汽车构造电子教案课件.ppt
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1、汽车构造汽车构造 第四讲主讲教师:冯原学时:主讲教师:冯原学时:发动机工作原理和总体构造发动机工作原理和总体构造概述概述 四冲程发动机工作原理四冲程发动机工作原理 发动机总体构造发动机总体构造 发动机主要性能指标和特性发动机主要性能指标和特性 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则 第一节第一节 概概 述述 发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。一、发动机的定义一、发动机的定义:n风能风能-风力发动机风力发动机n水流能水流能-水力发动机水力发动机n热能热能-热力发动机热力发动机n电能电能-电力发动机电力发动机n原子能原子能-原子能
2、发动机原子能发动机n太阳能太阳能-太阳能发动机太阳能发动机n地热能地热能-地热发动机地热发动机风力发动机返回水力发动机 水轮是以流水为动力,进行旋转的动力装置,又称“水车”,可以带动磨、风箱、抽水装置、纺车、榨油和制革机械乃至发动机等返回热力发动机返回二、二、热力发动机:热力发动机:将热能转变成机械能的发动机。将热能转变成机械能的发动机。1 1、外燃、外燃机:机:燃料在机器外部燃烧,产生的热能输入到机器内燃料在机器外部燃烧,产生的热能输入到机器内部并转变成机械能输出的热力发动机。如部并转变成机械能输出的热力发动机。如蒸汽机蒸汽机。2 2、内燃、内燃机:机:液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器
3、内部液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能,然后再将热能转变成机械能输出的热力发动燃烧而产生热能,然后再将热能转变成机械能输出的热力发动机。机。热机内燃机外燃机活塞式叶片式蒸汽机汽轮机热气机燃气轮机斯特灵发动机3 3、比较、比较:外燃外燃机体积大,重量重,热效率低;机体积大,重量重,热效率低;内燃机单机功率范围大(内燃机单机功率范围大(0.6-16860kW0.6-16860kW)、热效)、热效率高(汽油机略高于率高(汽油机略高于0.30.3,柴油机达,柴油机达0.40.4左右)、左右)、体积小、质量轻、操作简单,便于移动和起动性体积小、质量轻、操作简单,便于移动和起动性能好
4、等优点。被广泛应用于汽车、火车、工程机能好等优点。被广泛应用于汽车、火车、工程机械、拖拉机、发电机、船舶、坦克、排灌机械和械、拖拉机、发电机、船舶、坦克、排灌机械和众多其它机械的动力众多其它机械的动力。4 4、内燃机按热能转变成机械能的主要构内燃机按热能转变成机械能的主要构件分件分活塞式内燃机、燃气轮机活塞式内燃机、燃气轮机燃气轮机 燃气轮机是以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致5 5、活塞式内燃机按活塞运动方式分活塞式内燃机按活塞运动方式分往复活塞式内燃机、转子活塞式内燃机往复活塞式内燃机、转子活塞式内燃机 活塞式内燃机按运动方式分类按行程数分类其他分类方式往
5、复运动式旋转运动式四行程二行程1 1、按使用的燃料不同分、按使用的燃料不同分汽油机汽油机柴油机柴油机三、发动机的分类三、发动机的分类(往复活塞式):3 3、按冷却方式不同、按冷却方式不同水冷发动机水冷发动机风冷发动机风冷发动机2 2、按完成一个工作循环所需行程数、按完成一个工作循环所需行程数四冲程发动机四冲程发动机二冲程发动机二冲程发动机4 4、按气缸数及排列方式、按气缸数及排列方式单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机单列式单列式型型对置式对置式单列式单列式型型对置式对置式5 5、按进气状态分、按进气状态分自然吸气式发动机(非增压式发动机)自然吸气式发动机(非增压式发动机)强制吸气式(增压
6、式发动机)强制吸气式(增压式发动机)第二第二节节 四行程发动机工作原理四行程发动机工作原理 一、基本结构一、基本结构上止点上止点 下止点下止点 活塞行程活塞行程(S)(S)曲柄半径曲柄半径(R)(R)气缸工作容积气缸工作容积(V h)(V h)燃烧室容积燃烧室容积(Vc)(Vc)气缸总容积气缸总容积(Va)(Va)二、基本术语二、基本术语 压缩比压缩比发动机排量发动机排量工作循环工作循环1 1、上止点、下止点、上止点、下止点活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点;活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点;活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、下止点处,活塞的运动速
7、度为零。在上、下止点处,活塞的运动速度为零。2 2、活塞行程、活塞行程上、下止点间的距离上、下止点间的距离 S S 称为活塞行程。称为活塞行程。S3 3、曲柄半径、曲柄半径曲柄与连杆下端的连接中心至曲轴中曲柄与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离心的距离R R。其中。其中S=2RS=2R。R4 4、气缸工作容积、气缸工作容积活塞从一个止点运动到另一个止点所扫活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积。一般用过的容积。一般用V Vh h表示。表示。Vh5 5、燃烧室容积、燃烧室容积活塞位于上止点时,其顶部与气缸盖之活塞位于上止点时,其顶部与气缸盖之间的容积。一般用间的容积。一般用V VC C表示。
8、表示。Vc6 6、气缸总容积、气缸总容积活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的容积。一般用容积。一般用V Va a表示。表示。Va动态演示动态演示 7 7、发动机排量、发动机排量多缸发动机各气缸工作容积的总和。一般多缸发动机各气缸工作容积的总和。一般用用V VL L表示。表示。VL=Vhii为气缸数目为气缸数目8 8、压缩比、压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比(比(压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比的最小容积之比),用),用表示表示。汽油机压缩比一般为汽油机压缩比一
