ch2_发动机工作原理和总体构造

1、第二章第二章 发动机工作原理和总体构造发动机工作原理和总体构造基本术语基本术语四冲程发动机工作原理和总体构造四冲程发动机工作原理和总体构造二冲程发动机工作原理和总体构造二冲程发动机工作原理和总体构造o发动机的分类发动机的分类单缸发动机结构示意图单缸发动机结构示意图 2.1 基本术语基本术语v 上止点上止点v 下止点下止点v 活塞行程活塞行程(S)v 曲柄半径曲柄半径(R)v 气缸工作容积气缸工作容积(V h )v 发动机排量发动机排量(VL)v 燃烧室容积燃烧室容积(Vc )v 气缸总容积气缸总容积(Va )v 工作循环工作循环VL= V h iVh= D2S 10-6/4 （L）D气缸直径m

2、mS活塞行程mm 我们来看一些动画吧我们来看一些动画吧,加深理解加深理解!2.2 四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机的简单工作原理一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理1、进气行程、进气行程2、压缩行程、压缩行程3、作功行程、作功行程4、排气行程、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程进气行程进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370440 K， 压力7590 kPa大气压力线大气压力线PVra示功图上止点下止点示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。压缩行程压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：=Va/VcPVra示功图大气压力线大气压

3、力线c上止点下止点温度600800K， 压力6001500 kPa作功行程作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度22002800 K， 压力35MPa作功终了：温度15001700 K， 压力300500 kPa 排气行程排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点温度9001200 K 压力105125 kPa残余废气二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴油机的工作原理喷油器喷 油 泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进 气 门排气门纯 空 气温度300370K压力800900 kPa温度8001

4、000K压力35 MPa瞬时：温度18002200K压力510 MPa温度8001000K压力105400 kPa终了：温度8001000K压力105400 kPa思考思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢？共同特点：共同特点：1每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。转半周。2只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。思考思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢？不同点不同点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，进汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合

5、气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有喷油器有喷油器2.3 二冲程发动机的工作原理二冲程发动机的工作原理 二冲程发动机二冲程发动机 二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理 二冲程柴油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构、结构二、二冲程柴油机工作原理二、二冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门思考思考二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？1. 理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2. 由于作功频率

6、较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3. 构造简单，质量较小。4. 易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。2.4 发动机的分类发动机的分类车用内燃机车用内燃机水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机四冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机汽油发动机汽油发动机柴油发动机柴油发动机单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机化油器式发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机车用内燃机单列式发动机单列式发动机双列式发动机双列式发动机2.5 发动机的总体构造发动机的总体构造两大机构两大机构曲柄连杆机构

7、曲柄连杆机构配气机构配气机构五大系统五大系统供给系供给系点火系点火系冷却系冷却系润滑系润滑系起动系起动系连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮 配气机构 曲柄连杆机构摇臂凸轮轴桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机结构示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机冷却系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图桑塔纳发动机润滑系示意图压缩比压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。= Va/Vc 现代化油器式发动机压缩比一般为69(轿车有的达911)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。压缩比过大的不良后果返回压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果 名称名称成因成因现

8、象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和由于气体压力和温度过高，在燃温度过高，在燃烧室内离点燃中烧室内离点燃中心较远处的末端心较远处的末端可燃混合气自燃可燃混合气自燃而造成的一种不而造成的一种不正常燃烧。正常燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播，形率向外传播，形成压力波，以声成压力波，以声速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞击燃烧室壁时就发出尖室壁时就发出尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破

9、裂，火花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。表面表面点火点火由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽热表面与炽热处热表面与炽热处(如排气门头，火如排气门头，火花塞电极，积炭花塞电极，积炭处处)点燃混合气产点燃混合气产生的另一种不正生的另一种不正常燃烧。常燃烧。伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉闷敲击声。闷敲击声。产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降机件负荷增加，寿命降低。低。返回四冲程发动机工作状态四冲程发动机工作状态 状态行程温度(K)压力进气行程3704407590 kPa压缩行程6008006001500 kPa作功行程22002800(瞬时最高)15001700(作功终了)35MPa (瞬时最高)300500 kPa (作功终了)排气行程9001200105125 kPa柴油机工作时各行程状态参数柴油机工作时各行程状态参数 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行