內(nèi)燃機原理和構(gòu)造ppt課件.ppt

1、內(nèi)燃機原理和構(gòu)造,X X,1,2,內(nèi)燃機,內(nèi)燃機簡介 柴油機工作原理 柴油機的幾大機構(gòu)和系統(tǒng),3,內(nèi)燃機簡介,什么是內(nèi)燃機? 內(nèi)燃機是一種動力機械，它是通過使燃料在機器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機。 廣義上的內(nèi)燃機不僅包括往復(fù)活塞式內(nèi)燃機、也包括旋轉(zhuǎn)葉輪式的燃?xì)廨啓C、噴氣式發(fā)動機等，但通常所說的內(nèi)燃機是指活塞式內(nèi)燃機?；钊絻?nèi)燃機以往復(fù)活塞式最為普遍?；钊絻?nèi)燃機將燃料和空氣混合，在其氣缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。燃?xì)馀蛎浲苿踊钊鞴Γ偻ㄟ^曲柄連桿機構(gòu)或其他機構(gòu)將機械功輸出，驅(qū)動從動機械工作。,4,內(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)燃機基本術(shù)語,上下支點.swf,6,內(nèi)燃機基本術(shù)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?cè)莘e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(gòu)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。現(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(yīng)的內(nèi)燃機叫二沖程內(nèi)燃機.,9,柴油機工作原理,第一沖程進氣，它的任務(wù)是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當(dāng)進氣沖程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)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(gòu)使進氣閥打開。隨著活塞的向下運動，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣

4、就不斷地充入氣缸。當(dāng)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(guān)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(zhǔn)備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當(dāng)活塞上行，進氣閥關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)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(guān)，即與壓縮比有關(guān)，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(xué)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(zhuǎn)至上止點前1035曲柄轉(zhuǎn)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(nèi)達(dá)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(nèi)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(zhuǎn)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(jié)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(zhǔn)備。當(dāng)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(nèi)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(nèi)壓力迅速下降，這樣當(dāng)活塞向上運動時，氣缸內(nèi)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(guān)閉。,13,柴油機工作原理,由于進、排氣閥都是早開晚關(guān)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(zhuǎn)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(guān)：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(nèi)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(guān)：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(gòu)和系統(tǒng),二大機構(gòu) 1. 曲柄連桿機構(gòu)、 2. 配氣機構(gòu)； 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(gòu),組成曲柄連桿機構(gòu)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(gòu),功用曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu)

9、，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構(gòu)在作功行程中把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運動。總的來說曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。,18,1. 曲柄連桿機構(gòu),工作條件發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構(gòu)直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復(fù)運動的線速度相當(dāng)大，同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用，并且潤滑困難。可見，曲柄連桿機構(gòu)的工作條件相當(dāng)惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕作用。,19,1.

10、 曲柄連桿機構(gòu)-活塞連桿組,20,1. 曲柄連桿機構(gòu),曲軸飛輪組: 曲軸、飛輪和一些附件組成。,21,1. 曲柄連桿機構(gòu),22,2. 配氣機構(gòu),、功用 配氣機構(gòu)是進、排氣管道的控制機構(gòu)，它按照氣缸的工作順序和工作過程的要求，準(zhǔn)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(dāng)進、排氣門關(guān)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(gòu)。,23,2. 配氣機構(gòu),配氣機構(gòu)的組成 氣門組和氣門傳動組 氣門組:氣門、氣門座、氣門導(dǎo)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(diào)整螺釘?shù)?,24,2. 配氣機構(gòu),氣門組,

11、25,2. 配氣機構(gòu),26,2.配氣系統(tǒng),27,2. 配氣機構(gòu),28,2. 配氣機構(gòu),29,2. 配氣機構(gòu),30,2. 配氣機構(gòu),氣門間隙(valve clearance) （1）定義：氣門間隙是指氣門完全關(guān)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(gòu)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(guān)閉不嚴(yán)，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴(yán)重積碳或燒壞，甚至氣門撞擊活塞。,31,2. 配氣機構(gòu),氣門間隙,32,2. 配氣機構(gòu),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(dāng)活塞到達(dá)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(dǎo)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)有關(guān)

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(guān)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(zhuǎn)，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(dǎo)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(dǎo)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(zhì)不同可以分為風(fēng)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(fēng)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(zhuǎn)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(zhì)，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(fēng)扇(fan)、冷卻水套(water jaket)和溫度調(diào)節(jié)裝置等組成。 、水路散熱器內(nèi)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(nèi)，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(fēng)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(nèi)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(nèi)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(yīng)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(gòu)、配氣機構(gòu)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(zhuǎn)動曲軸使發(fā)動機起動的方