02发动机.ppt

1、工程机械发动机,工程机械概论,工程机械发动机,工程机械概论,1）发动机的基本知识 （功能与种类、术语）；2）柴油内燃机的工作原理；3）柴油内燃机的基本构造；,发动机的功能与种类； 内燃机的常用术语；,2-1 发动机的基本知识,发动机（动力装置）：将其他形式的能量转化为 机械能的装置。,2-1-1发动机的功能与种类,其他形式的能量,机械能,热力发动机：燃料与空气混合，经过燃烧，将其中包含的化学能 转化为热能，再经气体膨胀过程把热能转化为机械能的动力装置。 外燃机 ： 如蒸汽机,2-1-1发动机的功能与种类,模型,热力发动机：燃料与空气混合，经过燃烧，将其中包含的化学能 转化为热能，再经气体膨胀过

2、程把热能转化为机械能的动力装置。 外燃机 ： 如蒸汽机,2-1-1发动机的功能与种类,外燃机 ： 如蒸汽机 内燃机：燃料在气缸内部进行燃烧， 所产生的气体直接将所含热能转变 为机械能。 柴油机、汽油机 电动机 太阳能发动机,2-1-1发动机的功能与种类,1根据所用燃料的不同,煤气机,内燃机的分类,2按冲程数,二冲程：每两个活塞行程（曲轴每转一转）完成一个工作循环。如摩托车 四冲程：每四个活塞行程（曲轴每转两转）完成一个工作循环。绝大多数发动机所采用。,3按气缸数 单缸机：只有一个气缸 多缸机：由多个气缸组成,4按气缸排列方式,单列式 直列立式 直列卧式 双列式 对置卧式 V型,4按气缸排列方式

3、,单列式 直列立式 直列卧式 双列式 对置卧式 V型,5按冷却方式,风冷：以空气为冷却介质，没有专门冷却系统 。 水冷：以液体为冷却介质，有专门的冷却系统。,6按进气方式,增压、 非增压 汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。,增压器,7按着火方式,点燃：靠火花塞点火来产生燃烧，汽油机 所采用 压燃：靠燃油的自燃来产生燃烧，柴油机所采用,2-1-2 内燃机的常用术语,1上止点TDC 2下止点BDC 3活塞行程 S 4曲柄半径R 5气缸工作容积Vh,6燃烧室容积VC 7气缸最大容积Va 8内燃机排量 VL 9压缩比,2-1-2 内燃机的常用术语,1上止点TDC 2下止点BDC

4、 3活塞行程 S 4曲柄半径R 5气缸工作容积Vh,6燃烧室容积VC 7气缸最大容积Va 8内燃机排量 VL 9压缩比,1上止点TDC （Top Dead Center） 活塞离曲轴旋转中心最远的位置 2下止点BDC（Bottom Dead Center） 活塞离曲轴旋转中心最近的位置 3活塞行程 S 上下止点之间的距离 4曲柄半径R 曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即S =2R 。 5气缸工作容积Vh（单位 L) 活塞由上止点运动到下止点,活塞顶部所扫过的容积 Vh =(/4)D2S10-3,6燃烧室容积（余隙容积）VC 活塞位于上止点时， 活塞顶部上方的容积

5、7气缸最大容积Va 活塞位于下止点时,活塞顶部上方的容积 Va= Vh + VC 8内燃机排量 VL 所有气缸的工作容积之和 VL =iVh 式中： i 气缸数目。 9压缩比 气缸最大容积Va与燃烧室容积VC之比 =1+ Vh / VC 越大，循环热效率越高 汽油机 =610 柴油机 =1622,2-2 四行程发动机工作原理,观看演示,1、进气行程,2、压缩行程,3、作功行程,4、排气行程,发动机四个行程的图示,1.进气行程,.压缩行程,.作功行程,4.排气行程,发动机四个行程的图示,活塞下行， 进气阀开启， 新鲜空气 进入汽缸；,1.进气行程,发动机四个行程的图示,.压缩行程,活塞上行， 气

6、阀关闭， 气体被压缩， 在顶部自行着火燃烧；,发动机四个行程的图示,.作功行程,两气阀关闭； 高压燃烧气体 推动活塞下行，,发动机四个行程的图示,4.排气行程,活塞上行， 排气阀开启， 废气体被排出汽缸。,2-2内燃机工作原理,1. 四冲程柴油机组成：,汽缸体1、,活塞2、,进气阀3、,排气阀4、,连杆5、,曲轴6、,凸轮7、,顶杆8、,内燃机工作原理,2四冲程汽油机的工作原理,2-3 发动机的基本构造,两大机构： 一、曲柄连杆机构 二、配气机构 四大系统 三、内燃机燃料供给系 四、润滑系 五、冷却系 六、起动系统,一、曲柄连杆机构,组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮三部分 作用：将活塞的往复

