发动机的工作原理及总体构造.ppt

1,第一章 汽车发动机的工作原理 及总体构造,第一节 发动机分类 第二节 往复活塞式内燃机基本结构及术语 第三节 往复活塞式内燃机工作原理 第四节 发动机的总体构造 第五节 发动机主要性能指标与特性 第六节 内燃机产品名称和型号编制规则,2,发动机的定义,发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器 现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能,3,第一节 发动机分类,热力发动机 内燃机(Internal-combustion Engine) ： 活塞式内燃机、燃气轮机 外燃机：蒸汽机、汽轮机、热气机,4,按活塞运动方式分为 往复活塞式发动机 旋转活塞式发动机,活塞式内燃机,往复活塞式发动机,5,活塞式内燃机,按使用燃料,按点火方式,6,活塞式内燃机,按冷却方式分为 液冷发动机 水冷发动机 油冷发动机 风冷发动机,7,活塞式内燃机,按完成一个工作循环所需行程数 四冲程发动机 二冲程发动机,8,按气缸数,单缸发动机,多缸发动机,9,按气缸排列方式分为：,L型(直列式/单列式)发动机,V型(双列式)发动机,P型(平卧式/对置式)发动机,10,活塞式内燃机,按照进气状态分类 增压发动机 非增压发动机（自然吸气式）,增压式发动机,非增压(自然吸气)式发动机,11,按混合气形成方式,12,活塞式内燃机分类小结,按活塞运动方式分为：往复活塞式发动机旋转活塞式发动机 按工作循环分为：四冲程发动机、二冲程发动机； 按冷却方式分为：风冷式发动机、水冷式发动机； 按所用燃料分为：汽油发动机、柴油发动机； 按气缸数量分为：单缸发动机、多缸发动机； 按点火方式分为：强制点火式(点燃式)发动机、压燃式发动机； 按气缸排列方式分为：L型(直列式/单列式)发动机、V型(双列式)发动机、P型(平卧式/对置式)发动机； 按混合气形成方式分为：化油器式发动机、直接喷射式发动机； 按是否对进气增压分为：非增压式发动机、增压式发动机,13,第二节 往复活塞式内燃机的 基本结构及基本术语,基本术语 工作循环：进气、压缩、作功、排气 上、下止点 活塞行程 S 气缸工作容积（气缸排量）Vs 发动机工作容积（发动机排量）VL = i Vs 燃烧室容积Vc 气缸总容积 Va Va=Vs+Vc 压缩比 =Va/Vc,14,第三节 往复活塞式内燃机工作原理,一、四冲程汽油机工作原理,15,四冲程发动机的示功图,进气行程 r - a 压缩行程 a - c 作功行程 c - b 排气行程 b - r,16,压缩比,定义：= Va/Vc 越大，（压缩终了时的压力越大、温度越高，燃烧速度越快，因此）发动机功率越大，油耗率越低。 过大，易产生爆燃，易产生表面点火。 爆燃（爆震）：离点燃中心较远处的可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。 表面点火：由燃烧室内炽热面或炽热点点燃混合气而产生的一种不正常燃烧。 汽油机的压缩比一般为 611（车用汽油机一般8 11）。柴油机压缩比一般为1622。,17,二、四冲程柴油机工作原理,柴油的主要特点 粘度大；不易蒸发；自燃温度低。 柴油机工作循环与汽油机相同 柴油机与汽油机主要不同点 混合气形成：柴油机不用化油器，燃油直接喷射入气缸内。 点火方式：压燃，无点火系统。,18,二、四冲程柴油机工作原理,柴油机的特点 压缩比高 柴油机1622,汽油机为611； 最高转速较低 柴油机25003000(r/min), 汽油机40007000 (r/min)； 油耗较低 比汽油机低约30% 质量较大 制造、维修费用高 喷油泵、喷油器的制造难度大 振动、噪声较大 工作粗暴 排气污染小 过量空气系数大，燃烧比较完全，CO、HC、NOx 的排放量较少。,19,与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自燃温度又较汽油低，所以采用的是,压缩自燃式点火。,二、四冲程柴油机工作原理,20,进气行程,压缩行程,作功行程,排气行程,新鲜空气,开始喷油,四冲程柴油机各行程示意图,21,三、发动机运转平稳问题,曲轴每转两周，1个气缸作功1次曲轴转速是不均匀的，发动机运转是不平稳的。 