内燃机原理和构造ppt课件教学教材.ppt
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1、内燃机原理和构造内燃机原理和构造pptppt课课件件内燃机内燃机内燃机简介内燃机简介柴油机工作原理柴油机工作原理柴油机的几大机构和系统柴油机的几大机构和系统2内燃机简介内燃机简介什么是内燃机什么是内燃机什么是内燃机什么是内燃机?内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放内燃机是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。出的热能直接转换为动力的热力发动机。出的热能直接转换为动力的热力发动机。出的热能直接转换为动力的
2、热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、也包括旋转叶轮式的燃广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、也包括旋转叶轮式的燃广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、也包括旋转叶轮式的燃广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。气轮机、喷气式发动机等,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。气轮机、喷气式发动机等,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。气轮机、喷气式发动机等,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将
3、燃料和空气混活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机
4、构将机械功输出,驱动从动机械工作。出,驱动从动机械工作。出,驱动从动机械工作。出,驱动从动机械工作。3内燃机的分类内燃机的分类按所用燃料分:汽油机,柴油机,天然气按所用燃料分:汽油机,柴油机,天然气按所用燃料分:汽油机,柴油机,天然气按所用燃料分:汽油机,柴油机,天然气,酒精酒精酒精酒精按缸内着火方式分:压燃式,点燃式按缸内着火方式分:压燃式,点燃式按缸内着火方式分:压燃式,点燃式按缸内着火方式分:压燃式,点燃式按冲程数分:四冲程,两冲程按冲程数分:四冲程,两冲程按冲程数分:四冲程,两冲程按冲程数分:四冲程,两冲程按冷却方式分:液体,空气按冷却方式分:液体,空气按冷却方式分:液体,空气按冷却方
5、式分:液体,空气按缸数目分按缸数目分按缸数目分按缸数目分:单缸,多缸(单缸,多缸(单缸,多缸(单缸,多缸(2 2。3 3。4 4。5 5。)。)。)。)按转速分:低速(按转速分:低速(按转速分:低速(按转速分:低速(300r/min1000r/min1000r/min)按增压程度分:非增压(自然吸气),增压(低。中,高,按增压程度分:非增压(自然吸气),增压(低。中,高,按增压程度分:非增压(自然吸气),增压(低。中,高,按增压程度分:非增压(自然吸气),增压(低。中,高,超高)超高)超高)超高)按气缸排列分:立式。卧式。直列式。按气缸排列分:立式。卧式。直列式。按气缸排列分:立式。卧式。直列
6、式。按气缸排列分:立式。卧式。直列式。V V型。型。型。型。4内燃机基本术语内燃机基本术语上下支点上下支点上下支点上下支点.swf.swf5内燃机基本术语内燃机基本术语排量活塞从上止点移动到下止点所排量活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量,如果通过的空间容积称为气缸排量,如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排量。容积之和称为发动机排量。压缩比定义为气缸总容积和燃烧室压缩比定义为气缸总容积和燃烧室之比之比冲程冲程-活塞上行或下行一次活塞上行或下行一次6柴油机工作原理柴油机工作原理柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和柴油机的工作是
7、由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的,这四个过程构成排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照下面的动画了说明它的工作理原。现对照下面的动画了说明它的工作理原。四冲程循环四冲程循环四冲程循环四冲程循环.swf.swf7二冲程柴油工作原理二冲程柴油工作原理如果在两个冲程里完成进气、压缩、做功、如果在两个冲程里完成进气、压缩、做功、排气这些循环动作,就叫二冲程,相应的内排气这些循环动作,就叫二冲程,相应的内燃机叫二冲程内燃机燃机叫二冲程
8、内燃机.8柴油机工作原理柴油机工作原理第一冲程第一冲程第一冲程第一冲程进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中当进气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中当进气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中当进气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中还留有一些废气。还留有一些废气。还留有一些废气。还留有一些废气。当曲轴旋转时,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,当曲轴旋转时,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,当曲轴旋转