7、直线运动曲轴的旋转运动对外输出动力,（一）机体组,（1）组成 主要包括气缸体、气缸盖、曲轴箱、气缸套、气缸垫、油底壳等不动件。 （2）作用 保证运动件相互位置，并构成燃烧室、气道、水道、油道，以保证燃烧、换气、冷却和润滑的需要。,无裙式 龙门式（多） 隧道式,中型及重型车用发动机。如捷达发动机，CA6102,多用于中小型发动机。如夏利、富康发动机，BJ492Q,机械负荷大柴油机。 如6135Q,1. 气缸体,隧道式主轴承的机体机座结构,16V538型隧道式机体,气缸套的结构方式,无气缸套,湿式缸套,普通干式缸套,可卸干式缸套,汽缸套定位：,轴向定位：下端不固定，受热可自由伸长。径向定位：凸缘，

8、防止横向移动。,湿式： .散热条件好， .厚度大，制造和 更换方便。 .有水的腐蚀和穴 蚀。,干式： .无腐蚀和穴蚀。 .壁薄，汽缸中心距可 减小，结构紧凑，刚度 小。小缸径高速机，制 造要求高。 .汽缸套外圆须精磨， 汽缸体上的孔须珩磨。,气缸盖的结构形式 气缸盖的结构形式多种多样 按气缸盖的数量分类，有单体式气缸盖、整体式气缸盖、块式气缸盖。 一）单体式气缸盖 （动画演示）,3.汽缸盖,二）整体式气缸盖 （动画演示）,135型柴油机气缸盖,三）块状式汽缸盖 (动画演示）,气缸盖罩 位置 气缸盖上部 功用 起封闭及防尘作用 材料 一般为薄钢板冲压而成 缸盖螺栓： 用于固定缸盖，要求用规定力矩

9、按规定顺序分23次拧紧,整体式垫片,气缸衬垫,油底壳,1作用 用来封闭机体的下部和储存润滑油。 2材料 薄钢板冲压而成（有的采用铝合金制成） 3结构 一般用薄钢片冲压而成，或者用铝合金铸造而成，为了加强散热，通常铸有散热片，曲轴箱中部和后部通常做的深一些，内部有隔板，防止大量泡沫的产生，下部有放油螺塞。,油底壳,1密封衬垫；2油底壳；3放油螺塞,（二）活塞连杆组,1.作用：将活塞在气缸中的往复运动变成曲轴的旋转运动。,2.组成,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,（二）活塞连杆组,3.活塞,活塞顶部,（1）活塞顶部：活塞顶部、汽缸盖和汽缸壁组成燃烧室组成燃烧室。,平顶型

10、,凸顶型,型,凹型,避阀型,避阀型,深坑型,深坑型,盆型,盆型,注：为了防止气阀早开晚关而引起气阀与活塞顶 相碰，在活塞表面加工出避碰凹坑。,1、具有切口的弹性环， 自由状时，环外径 大于缸径。,4、 活塞环,密封,传热,气环 油环,布油,刮油,分类及作用：,气环密封原理,在自身弹力作用下，环外圆面紧贴气缸壁，形成第一密封面；,在燃气作用下，环下表面形成第二密封面。,2、油环,组合油环的优点,油环的刮油作用,5.连杆,（1）功用 将活塞承受的力传给曲轴 并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动 （2）组成 连杆由连杆大头、连杆小头、连杆杆身等组成,（3）切口型式,平切口 斜切口,连杆大头的定

11、位形式,止口定位,套筒定位,锯齿定位,（三）曲轴飞轮组,1.组成：由曲轴、飞轮和一些附件组成。,2.曲轴作用：支承形式：,3.飞轮,功用 能量存储器，保证发动机运转平稳 轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈 刻有上止点记号，用于调整点火正时、喷油正时或配气正时,二、配气机构,1.功用：根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门 2.主要部件：气门组、气门传动组和气门驱动组组成,3配气机构的类型,（1）气门布置形式 气门顶置式 组成：凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成 特点：进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比,3配气机构的类型,气门侧置式,组成：凸轮、挺柱

12、、气门和气门弹簧等组成。 特点：省去了推杆、摇臂等零件，简化了结构。因为它的进、排气门在气缸的一侧，压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差，逐渐被淘汰。,（2）凸轮轴布置位置,凸轮轴上置式 凸轮轴下置式 凸轮轴中置式,（3）气门驱动形式 直接驱动式 摇臂驱动式 摆臂驱动式 （4）每缸气门数及其排列方式 1）两气门式 2）多气门式 4气门式,气门数目及气道布置,?,（5）凸轮轴传动方式,凸轮轴下置，中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动，为了啮合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿,（5）凸轮轴传动方式,链条与链轮的传动适用于凸轮轴上置的配气机构。 近年来高速汽车发动机上广