9、般为8 81111。柴油机压缩比一般。柴油机压缩比一般为为16162222。V Va a 气缸总容积;气缸总容积;V Vh h 气缸工作容积;气缸工作容积;VVc c 燃烧室容积;燃烧室容积;9 9、工作循环、工作循环 对于往复活塞式发动机,每进行一对于往复活塞式发动机,每进行一次能量转换,均要经过进气、压缩、作次能量转换,均要经过进气、压缩、作功、排气四个过程。这种周而复始的连功、排气四个过程。这种周而复始的连续过程,称为发动机的一个工作循环。续过程,称为发动机的一个工作循环。(在气缸内进行的,每一次将热能转换(在气缸内进行的,每一次将热能转换为机械能的一系列的连续过程为机械能的一系列的连续
10、过程 )例题:例题:某汽油机有四个气缸,气缸直径某汽油机有四个气缸,气缸直径92mm92mm,活塞冲程,活塞冲程92mm92mm,压缩比为,压缩比为6 6。计算其每缸工作容积、燃烧室容积计算其每缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量(容积以升为单位)。及发动机排量(容积以升为单位)。1)每缸工作容积:每缸工作容积:Vh=0.61 (L)2)燃烧室容积:燃烧室容积:(L)3)发动机排量:发动机排量:VL=Vhi=0.614=2.44 (L)三、三、四冲程汽油机工作原理四冲程汽油机工作原理1 1、进气行程、进气行程 2 2、压缩行程、压缩行程 3 3、作功行程、作功行程 4 4、排气行程、排气行程四冲
11、程四冲程汽油机汽油机的工作原理示意图的工作原理示意图汽油发动机四个行程的图示1.1.进气行程进气行程.压缩行程压缩行程.作功行程作功行程4.4.排气行程排气行程每一行程工作的具体分析如下每一行程工作的具体分析如下1 1、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大气压力线大气压力线PVra示功图示功图上上止止点点下下止止点点示功图示功图:表示活塞表示活塞在不同位置时气缸内在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。气体压力的变化情况。进气终了时气缸内进气终了时气缸内压强压强为为0.0740.0740.093Mpa0.093Mpa,温度温度上升至上升至353353403K403K 活活
12、塞塞下下行行2 2、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PVra示功图示功图大气压力线大气压力线c上上止止点点下下止止点点压缩终了时气缸内压缩终了时气缸内压强压强上升至上升至0.60.61.5Mpa1.5Mpa,温度温度继续上升至继续上升至600600700K 700K。活活塞塞上上行行3 3、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PVra示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上上止止点点下下止止点点作功中气缸内作功中气缸内最高压强最高压强可达可达3 35Mpa5Mpa,最最高温度高温度可达可达220022002800K2800K;作功终了时气;作功终
13、了时气缸内缸内压强压强下降至下降至0.30.30.5Mpa0.5Mpa,温度温度下降下降至至130013001600K1600K。活活塞塞下下行行4 4、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PVr示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上上止止点点下下止止点点残余废气残余废气排气终了时气缸内排气终了时气缸内压强压强下降至下降至0.1020.1020.120Mpa0.120Mpa,温度温度下降至下降至9009001200K1200K a活活塞塞上上行行四、四冲程柴油机工作原理四、四冲程柴油机工作原理 四行程柴油机四行程柴油机同样包括进气、压同样包括进气、压缩、作功和排气四缩、
14、作功和排气四个行程。但由于柴个行程。但由于柴油机使用的柴油,油机使用的柴油,粘度比汽油大,不粘度比汽油大,不易蒸发,且自燃温易蒸发,且自燃温度又比汽油低,所度又比汽油低,所以采用的着火方式以采用的着火方式是是 压缩自燃式点火压缩自燃式点火(压燃)(压燃)。喷油器喷油器喷油泵喷油泵进气行程进气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程排气行程排气行程新鲜空气新鲜空气四冲程柴油机各行程示意图四冲程柴油机各行程示意图开始喷油开始喷油分析和比较汽油机、柴油机的工作分析和比较汽油机、柴油机的工作异同异同?首先分别看一下汽油机和柴油机的图示首先分别看一下汽油机和柴油机的图示火花塞火花塞 喷油器喷油器 汽油机、柴
15、油机的工作汽油机、柴油机的工作相同点相同点 每个工作循环曲轴转两周每个工作循环曲轴转两周;对应每一活塞行程曲对应每一活塞行程曲轴转半周轴转半周;只有作功行程产生动力。只有作功行程产生动力。汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合,汽油与空气缸外混合,进入气缸可燃混合气进入气缸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自行燃高温气体加热柴油自行燃烧烧有点火系统有点火系统无点火系统无点火系统汽油机、柴油机的工作汽油机、柴油机的工作不同点不同点五、二冲程发动机结构特点及工作原理五、二冲程发动机结构特点及工作原理二冲程发动机:指活塞在二冲程发动机:
16、指活塞在上、下止点间往复移动两上、下止点间往复移动两个行程(相当于曲轴旋转个行程(相当于曲轴旋转360360度),完成进气、压度),完成进气、压缩、作功、排气一个工作缩、作功、排气一个工作循环的发动机。循环的发动机。1 1、第一行程(换气、第一行程(换气-压缩压缩行程)行程)2 2、第二行程(作功、第二行程(作功-换气换气行程)行程)二二冲程与冲程与四四冲程汽油机比冲程汽油机比较较性 能二冲程汽油机四冲程汽油机结构简单复杂比质量小大燃油消耗高低升功率大小制造维修成本低高比质量小大起动性好差使用寿命短长排放大小六、爆燃和表面点火六、爆燃和表面点火n1 1、压缩比对发动机工作的影响:、压缩比对发动
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