內燃機原理和構造ppt課件.ppt

1、內燃機原理和構造,X X,1,2,內燃機,內燃機簡介 柴油機工作原理 柴油機的幾大機構和系統(tǒng),3,內燃機簡介,什么是內燃機? 內燃機是一種動力機械，它是通過使燃料在機器內部燃燒，并將其放出的熱能直接轉換為動力的熱力發(fā)動機。 廣義上的內燃機不僅包括往復活塞式內燃機、也包括旋轉葉輪式的燃氣輪機、噴氣式發(fā)動機等，但通常所說的內燃機是指活塞式內燃機?；钊絻热紮C以往復活塞式最為普遍?；钊絻热紮C將燃料和空氣混合，在其氣缸內燃燒，釋放出的熱能使氣缸內產(chǎn)生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞作功，再通過曲柄連桿機構或其他機構將機械功輸出，驅動從動機械工作。,4,內燃機的分類,按所用燃料分：汽油機，柴油機，天然

2、氣, 酒精 按缸內著火方式分：壓燃式，點燃式 按沖程數(shù)分：四沖程，兩沖程 按冷卻方式分：液體，空氣 按缸數(shù)目分:單缸，多缸（2。3。4。5。） 按轉速分：低速（1000r/min） 按增壓程度分：非增壓（自然吸氣），增壓（低。中，高，超高） 按氣缸排列分：立式。臥式。直列式。V型。,5,內燃機基本術語,上下支點.swf,6,內燃機基本術語,排量活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量，如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。 壓縮比定義為氣缸總容積和燃燒室之比 沖程-活塞上行或下行一次,7,柴油機工作原理,柴油機的工作是由進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個過程來完

3、成的，這四個過程構成了一個工作循環(huán)?；钊咚膫€過程才能完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為四沖程柴油機?，F(xiàn)對照下面的動畫了說明它的工作理原。 四沖程循環(huán).swf,8,二沖程柴油工作原理,如果在兩個沖程里完成進氣、壓縮、做功、排氣這些循環(huán)動作，就叫二沖程，相應的內燃機叫二沖程內燃機.,9,柴油機工作原理,第一沖程進氣，它的任務是使氣缸內充滿新鮮空氣。當進氣沖程開始時，活塞位于上止點，氣缸內的燃燒室中還留有一些廢氣。當曲軸旋轉時，連桿使活塞由上止點向下止點移動，同時，利用與曲軸相聯(lián)的傳動機構使進氣閥打開。隨著活塞的向下運動，氣缸內活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內的空氣壓力低于進氣管內的壓力，因此外面空氣

4、就不斷地充入氣缸。當活塞向下運動接近下止點時，沖進氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來提高充氣量，進氣閥在活塞過了下止點以后才關閉。雖然此時活塞上行，但由于氣流的慣性，氣體仍能充人氣缸。,10,柴油機工作原理,二.壓縮沖程第二沖程壓縮。壓縮時活塞從下止點到上止點運動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當活塞上行，進氣閥關閉以后，氣缸內的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷縮小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點的壓力和溫度與空氣的壓縮程度有關，即與壓縮比有關，一般壓縮終點的壓力和溫度為：Pc48MPa,Tc475675C

5、。柴油的自燃溫度約為270290C，壓縮終點的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒。噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學變化之后才發(fā)火，這段時間大約有0.0010.005秒，稱為發(fā)火延遲期。因此，要在曲柄轉至上止點前1035曲柄轉角時開始將霧化的燃料噴入氣缸，并使曲柄在上止點后510時，在燃燒室內達到最高燃燒壓力，迫使活塞向下運動。,11,柴油機工作原理,三.燃燒膨脹沖程第三沖程燃燒膨脹。在這個沖程開始時，大部分噴入燃燒室內的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，最高壓力和溫度為:615MPa,15001900C，活塞在高

6、溫高壓氣體作用下向下運動，并通過連桿使曲軸轉動，對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點，排氣閥打開時結束。,12,柴油機工作原理,四.排氣沖程第四沖程排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進氣作準備。當工作沖程活塞運動到下止點附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點向上止點運動，并把廢氣排出氣缸外。由于排氣系統(tǒng)存在著阻力，所以在排氣沖程開始時，氣缸內的氣體壓力比大氣壓力高0.0250.035MPa，其溫度Tb725925K。為了減少排氣時活塞運動的阻力，排氣閥在下止點

7、前就打開了。排氣閥一打開，具有一定壓力的氣體就立即沖出缸外，缸內壓力迅速下降，這樣當活塞向上運動時，氣缸內的廢氣依靠活塞上行排出去。為了利用排氣時的氣流慣性使廢氣排出得干凈，排氣閥在上止點以后才關閉。,13,柴油機工作原理,由于進、排氣閥都是早開晚關的；所以在排氣沖程之末和進氣沖程之初，活塞處于上止點附近時，有一段時間進、排氣閥同時開起，這段時間用曲軸轉角來表示，稱為氣閥重迭角。,14,柴油機工作原理,進氣門早開：增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量。 進氣門晚關：延長了進氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進氣量。 排氣門早開：借助氣缸內的高壓自行排氣，大大減小