13、泛采用齿形皮带来代替传动链。,三、燃料供给系统-柴油机,组成：燃油供给系统和进、排气系统组成 作用：柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 主要部件：输油泵、喷油泵和喷油器、柴油滤清器、空气滤清器、调速器、燃烧室、进气管、排气管、消声器等,柴油机供油系统注意的几个问题： （1工作过程+3工作原理+1异同点）,供油系统的工作过程； 活塞式输油泵的工作原理； 喷油泵的工作原理； 调速器的工作原理； 汽油机与柴油机供油系统的异同点。,四、润滑系,功用：是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的

14、磨损；并对零件表面进行清洗和冷却。 润滑方式： 飞溅润滑：靠曲轴等旋转部件飞溅起的油滴润滑 压力润滑：靠润滑系统建立起的油压经过各个油道润滑各零部件油雾 主要部件：由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。,1、润滑油路动画,2、润滑油路： 机油集滤器机油泵10%到细滤器油底壳 90%到粗滤器主油道曲轴主轴承连杆轴承油底壳 凸轮轴轴承摇臂轴油底壳 正时齿轮,3、组成 润滑系一般由 机油泵(oil pump) 机油盘(oil pan) 润滑油管(oil pipe) 润滑油道（oil gallery) 机油滤清器(oil filter) 机油散热器(oil radiator) 各种阀(val

15、ve) 传感器(sensor） 机油压力表（oil gauge) 温度表(temperature gauge)等组成,五冷却系,功用：防止发动机过热，及时散发热量 分类：风冷、水冷 水冷发动机的冷却系组成：冷却水套、散热器、水泵、风扇、水箱、节温器等。,水路,节温器（thermostat） 来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。,节温器（thermostat）,水冷系主要部件的构造散热器,水 冷 系,水泵,资料： 德国道依茨公司创建于1864年，其总部位于德国科隆

16、，是世界第一台内燃机的生产者。目前，已经是世界最大的柴油机发动机制造厂商之一，所生产的发动机被中联重科等重型机械企业大量采用。 道依茨公司（DEUTZ）从1864年四冲程煤气发动机的发明者奥托先生和兰根先生创建了世界上第一家生产发动机的工厂。1872年，取名为煤气发动机一道依茨股份有限公司。自此以后，道依茨一直是内燃机制造厂和供应商。经过130多年的不断技术改良和经验印证，道依茨已成为世界最大的柴油机制造厂之一。 曼海姆公司（MWM）也是一家有悠长历史的柴油机制造准厂。早在188O年，卡尔奔驰先生就在曼海姆的工场内发展了二冲程煤气发动机。1888年；他创立了奔驰集团中位于曼海姆的莱茵煤气发动机

17、工厂。1922年，固定式发动机部分从奔驰集团中的莱茵汽车发动机制造股份公司分拆出来成为MWM公司。 1985年，道依茨公司和曼海姆公司合并，最终成为现在的道依茨集团公司，而且成为一家著名的德国上市公司。集团员工人数接近9,000人，道依茨办事处及代理遍布世界150个国家，服务中心总数达3,0O0多间。 道依茨生产的发动机，功率范围广阔，生产的发动机包括风冷柴油发动机、水冷柴油发动机和燃气发动机。,美国康明斯公司创建于1919年,总部位于美国印第安纳州哥伦布市。 康明斯公司设计和制造55至3500马力天然气和柴油发动机，是全球50马力以上柴油发动机的最大制造商。 康明斯发动机广泛应用于汽车、船舶

18、、农业机械、工程机械、建筑、铁路以及发电设备领域。康明斯公司还生产发动机部件、电子系统、滤清系统和天然气发动机。在全世界范围内，康明斯公司拥有40多家工厂，年产发动机488,000.00，雇员逾28,000人。康明斯公司在全球130多个国家和地区拥有5400多家授权代理商和分销商.康明 斯公司每年投入巨资开发面向未来的高科技和环保产品。在过去十年中，科研开发总投入逾23亿美元。康明斯公司是杂志评选的美国企业五百强之一，也是杂志2000年评选的全美最受人尊敬的公司之一。,康明斯公司,卡特彼勒公司美国卡特彼勒公司成立于1925年，是世界上最大的工程机械和矿山设备生产厂家、燃气发动机和工业用燃气轮机生产厂家之一，也是世界上最大的柴油机厂家之一。Caterpillar（卡特彼勒）自1931年起设计及生产发动机，于1939年开始推出发电机组。累积了超过半世纪的设计和生产经验，CAT