9、时,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,当曲轴旋转时,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空造成
10、气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空气就不断地充入气缸。气就不断地充入气缸。气就不断地充入气缸。气就不断地充入气缸。当活塞向下运动接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很当活塞向下运动接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很当活塞向下运动接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很当活塞向下运动接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很高的速度,惯性很大,为了利用气流的惯性来提高充气量,高的速度,惯性很大,为了利用气流的惯性来提高充气量,高的速度,惯性很大,为了利用气流的惯性来提高充气量,高的速度,惯性很大,为了利用气流的惯性来提高充气量,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行,进气阀在活塞过
11、了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行,但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。9柴油机工作原理柴油机工作原理二二二二.压缩冲程压缩冲程压缩冲程压缩冲程 第二冲程第二冲程第二冲程第二冲程压缩。压缩时活塞从下止点到上止点运动,这个冲程的压缩。压缩时活塞从下止点到上止点运动,这个冲程的压缩。压缩时活塞从下止点到上止点运动,这个冲程的压缩。压缩时活塞从下止点到上止点运动,这个冲程的功用有二,一是提
12、高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气体膨胀作功创造条件。当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气体膨胀作功创造条件。当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气体膨胀作功创造条件。当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气受到压缩,随着容积的不断缩小,空气的压力和温度也就不断升高,受到压缩,随着容积的不断缩小,空气的压力和温度也就不断升高,受到压缩,随着容
13、积的不断缩小,空气的压力和温度也就不断升高,受到压缩,随着容积的不断缩小,空气的压力和温度也就不断升高,压缩终点的压力和温度与空气的压缩程度有关,即与压缩比有关,一压缩终点的压力和温度与空气的压缩程度有关,即与压缩比有关,一压缩终点的压力和温度与空气的压缩程度有关,即与压缩比有关,一压缩终点的压力和温度与空气的压缩程度有关,即与压缩比有关,一般压缩终点的压力和温度为:般压缩终点的压力和温度为:般压缩终点的压力和温度为:般压缩终点的压力和温度为:PcPc4 48MPa,Tc8MPa,Tc475475675C675C。柴油的自燃温度约为柴油的自燃温度约为柴油的自燃温度约为柴油的自燃温度约为2702
14、90C270290C,压缩终点的温度要比柴油自燃的温,压缩终点的温度要比柴油自燃的温,压缩终点的温度要比柴油自燃的温,压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,而且经过物理化学变化之后才喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,而且经过物理化学变化之后才喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,而且经过物理化学变化之后才喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,而且经过物理化学变化之后才发火,这段时间大约有发火,这
15、段时间大约有发火,这段时间大约有发火,这段时间大约有0.0010.0010.0050.005秒,称为发火延迟期。因此,要秒,称为发火延迟期。因此,要秒,称为发火延迟期。因此,要秒,称为发火延迟期。因此,要在曲柄转至上止点前在曲柄转至上止点前在曲柄转至上止点前在曲柄转至上止点前10103535曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,并使曲柄在上止点后并使曲柄在上止点后并使曲柄在上止点后并使曲柄在上止点后5 51010时,在燃烧室内达到最高燃烧压力,迫使时,在燃烧室内达到最高燃烧压力,迫使时,在
16、燃烧室内达到最高燃烧压力,迫使时,在燃烧室内达到最高燃烧压力,迫使活塞向下运动。活塞向下运动。活塞向下运动。活塞向下运动。10柴油机工作原理柴油机工作原理三三三三.燃烧膨胀冲程燃烧膨胀冲程燃烧膨胀冲程燃烧膨胀冲程 第三冲程第三冲程第三冲程第三冲程燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量,因此气体的压力和温度便急剧升高,大量的热量,因此气体的
17、压力和温度便急剧升高,大量的热量,因此气体的压力和温度便急剧升高,大量的热量,因此气体的压力和温度便急剧升高,最高压力和温度为最高压力和温度为最高压力和温度为最高压力和温度为:6:615MPa,150015MPa,15001900C1900C,活,活,活,活塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连杆塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连杆塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连杆塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连杆使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作