8、了排氣阻力，使排氣干凈。 排氣門晚關：延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈。,15,柴油機的幾大機構和系統(tǒng),二大機構 1. 曲柄連桿機構、 2. 配氣機構； 四大系統(tǒng) 1. 燃料供給系、 2. 冷卻系、 3. 潤滑系 、 4. 起動系,16,1. 曲柄連桿機構,組成曲柄連桿機構的主要零件可以分為三組：機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。 機體組:氣缸體 ,曲軸箱,氣缸蓋 . 活塞連桿組:活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦 曲軸飛輪組: 曲軸、飛輪和一些附件組成 活塞連桿組拆裝工藝.swf,17,1. 曲柄連桿機構,功用曲柄連桿機構是內燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉換的傳動機構

9、，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構在作功行程中把活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動，對外輸出動力，而在其他三個行程中，即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉運動轉變成活塞的往復直線運動?？偟膩碚f曲柄連桿機構是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉變?yōu)闄C械能。,18,1. 曲柄連桿機構,工作條件發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉速度又很高，活塞往復運動的線速度相當大，同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構還受到化學腐蝕作用，并且潤滑困難?？梢?，曲柄連桿機構的工作條件相當惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學腐蝕作用。,19,1.

10、 曲柄連桿機構-活塞連桿組,20,1. 曲柄連桿機構,曲軸飛輪組: 曲軸、飛輪和一些附件組成。,21,1. 曲柄連桿機構,22,2. 配氣機構,、功用 配氣機構是進、排氣管道的控制機構，它按照氣缸的工作順序和工作過程的要求，準時地開閉進、排氣門，向氣缸供給可燃混合氣或新鮮空氣（柴油機）并及時排出廢氣。另外，當進、排氣門關閉時，保證氣缸密封。進氣充分、排氣徹底，四沖程發(fā)動機都采用氣門式配氣機構。,23,2. 配氣機構,配氣機構的組成 氣門組和氣門傳動組 氣門組:氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、鎖片、卡簧。 氣門傳動組:凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂氣門間隙調整螺釘?shù)?,24,2. 配氣機構,氣門組,

11、25,2. 配氣機構,26,2.配氣系統(tǒng),27,2. 配氣機構,28,2. 配氣機構,29,2. 配氣機構,30,2. 配氣機構,氣門間隙(valve clearance) （1）定義：氣門間隙是指氣門完全關閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺柱之間的間隙。 （2） 作用：給熱膨脹留有余地保證氣門密封。不同機型，氣門間隙的大小不同，根據(jù)實驗確定，一般冷態(tài)時 ，排氣門間隙大于進氣門間隙，進氣門間隙約為0.250.3mm，排氣門間隙約為0.30.35mm。 間隙過大：進、排氣門開啟遲后，縮短了進排氣時間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣相位，使發(fā)動機因進氣不足，排氣不凈而功率

12、下降，此外，還使配氣機構零件的撞擊增加，磨損加快。 間隙過?。喊l(fā)動機工作后，零件受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關閉不嚴，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴重積碳或燒壞，甚至氣門撞擊活塞。,31,2. 配氣機構,氣門間隙,32,2. 配氣機構,33,1.柴油機供給系統(tǒng),組成 燃油供給裝置：柴油箱(diesel tank)、輸油泵(fuel supply pump)、柴油濾清器(diesel filter)、噴油泵(fuel injection pump)、噴油器(injector)等。 空氣供給裝置：空氣濾清器(air cleaner)、進氣管(intake pipe)。 混合氣形成裝置：燃

13、燒室(combustion chamber)。 廢氣排出裝置：排氣管(exhaust pipe)、排氣消聲器(muffler),34,1.柴油機供給系統(tǒng),35,1.柴油機供給系統(tǒng),燃燒室 定義：當活塞到達上止點時，氣缸蓋和活塞頂組成的密閉空間稱為燃燒室。,36,1.柴油機供給系統(tǒng),37,1.柴油機供給系統(tǒng),噴油提前角影響：噴油提前角的大小對柴油機影響極大，若其過大，將導致發(fā)動機工作粗暴；過小，最高壓力和熱效率下降，排氣管冒白煙。最佳噴油提前角：即在轉速和供油量一定的條件下，能獲得最大功率及最小燃油消耗率的噴油提前角。供油量越大，轉速越高，則最佳噴油提前角越大；最佳噴油提前角還與發(fā)動機的結構有關

