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1、,第一章 发动机的工作原理和总体构造,一、热力发动机即是将燃料的热能转变为机械能的一种动力装置。内燃机：可燃混合气在机器内部燃烧而产生热能，然后再转为机械能。燃料在机器外部的锅炉内燃烧，将锅内 的水加热，使之变为高温高压的水蒸气，然后送至机器内部，使所含热能转变为 机械能。内燃机的优点：热效率高、体积小、重量轻、广泛应用。但由于使用的是石油燃料，因而污染较大。城市的大气污染相当部分来至内燃机所排出的废气。,热力发动机,外燃机：,第一节 发动机的分类,活塞式内燃机分类：,一个工作循环：在气缸中完成一次热功转换所进行的一系列连续过程。,单缸（立式、卧式）发动机多缸（直列、型、型或对置式）发动机,
2、按气缸数及排列方式分：,型或对置式,多缸（直列、型、型或对置式）发动机,活塞由上止点到下止点所扫过的气缸容积Vh。,Vh=（D / 4 103） S (L) ( D：气缸直径，cm. S：活塞冲程，cm.),4、气缸排量（气缸工作容积）：,5、发动机排量：VL=Vh (-气缸数),活塞在上止点位置,活塞在下止点位置,6、燃烧室容积：当活塞在上止点时，活塞上方与缸盖围成的容积Vc。,7、气缸总容积： Va=Vc+Vh,8、压缩比：,第四节 四冲程发动机工作原理,一、,气缸总容积,1、上止点：活塞顶部离曲轴中心最远处。2、下止点：活塞顶部离曲轴中心最近处。,3、活塞冲程：上、下止点间的距离S。,（
3、发动机基本术语）,二、可燃混合气的形成及发火方式：,三、四冲程（汽油机，柴油机）的工作原理,1、进气行程： 柴油机：新鲜空气。汽油机：汽油与空气的混合物。活塞被曲轴带动由上止点向下止点移动，此时进气门开启，排气门关闭。活塞由上 下 被吸入气缸。终了压力： “汽”0.75 0.90 温度：100 130C （个大气压） “柴”0.80 0.95 60 80C由于进气有阻力，进气终了的压力略小于大气压力。 由于上一循环留在气缸中的高温残余废气与新鲜气体混合，所以进气终了气体温度。,进开,排关,V，P,气缸内产生真空度,新鲜空气（柴油机）,汽油与空气的混合气（汽油机）,进入气缸的是,2、压缩行程：为
4、使混合气体能迅速燃烧，产生较大的压力，使发动机发出较大的功率，必须在燃烧前对可燃混合气进行压缩，使之V，T。“汽”压缩接近终了，可燃混合气体由火花塞 活塞由下 上 电极发出的电火花点燃。“柴”压缩接近终了，由喷油泵把柴油提高至上百个大气压以上使之雾化，再送至喷油器，由喷油器把雾状柴油喷入气缸，使与压缩后的高温空气混合，达自然温度时，便自行发燃烧。压缩比： =Va/ Vc= 1+Vh/ Vc 是发动机重要的结构参数。越大，压缩终了的P、T越高，燃烧越快，膨胀作功愈充分。从而使发动机的动力性、经济性提高。但过高，对汽油机来说，会引起T过高而造成两种不正常燃烧即：,进关,排关,V,P，T,终了 P、
5、T：“汽” 612 ； 300 400C “柴” 35 45 ； 500700C,爆燃：由于过大 P、T过高，远离火焰中心的可燃混合气在火焰尚未 到达就自行发火燃烧的一种不正常燃烧。爆燃时，火焰以15002000m/s的 速度向外传播，P、T极剧增加，形成压力波，撞击燃烧室壁，发出尖锐的 敲缸声。同时，引起发动机过热功率，气门、火花塞等部件被燃坏。 表面点火：由于过大 P、T过高，在电火花之前可燃混合气就被燃 烧室炽热的表面点燃的另一种不正常燃烧。表面点火发生时，伴有沉闷的 敲缸声，产生的高压使发动机负荷，寿命。, 现代汽油机的压缩比一般为= 69（个别轿车可达911）。 柴油机靠压缩自燃，所
6、以压缩比设计等较高=1622。具有较好的经济性。但高的压缩比带来高的压缩压力、燃烧压力，使柴油机各部件要承受高的机械负荷，因而需要增加强度及刚度。故柴油机的尺寸、重量指标不如汽油机。,*,进关 曲轴强制,排关 旋转作功,3、作功行程：压缩终了，气缸容积很小，迅速燃烧的混合气使缸内P、T急剧升高。最高压力：“汽”3050 温度： 1900-2500C“柴”60-90 1700-2200C高温高压气体推动活塞由上 下 热能 机械能4、排气行程：可燃混合气燃烧后变成废气，为了进行下一循环，必须把废气排气过程。活塞由下 上 废气经排气门排出气缸,进关,排开,终了压力：“汽”3-5 温度：1000-13
7、00C,终了压力：“汽” 1.05-1.25 温度：600-900C “柴” 1.05-1.25 500-700C 。,“柴”2-4 800-1000C,四冲程发动机经过进气、压缩、作功、排气四个冲程完成一个工作循环。此期间，活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，曲轴旋转了两周。,进气终了P： “汽”0.750.90 （个大气压） “柴”0.80 0.95,压缩终了 P： “汽” 612,“柴” 35 45,燃烧时的最高P： “汽”3050,“柴”60-90,作功终了P： “汽”3-5,“柴”2-4,排气终了P： “汽” 1.05-1.25“柴” 1.05-1.25,5、示功图：表示发动机在工
