内燃机基本工作原理.ppt

工程机械内燃机工程机械内燃机第一章第一章 内燃机基本工作原理内燃机基本工作原理1第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机：活塞经过二冲程内燃机：活塞经过两个行程两个行程完成完成一个工作循环（一个工作循环（进气进气、压缩压缩、作功作功、排气排气）的内燃机。的内燃机。二冲程内燃机与四冲程内燃机的主要区二冲程内燃机与四冲程内燃机的主要区别是别是换气方式换气方式不同。二冲程内燃机没有专不同。二冲程内燃机没有专门的门的排气过程排气过程和和进气过程进气过程。21.1.第一行程第一行程 一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理u活塞由下止点向上止点活塞由下止点向上止点移动。移动。u活塞将气口全部关闭时，活塞将气口全部关闭时，事先已进入气缸的可燃混事先已进入气缸的可燃混合气被压缩。（图合气被压缩。（图a）u活塞继续上行，进气口活塞继续上行，进气口开启，可燃混合气进入曲开启，可燃混合气进入曲轴箱。（图轴箱。（图b）u活塞接近上止点时，火活塞接近上止点时，火花塞跳火点燃可燃混合气。花塞跳火点燃可燃混合气。a）b）32.2.第二行程第二行程 一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理u活塞由上止点向下止活塞由上止点向下止点移动。点移动。u活塞上方膨胀作功，活塞上方膨胀作功，下方曲轴箱中可燃混合下方曲轴箱中可燃混合气被预先压缩。（图气被预先压缩。（图c）u排气口和扫气口开启，排气口和扫气口开启，曲轴箱中的可燃混合气曲轴箱中的可燃混合气经扫气口进入气缸，并经扫气口进入气缸，并将废气驱除。（图将废气驱除。（图d）c）d）4 一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理二冲程汽油机在活塞两二冲程汽油机在活塞两个行程中，完成了个行程中，完成了换气换气压缩压缩过程和过程和膨胀换膨胀换气气过程。因此，二冲程过程。因此，二冲程汽油机的换气过程必须汽油机的换气过程必须在在120150度曲轴转角度曲轴转角的短时间内完成。的短时间内完成。扫气扫气功能功能是决定二冲程内燃是决定二冲程内燃机换气质量及性能的最机换气质量及性能的最重要因素。重要因素。53.3.二冲程汽油机特点（与四冲程比较）二冲程汽油机特点（与四冲程比较）一、二冲程汽油机工作原理一、二冲程汽油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理u每转作功，运转比较平稳。每转作功，运转比较平稳。u构造简单，质量较小，制造和维修都比较方构造简单，质量较小，制造和维修都比较方便便。u换气过程时间短，换气质量差，经济性较差。换气过程时间短，换气质量差，经济性较差。u作功频率较大，热负荷较高作功频率较大，热负荷较高。废气不能从气缸内彻底排除，而且换气时要损失一部分废气不能从气缸内彻底排除，而且换气时要损失一部分做功行程，有部分可燃混合气在扫气时随同废气流失。做功行程，有部分可燃混合气在扫气时随同废气流失。61.1.第一行程第一行程 二、二冲程柴油机工作原理二、二冲程柴油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理a）b）u活塞由下止点向上止活塞由下止点向上止点移动。自扫气泵压出点移动。自扫气泵压出的空气经扫气口和开启的空气经扫气口和开启着的排气门使气缸换气。着的排气门使气缸换气。（图（图a）u扫气口和排气门都关扫气口和排气门都关闭时，气缸内的空气被闭时，气缸内的空气被压缩压缩。（图。（图b）u活塞接近上止点时，活塞接近上止点时，柴油喷入气缸，在高温柴油喷入气缸，在高温空气中自行着火燃烧，空气中自行着火燃烧，72.2.第二行程第二行程 二、二冲程柴油机工作原理二、二冲程柴油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理c）d）u燃气膨胀推动活塞下燃气膨胀推动活塞下行，进行作功。行，进行作功。（图（图c）u活塞到达下止点前，活塞到达下止点前，排气门开启，废气开始排气门开启，废气开始排出，随后，活塞又将排出，随后，活塞又将扫气口开启，进行扫气扫气口开启，进行扫气。（图。（图d）8 二、二冲程柴油机工作原理二、二冲程柴油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理93.3.二冲程柴油机特点二冲程柴油机特点 二、二冲程柴油机工作原理二、二冲程柴油机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理u与二冲程汽油机大致相同，但二冲程柴油与二冲程汽油机大致相同，但二冲程柴油机是用纯空气扫气，没有燃料损失，经济性机是用纯空气扫气，没有燃料损失，经济性较好。较好。10内容提纲内容提纲第一节第一节 概述概述第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制111.1.性能指标分类性能指标分类 一、概述一、概述第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标指示指标：由气缸内的气体对活塞作功获得指示指标：由气缸内的气体对活塞作功获得性能参数。性能参数。有效指标：从内燃机输出轴上获得性能参数。有效指标：从内燃机输出轴上获得性能参数。122.2.有效性能指标的概念有效性能指标的概念 一、概述一、概述第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标以内燃机实际输出的净功率为基础的性能指标。以内燃机实际输出的净功率为基础的性能指标。指示指标与有效指标之间的差值即为机械损失。指示指标与有效指标之间的差值即为机械损失。机械损失包括内燃机运动部件的摩擦损失，驱机械损失包括内燃机运动部件的摩擦损失，驱动附属装置的功率消耗，以及内燃机在进、排动附属装置的功率消耗，以及内燃机在进、排气过程中引起的泵气损失等气过程中引起的泵气损失等。