发动机工作原理和总体

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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气缸直径气缸直径mm

2、S活塞行程活塞行程mm 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排气门关闭进气门开启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。体压力的变化情况。压缩行程压缩行程进气门关闭进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞压缩比：

3、=Va/VcPVra示功图示功图大气压力线大气压力线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进气门关闭排气门关闭排气门关闭活塞活塞PVra示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点上止点下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进气门关闭排气门打开排气门打开活塞活塞PVr示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点上止点下止点下止点温度温度9001200 K 压力压力105125 kPa残余废气残余废气二、四冲程柴油机的工作原理二、四冲程柴

4、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8090 kPa温度8001000K压力35 MPa瞬时：温度18002200K压力510 MPa温度8001000K压力105125 kPa终了：温度12001500K压力200400 kPa柴油发动机实物图柴油发动机实物图思考思考四冲程汽油机和柴油四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么机的工作循环有什么相同之处呢？相同之处呢？共同特点：共同特点：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。只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。思考思考

5、四冲程汽油机和柴油四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么机的工作循环有什么不同呢？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

6、气压缩混合气进气进气点火燃烧点火燃烧排气排气扫气孔扫气孔进气孔进气孔排气孔排气孔火花塞火花塞1、结构、结构二冲程汽油发动机工作过程二冲程汽油发动机工作过程二、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四二冲程发动机与四冲程发动机相比，冲程发动机相比，有何优点？有何优点？理论上它的功率应等于四理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。冲程发动机的二倍。由于作功频率较大，二冲由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀程发动机的运转比较均匀平稳。平稳。构造简单，质量较小。构造简单，质量较小。易受磨损和经常需要修理易受磨损和经常需要修理

7、的运动部件数量较少。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

8、系冷却系润滑系润滑系起动系起动系连杆连杆飞轮飞轮曲轴曲轴活塞活塞进气门进气门排气门排气门推杆推杆挺柱挺柱正时齿轮正时齿轮 配气机构 曲柄连杆机构摇臂摇臂凸轮轴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燃料供给系燃料供给系压缩比压缩比定义：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。用之比称为压缩比。用表示。表示。=Va/VcVa/Vc 现代化油器式发动机压缩现代化油器式发动机压缩比一般为比一般为6 69(9(轿车有的达轿车有的

9、达9 911)11)。上海桑塔纳轿车汽油机。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为。压缩比为。压缩比过大的不良后果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

10、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。作业作业1、简述发动机的工作循环。、简述发动机的工作循

11、环。2、发动机由哪些机构系统组成？各部分功、发动机由哪些机构系统组成？各部分功用是什么？用是什么？配气机构配气机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构燃气轮机燃气轮机燃气轮机简介燃气轮机简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质、靠连续燃烧燃料做功的燃气轮机是一种以空气及燃气为工质、靠连续燃烧燃料做功的旋转式热力发动机，主要结构有三部分：旋转式热力发动机，主要结构有三部分：1.压气机（空气压缩机）；压气机（空气压缩机）；2.燃烧室；燃烧室；3.透平透平(动力涡轮动力涡轮)。其工作原理为：轴流式压气机从外部。其工作原理为：轴流式压气机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷吸收空气，压缩

12、后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在受控方式下进行定压燃烧。生成入燃烧室与高温压缩空气混合，在受控方式下进行定压燃烧。生成的高温高压烟气进入透平膨胀做功，推动动力叶片高速旋转，从而的高温高压烟气进入透平膨胀做功，推动动力叶片高速旋转，从而使得转子旋转做功，转子做功的大部分（现时情况下约使得转子旋转做功，转子做功的大部分（现时情况下约2/3左右）左右）用于驱动压气机，另约用于驱动压气机，另约1/3的功被输出用来驱动机械设备，如发电的功被输出用来驱动机械设备，如发电机、泵、压缩机等等。透平出来的烟气温度很高，通常被排入大气机、泵、压缩机等等。透平出来的烟气温度很高，通常被排入大气中或再加利用（如利用余热锅炉进行联合循环）。中或再加利用（如利用余热锅炉进行联合循环）。