飞轮转动惯量越大，越平稳 缸数越多，越平稳,22,三、二冲程汽油机工作原理,工作循环 第一行程（活塞向上）：压缩；进气（进入曲轴箱） 第二行程（活塞向下）：燃烧作功；换气（缸内进气、排气）。 结构 无进、排气阀（进气孔、排气孔、扫气孔均由活塞开、闭）； 活塞顶部为一特殊形状，以利换气。,23,三、二冲程汽油机工作原理,特点 功率大 理论上为四冲程的2倍，实际为1.51.6倍； 运转平稳 每两次行程就有一次作功； 结构简单，质量小 无配气机构 使用、维修方便 燃油经济性差 换气时有部分新鲜可燃混合气随废气被排出 排气污染大 与二冲程汽油机的主要不同之处 进入缸内的是空气而不是可燃混合气，因此可方便地增大进气量（如用扫气泵）。进气充分、燃油经济性好； 进气不经过曲轴箱； 无火花塞，有喷油系统。结构较复杂。,24,带扫气泵的二冲程柴油机,第一行程 活塞上行 扫、换、压 第二行程 活塞下行 排、扫 比二冲程汽油机的经济性好,25,二冲程发动机的示功图,a-c 压缩 c-z 燃烧 z-b 膨胀作功 b-f 自由排气 f-d-h 换气 h-a 额外排气,26,第四节 发动机的总体构造,发动机结构示意图,曲柄连杆机构,配气机构,供给系,冷却系,润滑系,点火系,起动系,35,第五节 主要性能指标与特性,表征发动机性能特点、评价发动机性能、促进发动机结构改进和创新 动力性指标：有效转矩、有效功率、发动机转速、平均有效压力 经济性指标：有效热效率、有效燃油消耗率 强化指标：升功率、强化系数 紧凑性指标：比容积、比质量 环境指标： 可靠性指标： 耐久性指标： 工艺性指标：,36,第五节 主要性能指标与特性,发动机的速度特性 Pe、Te和be随发动机转速n的变化关系 发动机外特性 节气门全开时的转速特性 发动机部分特性 节气门部分开启时的转速特性,37,发动机工况（工作状况）,发动机工况用负荷表示 负荷 发动机发出的功率与同一转速下可能发出的最大功率之比，用百分数表示 同一转速下，节气门开度越大，负荷越大。但二者不成比例。,工况a 负荷=0/45=0 工况b 负荷=20/45=44.4% 工况c 负荷=32/45=71.1% 工况d 负荷=45/45=100%,注意：负荷与功率的概念不可混淆； 负荷与载荷的概念不可混淆。,38,第六节 内燃机产品名称和型号编制规则（GB/T 725-2008）,内燃机产品名称均按所采用的燃料命名 如：汽油机、柴油机、双燃料发动机。 内燃机型号由以下四部分组成 第一部分：制造商代号或系列符号，由制造厂根据需要选择相应13位字母表示。 第二部分：由气缸数、气缸布置型式符号、冲程型式符号、缸径符号组成。 第三部分：结构特征和用途特征符号，以字母表示。 第四部分：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。第三部分与第四部分可用“-”分隔。,39,型号的表示方法,缸数符号,制造商代号 或系列代号,冲程型式符号,缸径或缸径/行程符号（宜可用发动机排量或功率）,气缸布置形式符号,结构特征符号,用途特征符号,区分符号,无符号多缸直列及单缸卧式 V V形 P 平卧形 H H形 X X形,无符号冷却液冷却 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,无符号通用型及固定动力 T 拖拉机 M 摩托车 G 工程机械 Q 车用 J 铁路机车 D 发电机组 C 船用主机，右机基本型 CZ船用主机，左机基本型 Y 农用运输车 L 林业机械,E表示二冲程，四冲程不标符号,单位由制造商自定,第一部分,第二部分,第三部分,第四部分,燃料符号,/,无符号柴油 P 汽油 T 天然气（煤层气） CNG 压缩天然气 LNG 液化天然气 LPG 液化石油气 Z 沼气 W 煤矿瓦斯 M 煤气 S 柴油/天然气双燃料 SCZ 柴油/沼气双燃料 M 甲醇 E 乙醇 DME 二甲醇 FME 生物柴油,40,型号编制举例,柴油机 G12V190ZLD：12缸、V型、四冲程、缸径190mm、冷却液冷却、增压中冷、发电用（G为系列代号） R175A： 单缸、四冲程、缸径75mm、冷却液冷却、（R为系列代号、A为区分代号） 12VE230/300ZCZ：12缸、V型、二冲程、缸径230mm、行程300mm、冷却液冷却、增压、船用主机、左机基本型 汽油机 1E65F/P： 单缸、二冲程、缸径65mm、风冷