131.1.有效功率有效功率P Pe e 二、有效功率二、有效功率Pe和平均有效压和平均有效压力力pme第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标有效功率是有效功率是指示功率指示功率减去减去机械损失功率机械损失功率后所后所剩的功率，即剩的功率，即输出功率输出功率。式中：式中：Pe有效功率，有效功率，kWkW；Ttq内燃机曲轴输出的平均扭矩，内燃机曲轴输出的平均扭矩，N Nm m n内燃机转速，内燃机转速，r/minr/min。142.2.平均有效压力平均有效压力p pmeme 二、有效功率二、有效功率Pe和平均有效压和平均有效压力力pme第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标平均有效压力是指折合到平均有效压力是指折合到每单位气缸工作容每单位气缸工作容积积的的每工作循环中的有效功每工作循环中的有效功，可看作是一个作，可看作是一个作用在活塞顶上假想的平均不变的压力。用在活塞顶上假想的平均不变的压力。式中：式中：pme平均有效压力，平均有效压力，MPa；Pe有效功率，有效功率，kW；Vs气缸工作容积，气缸工作容积，cm3；n内燃机转速，内燃机转速，r/min。内燃机冲程数；内燃机冲程数；i内燃机气缸数内燃机气缸数152.2.平均有效压力平均有效压力p pmeme 二、有效功率二、有效功率Pe和平均有效压和平均有效压力力pme第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标对比标定工况（标定转速与标定功率）下的内对比标定工况（标定转速与标定功率）下的内燃机的平均有效压力，可以揭示各种类型内燃燃机的平均有效压力，可以揭示各种类型内燃机机工作强度的差异工作强度的差异。内燃机的工作负荷不同。内燃机的工作负荷不同时，它的平均有效压力也不同，这是因为，对时，它的平均有效压力也不同，这是因为，对于一定气缸总工作容积的内燃机而言，其平均于一定气缸总工作容积的内燃机而言，其平均有效压力反映了内燃机输出扭矩的大小，两者有效压力反映了内燃机输出扭矩的大小，两者成正比例关系，也就是说，成正比例关系，也就是说，平均有效压力反映平均有效压力反映出内燃机单位气缸工作容积输出扭矩大小。出内燃机单位气缸工作容积输出扭矩大小。161.1.有效热效率有效热效率etet 三、有效热效率三、有效热效率et和燃油消耗率和燃油消耗率b 第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标有效热效率是指燃料中所含的有效热效率是指燃料中所含的热能热能转变为转变为有有效功效功的份额。综合反映了燃料的热量转变为指的份额。综合反映了燃料的热量转变为指示功的示功的指示热效率指示热效率，与指示功由活塞输送到曲，与指示功由活塞输送到曲轴转变为有效的输出功的轴转变为有效的输出功的机械效率机械效率对内燃机对内燃机工工作经济性作经济性的影响的影响。式中：式中：it it 指示热效率；指示热效率；m 机械效率（有效功率与指示功率之比）。机械效率（有效功率与指示功率之比）。172.2.燃油消耗率燃油消耗率b 三、有效热效率三、有效热效率et和燃油消耗率和燃油消耗率b 第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标燃油消耗率是指燃油消耗率是指每小时单位有效功率每小时单位有效功率消耗的消耗的燃油量燃油量，简称油耗率。是标志，简称油耗率。是标志整个内燃机经济整个内燃机经济性能性能的指标。的指标。式中：式中：b b燃油消耗率，燃油消耗率，g/g/（kW.hkW.h）；）；B B燃油消耗量，燃油消耗量，kg/hkg/h；P Pe e有效功率，有效功率，kWkW。18内容提纲内容提纲第一节第一节 概述概述第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制19第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例内燃机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机、汽油机、煤气机、沼气机。双（多如柴油机、汽油机、煤气机、沼气机。双（多种）燃料发动机等。种）燃料发动机等。l国家标准（国家标准（GB725-91GB725-91）“内燃机产品名称和型内燃机产品名称和型号编制规则号编制规则”。内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。成。内燃机型号包括四部分：首部、中部、后部内燃机型号包括四部分：首部、中部、后部和尾部。和尾部。20第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制21第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制柴油机柴油机l型号编制举例型号编制举例 165F：6135Q：12V135ZG：单缸、单缸、六缸、六缸、12缸、缸、四冲程、四冲程、缸径缸径65mm、风冷、风冷、通用型。通用型。四冲程、四冲程、缸径缸径135mm、水冷、水冷、汽车用。汽车用。V型、型、四冲程、四冲程、缸径缸径135mm、水冷、水冷、增压、增压、工程机械用。工程机械用。22第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制l型号编制举例型号编制举例 汽油机汽油机1E65F：CA6102：4100Q-4：单缸、单缸、六缸、六缸、四缸、四缸、二冲程、二冲程、缸径缸径65mm、风冷、风冷、通用型。通用型。CA表示系列符号。表示系列符号。四冲程、四冲程、缸径缸径102mm、水冷、水冷、通用型，通用型，第四种变型产品。第四种变型产品。四冲程、四冲程、缸径缸径100mm、水冷、水冷、汽车用，汽车用，23