18、冲程。或工作冲程。或工作冲程。或工作冲程。随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力随着活塞的下行,气缸的容积增大,气体的压力下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开时结束。时结束。时结束。时结束。11柴油机工作原理柴油机工作原理四四四四.排气冲程排气冲程排气冲程排气冲程 第四冲程第四冲程第四冲程第四冲程排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排排气。
19、排气冲程的功用是把膨胀后的废气排排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞在曲轴和连杆的带动下,由下止点向上止点运动,并把废在曲轴和连杆的带动下,由下止点向上止点运动,并把废在曲轴和连杆的带动下,由下止点
20、向上止点运动,并把废在曲轴和连杆的带动下,由下止点向上止点运动,并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲程开始时,气缸内的气体压力比大气压力高程开始时,气缸内的气体压力比大气压力高程开始时,气缸内的气体压力比大气压力高程开始时,气缸内的气体压力比大气压力高0.0250.0250.035MPa0.035MPa,其温度,其温度,其温度,其温度TbTb725725925K925K。为了减少排气时活。为了减少排气时活。为了减少排气时活。为
21、了减少排气时活塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的废气依靠活塞上下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的废气依靠活塞上下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的废气依靠活塞上下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的
22、废气依靠活塞上行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净,行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净,行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净,行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净,排气阀在上止点以后才关闭。排气阀在上止点以后才关闭。排气阀在上止点以后才关闭。排气阀在上止点以后才关闭。12柴油机工作原理柴油机工作原理由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和进气冲程之初,活塞处于上止点附近时,有一段
23、时间进、进气冲程之初,活塞处于上止点附近时,有一段时间进、进气冲程之初,活塞处于上止点附近时,有一段时间进、进气冲程之初,活塞处于上止点附近时,有一段时间进、排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表示,称为气阀排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表示,称为气阀排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表示,称为气阀排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表示,称为气阀重迭角。重迭角。重迭角。重迭角。13柴油机工作原理柴油机工作原理进气门早开:增大了进气行程开始时气门的开启高度,减小进气门早开:增大了进气行程开始时气门的开启高度,减小进气门早开:增大了进气行程开始时气门的开启高度,减小进气门早开:增大了进气
24、行程开始时气门的开启高度,减小进气阻力,增加进气量。进气阻力,增加进气量。进气阻力,增加进气量。进气阻力,增加进气量。进气门晚关:延长了进气时间,在大气压和气体惯性力的进气门晚关:延长了进气时间,在大气压和气体惯性力的进气门晚关:延长了进气时间,在大气压和气体惯性力的进气门晚关:延长了进气时间,在大气压和气体惯性力的作用下,增加进气量。作用下,增加进气量。作用下,增加进气量。作用下,增加进气量。排气门早开:借助气缸内的高压自行排气,大大减小了排排气门早开:借助气缸内的高压自行排气,大大减小了排排气门早开:借助气缸内的高压自行排气,大大减小了排排气门早开:借助气缸内的高压自行排气,大大减小了排气
25、阻力,使排气干净。气阻力,使排气干净。气阻力,使排气干净。气阻力,使排气干净。排气门晚关:延长了排气时间,在废气压力和废气惯性力排气门晚关:延长了排气时间,在废气压力和废气惯性力排气门晚关:延长了排气时间,在废气压力和废气惯性力排气门晚关:延长了排气时间,在废气压力和废气惯性力的作用下,使排气干净。的作用下,使排气干净。的作用下,使排气干净。的作用下,使排气干净。14柴油机的几大机构和系统柴油机的几大机构和系统二大机构二大机构 1.1.1.1.曲柄连杆机构、曲柄连杆机构、曲柄连杆机构、曲柄连杆机构、2.2.2.2.配气机构;配气机构;配气机构;配气机构;四大系统四大系统 1.1.1.1.燃料供
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