《汽车发动机原理》PPT课件.ppt

第一章 发动机的工作原理和总体构造,找一发动机图片,定义：将某一种形式的能量转化为机械能的机器 热力发动机：将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的机器，简称热机，如内燃机和外燃机等。 内燃机 外燃机 内燃机的特点：热效率高、体积小、质量小、便于移动等。,第一节 发动机的基本概念,插入内燃机和外燃机的图片,活塞式内燃机,燃气轮机内燃机,往复活塞式,旋转活塞式,一、发动机的分类 1按燃料分类 2按着火方式分类 压燃式和点燃式 3按工作循环冲程数分类：四冲程和二冲程 4缸数与排列分类：单缸和多缸 5冷却方式分类：液体冷却和气体冷却 6. 按发动机进气形式分为：增压式和非增压式发动机 二、发动机型号编制规则,汽油发动机 柴油发动机 压缩天然气发动机 液化石油气发动机 双燃料发动机,活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。,二、发动机型号编制规则,结构特征符号 无符号: 水冷 F: 风冷 N: 凝气冷却 S: 十字头式 Dz: 可倒转 Z: 增压 ZL: 增压中冷,1、工作循环(Working Cycle): 2、上、下止点 3、活塞行程 4、气缸工作容积(Volume) 5、发动机排量(Displacement),三、发动机的常用术语,6、燃烧室容积 7、气缸总容积 8、压缩比(Compression ratio) 9、工况 10、负荷率,四、发动机主要性能指标 1、动力性能指标包括 有效转矩Te，有效功率Pe ，平均有效压力pme, 曲轴转速n 有效转矩Te 有效功率Pe,式中：Te有效转矩，Nm； n曲轴转速，r/min。,平均有效压力pme 曲轴转速n,有效热效率: 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率，记作 e。,2、经济性能指标包括 有效燃油消耗率ge：单位时间内单位有效功的燃油消耗量，通常用ge表示，其单位为g/kWh,3、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般包括升功率和强化系数等。,4、紧凑性指标 用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。 比容积 比质量,5、环境性能指标 排放：有害气体CO、HC、NOx、颗粒物PM 噪音 温室气体： 二氧化碳CO2等 起动性能,6、可靠性指标 表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。 7、耐久性指标 指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。,1、速度特性曲线 性能指标随发动机曲轴转速变化的关系称为发动机的速度特性曲线。,五、 发动机特性曲线,发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况 (负荷、转速)变化而变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。,发动机负荷率： 外特性： 部分速度特性：,2、发动机工作状况,通常用功率和曲轴转速来表示。,第二节 四冲程发动机工作原理,进气行程（Intake） 进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。 空气和汽油的混合物被吸入气缸，在气缸内进一步混合形成可燃混合气。 进气终了时，气缸内气体压力约为0.080.09 MPa，温度达到320400 K。,四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程：进气、压缩、做功和排气,一、四冲程汽油机的工作原理,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,排气门关闭,进气门开启,活塞,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,进气行程（Intake）,压缩行程（Compression） 进气门和排气门都关闭，活塞从下止点向上止点运动; 气缸容积逐渐变小，气缸内混合气被压缩，其压力和温度同时升高。 压缩终了时，混合气压力可达0.81.5 MPa，温度可达600750 K。 采用大压缩比，可提高压缩终了时气缸内的压力和温度，从而加快燃烧速度，提高发动机热效率。但太大容易引起“爆震”和“表面点火”，通常=611,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,作功行程（Power/Expansion） 进排气门仍然关闭。 压缩行程结束时，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，并放出大量热能；燃烧气体体积膨胀，压力、温度升高；气体压力推动活塞从上止点运动到下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。 燃烧最高压力可达36.5 MPa，最高温度可达22002800 K。作功终了时，气体压力降低到0.350.5 MPa，气体温度降低到12001700 K。,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35MPa,作功终了：温度12001700 K， 压力300500 kPa,作功行程,排气行程（Exhaust） 进气门关闭，排气门开启；活塞从下止点向上止点运动。 膨胀过后的废气在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸。 排气行程结束后，残留在燃烧室内的少量废气称为残余废气。残余废气压力约为0.1050.12 MPa，温度约为9001100 K。,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,排气行程,四冲程发动机工作原理,进气,压缩,作功,排气,二、四冲程柴油机的工作原理,进气行程（Intake） 进入气缸的是纯净的空气。 因进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，故同汽油机相比，进气终了时缸内气体压力略高，约为0.0850.095 Ma，而温度略低，约为310340 K。,压缩行程（Compression） 柴油机的压缩比大(一般为1622)，压缩终了时缸内气体压力约为35 MPa，温度约为7501000 K，都比汽油机的高。 压缩终了温度超过柴油的自燃温度。,作功行程（Power/Expansion） 压缩行程结束时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室。此时，缸内温度高于柴油自燃温度，柴油自行着火燃烧。 燃烧气体最高压力69 MPa，最高温度也可高达18002500 K。 作功终了时，气体压力约为0.20.5 MPa，温度约为10001200 K。,排气行程（Exhaust） 排气终了时，缸内残余废气压力约为0.1050.12 MPa，气体温度约为700900 K。,说明：汽油机转速高、质量小、易起动、噪音低等，多用于轿车； 柴油机压缩比大，经济性好，多用于5t以上的货车等； 四个行程中，仅有一个作功行程，故不采取其它措施的情况下发动机运转不稳定； 多缸发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的。,第三节 二冲程发动机工作原理,两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成一个工作循环。,第一冲程,第二冲程,第一冲程：活塞由下止点向上止点运动，扫气泵将新鲜空气通过扫气道压入气缸，与此同时将气缸内的燃烧废气经排气门清扫出气缸，并且实现对新鲜空气的压缩。,第二冲程：活塞由上止点向下止点运动，喷油器向气缸内喷油，同时柴油与气缸内的高压空气混合并且进行燃烧，推动活塞做功，在做功终了的瞬间，排气门打开。,三、发动机的基本构造 机体组：包括气缸体、气缸盖及油底壳等。 机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷却系和润滑系的组成部分 两个机构：曲柄连杆机构、配气机构 利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。 利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。 利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。 五大系统： 供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、 起动系统,第四节 发动机的总体构造,2. 气缸体的特点 （1）水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体； （2）风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸造; （3）气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间； （4）在气缸体内部铸有许多加强筋、冷却水套和润滑油道等。,曲柄连杆机构：包括活塞、连杆、带有飞轮的曲轴等。 作用：是将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，并输出动力的机构,组成：进气门、排气门、摇臂、气门间隙调节器、凸轮轴以及凸轮轴定时带（齿）轮等。 作用：使可燃混合气及时充入气缸，并及时从气缸排出废气。,配气机构,供给系统,组成：燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器；空气滤清器、进气管、排气管、排气消声器等。 作用：把燃油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸进行燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。,组成：蓄电池、发电机、分电器、点火线圈以及火花塞等； 作用：保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的可燃混合气。,点火系统,冷却系统,组成：水泵、散热器、风扇、节温器、百叶窗、分水管以及气缸体和气缸盖内铸出的水套等。 功用：把受热机件的热量散发到大气中，以保证发动机正常工作。,润滑系统,功用：减少相对运动的零件之间的摩擦阻力、减轻机件的磨损、并部分地冷却摩擦零件、清洗摩擦表面。,组成：机油泵、机油集滤器、限压阀、润滑油道、机油滤清器等。,起