位置不同。5.汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、易起動、噪音低等,多用于轎車;6.柴油機(jī)壓縮比大,經(jīng)濟(jì)性好,多用于5t以上的貨車等;七、二沖程發(fā)動機(jī)工作原理兩個活塞行程內(nèi),即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成一個工作循環(huán)。第一沖程第二沖程第一沖程:活塞由下止點向上止點運(yùn)動,掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入氣缸,與此同時將氣缸內(nèi)的燃燒廢氣經(jīng)排氣門清掃出氣缸,并且實現(xiàn)對新鮮空氣的壓縮。第二沖程:活塞由

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