8、作过程中，其P、V的变化情况，曲线包围的面积即为发动机的指示功。,*,“汽” 1.05-1.25“柴” 1.05-1.25,压缩终了 P：,四：四冲程汽油机和柴油机的优缺点比较,一：二冲程汽油机的工作原理：,第三节 二冲程发动机工作原理,二冲程发动机的一个工作循环也包括进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程。只不过这些行程的完成仅需活塞在两个行程内，即曲轴旋转一周完成。,2、工作原理：, 活塞上行（三孔均闭），压缩上一循环吸入气缸的可燃混合气，活塞上方 曲轴箱V，P产生真空度；上行2/3行程（孔1开启），可燃混合气吸入曲轴箱接近上止点，由火花塞发火点燃。（a、b、c),高温高压气体推动 活塞下行，
9、,孔1逐渐关闭；曲轴箱内气体被预压，接近下止点 （孔2开启，废气排出，接着孔3 开启，新鲜混合气自孔3流入气缸，并驱除废气。）（d ),V，P,二、二冲程柴油机的工作原理：,1、结构： 有一排气门，有一进气孔，活塞顶部为凹顶。,2、工作过程：,进孔开,排门开,上行1/3行程（进孔关，排门关）, 活塞由下 上（空气进入，废气排出）,上行接近上止点，由喷油器喷入高压雾状柴油与高压空气迅速混合，发火自燃。, 高温高压气体推动活塞下行至2/3行程。（排气门开，废气排出，接着，进气孔开， 进行换气。）,* 活塞上行：换气；压缩下行：作功，换气。,二冲程发动机与四冲程发动机比较，其主要优点、缺点如下：,优
10、点：1）曲轴每转一周就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的两倍。2）由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较平稳。3）由于没有专门的换气机构，所以其结构较简单，质量也比较小。4）由于附属机构少，所以受磨损和经常需要修理的运动部件数量也比较少,缺点：1）不易将气缸内的废气排除干净，而且在换气时减少了有效工作行程。因此，在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程发动机的功率并不等于四冲程发动机的两倍，只等于1.51.6倍。2）在换气时有一部分新鲜可燃混合气随废气排出，因此，二冲程发动机不如四冲程发动机经济。,第四节 发
11、动机的总体构造,发动机结构示意图,曲柄连杆机构：进行热功转换。,配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。,汽油机,柴油机,点火系：（汽油机独有）在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花以点燃混合气。,冷却系：降低气缸及高温部件的高温，使发动机保持正常的工作温度。,润滑系：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。,起动系：用外力转动发动机曲轴以达到燃烧作功所需的条件。,三、发动机的运转性能指标：1、 排气品质：有害气体成分的限制标准。P41美日欧韩：74-80 dB(A) 中国：82-89dB(A)3、起动性能：标准：汽油机在-10C，柴油机在-5C以下气温条件下，接通起动机
12、15s 内发动机要能自行运转。1、定义：指发动机的Pe、Te、be随曲轴转速的变化规律。这个特性可通过发动机在试验台上进行试验而求。,四、发动机的速度特性：,2、 噪声：车外噪声标准,试验方法：保持一定的节气门开度，变更发动机的转速，经测定，计算得到一系列相应Pe、Te、be值，然后以转速横坐标，Pe、Te、be为纵坐标，按比例绘制它们的变化规律，即得发动机在这一节气门开度的速度特性曲线。 如图：外特性：节气门全开时所测得到的速度特性。代表发动机不同转速下的最高性能。部分速度特性：节气门部分开度所测得的速度特性。,五、发动机的工作状况（工况）： 发动机工况可用它的功率与曲轴转速来表示，或用负荷
13、与曲轴转速来表示。发动机在某一转速下的负荷 = 100%如图表示发动机的一组特性曲线：I为节气门全开时的外特性。 、为节气门部分开启时的部分特性。 在a，b，c，d 四个工况下的负荷值如下： a：负荷为0，发动机空转。 b：负荷=20/45 100%= 44.4% c：负荷=32/45 100%=71.1% d：负荷=45/45 100%=100%,发动机实际发出的功率,在同一转速下可能发出的最大功率,*, 全负荷并不意味着是发动机的最大功率。 （全负荷最大功率）。 在同一转速下，节气门开度越大，负荷越大。,第六节 内燃机产品名称和型号编制规则,通过本章的学习，您应该能够解答如下几个问题：,作业：P40 11、12、 13,1、简述发动机的基本构造。 2、何谓发动机的工作循环？简述四行程汽油机的工作过程。 3、试分析汽油机与柴油机的特点和区别。 4、发动机的主要性能指标有哪些？ 5、内燃机产品名称和型号包括几个部分？其含义是什么？ 6、解释下列名词：上止点、下止点、活塞冲程、气缸排量（气缸工作容积）、发动机排量、燃烧室容积、压缩比、气缸总容积、爆燃,再见,