14、,38,1.柴油機供給系統(tǒng),39,1.柴油機供給系統(tǒng),渦輪增壓器 渦輪增壓器是現(xiàn)代增壓發(fā)動機的關鍵部件。它利用發(fā)動機排氣能量的動力，吹動渦輪，帶動共軸的壓氣機輪一起高速旋轉，壓氣機將新鮮空氣壓縮后，供給發(fā)動機工作，從而使發(fā)動機功率大幅度提高，油耗率下降，噪聲和排污減少，有效改善發(fā)動機的動力、經(jīng)濟和環(huán)保性能 渦輪增壓.swf,40,1.柴油機供給系統(tǒng),41,1.柴油機供給系統(tǒng),中冷器 發(fā)動機排出的廢氣的溫度非常高，通過增壓器的熱傳導會提高進氣的溫度。而且，空氣在被壓縮的過程中密度會升高，這必然也會導致空氣溫度的升高，從而影響發(fā)動機的充氣效率。如果想要進一步提高充氣效率，就要降低進氣溫度。有數(shù)據(jù)表

15、明，在相同的空燃比條件下，增壓空氣的溫度每下降 ，發(fā)動機功率就能提高。,42,1.柴油機供給系統(tǒng),43,1.柴油機供給系統(tǒng),44,2. 冷卻系統(tǒng),、作用冷卻系(cooling system)的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作 、分類冷卻系按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷，如果把發(fā)動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機運轉噪音小，目前汽車發(fā)動機上廣泛采用的是水冷系。,45,2. 冷卻系統(tǒng),、組成水冷卻系是以水作為冷卻介

16、質，把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。發(fā)動機上采用的水冷系大都是強制循環(huán)式水冷系,利用水泵強制水在冷卻系中進行循環(huán)流動。它由散熱器(radiator)、水泵(water pump)、風扇(fan)、冷卻水套(water jaket)和溫度調節(jié)裝置等組成。 、水路散熱器內的冷卻水經(jīng)水泵加壓后通過分水管壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內，冷卻水在吸收了機體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出水孔流回散熱器。由于有風扇的強力抽吸，空氣流由前向后高速通過散熱器。因此，受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的過程中，熱量不斷地散發(fā)到大氣中去，冷卻后的水流到散熱器的底部，又被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機的水套中，如此不斷循環(huán)，

17、把熱量不斷地送到大氣中去，使發(fā)動機不斷地得到冷卻。 冷卻系統(tǒng)大小循環(huán).swf,46,2. 冷卻系統(tǒng),47,2. 冷卻系統(tǒng),48,3. 潤滑系統(tǒng),發(fā)動機工作時，各運動零件均以一定的力作用在另一個零件上，并且發(fā)生高速的相對運動，有了相對運動，零件表面必然要產(chǎn)生摩擦，加速磨損。因此，為了減輕磨損，減小摩擦阻力，延長使用壽命，發(fā)動機上都必須有潤滑系（lubrication system ）,49,3. 潤滑系統(tǒng)作用,功用 潤滑作用：潤滑運動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發(fā)動機的功率消耗； 清洗作用：機油在潤滑系內不斷循環(huán)，清洗摩擦表面，帶走磨屑和其它異物；冷卻作用：機油在潤滑系內循環(huán)還可帶走摩擦產(chǎn)

18、生的熱量，起冷卻作用； 密封作用：在運動零件之間形成油膜，提高它們的密封性，有利于防止漏氣或漏油； 防銹蝕作用：在零件表面形成油膜，對零件表面起保護作用，防止腐蝕生銹； 液壓作用：潤滑油還可用作液壓油，如液壓挺柱，起液壓作用； 減震緩沖作用：在運動零件表面形成油膜，吸收沖擊并減小振動，起減震緩沖作用。,50,3. 潤滑系統(tǒng),潤滑方式 由于發(fā)動機各運動零件的工作條件不同，對潤滑強度的要求也就不同，因而要相應地采取不同的潤滑方式。常用的潤滑方式有下列三種形式： 壓力潤滑 ，飛濺潤滑 ，定期潤滑,51,3. 潤滑系統(tǒng),組成潤滑系一般由下列部件組成： 機油泵(oil pump)、機油盤(oil pan)、潤滑油 管(oil pipe) 、潤滑油道（oil gallery)、機油濾清 器(oil filter)、機油散熱器(oil radiator) 、各種閥 (valve)、傳感器(sensor）機油壓力表 （oil gauge) 、溫度表(temperature gauge)。,52,3. 潤滑系統(tǒng),、發(fā)動機潤滑部位及油路發(fā)動機的潤滑部位主要有曲柄連桿機構、配氣機構以及正時齒輪室。油路如圖,53,3. 潤滑系統(tǒng),54,4. 啟動系統(tǒng),啟動方式 轉動曲軸使發(fā)動機起動的方