第六章 发动机的原理和构造.ppt
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- 第六章 发动机的原理和构造 第六 发动机 原理 构造
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1、发动机的工作原理和总体构造 南京消防士官学校南京消防士官学校 发动机是将燃料燃烧发动机是将燃料燃烧的热能转化为机械能的一的热能转化为机械能的一种机器,种机器,燃料在气缸内燃燃料在气缸内燃烧,热能直接转化成机械烧,热能直接转化成机械能。能。发动机多为往复活塞发动机多为往复活塞式内燃机,简称活塞式内式内燃机,简称活塞式内燃机。燃机。 第六章 发动机的工作原理 和总体构造第一节 发动机的分类及相关术语第二节 四冲程发动机第三节 二冲程发动机第四节 发动机的启动与停止第五节 发动机主要故障及排除 第一节 发动机的分类及相关术语一、发动机的分类二、发动机的相关术语一、 发动机的分类(一)按其使用的燃料分
2、(二)按工作循环分(三)按冷却方式分(四)点火方式分 (五)按气缸数与排列分(一) 按其使用的燃料分 可以分为可以分为汽油机汽油机、柴油机柴油机及使用代及使用代用燃料甲醇、乙醇、液化石油气的发动用燃料甲醇、乙醇、液化石油气的发动机。机。以汽油为燃料的发动机称为汽油机;以汽油为燃料的发动机称为汽油机;以柴油为燃料的发动机称为柴油机;以柴油为燃料的发动机称为柴油机;以液化气为燃料的发动机称为液化气发以液化气为燃料的发动机称为液化气发动机。动机。汽油机 汽油机:利用化油器使汽油与空气混合后吸入发动机气缸内,用电火花强制点燃混合气,使其燃烧后产生热能而作功的机器。 特点:汽油沸点低,容易汽化和点燃。因
3、此,汽油机采用高压电火花点火,使空气和汽油混合形成的可燃混合气燃烧作功。柴油机柴油机 柴油机:柴油机:利用喷油泵使柴油产生高压后由喷利用喷油泵使柴油产生高压后由喷油器直接喷入发动机气缸内,并与气缸内压缩空油器直接喷入发动机气缸内,并与气缸内压缩空气混合形成混合汽,柴油自燃后产生热能而作功气混合形成混合汽,柴油自燃后产生热能而作功的机器。的机器。 特点:柴油与汽油相比馏分较重,不易汽化特点:柴油与汽油相比馏分较重,不易汽化和点燃。但柴油在高温、高压下的自燃温度低。和点燃。但柴油在高温、高压下的自燃温度低。因此,柴油机采用压缩空气的办法提高压力和温因此,柴油机采用压缩空气的办法提高压力和温度,使压
4、缩空气温度超过柴油的自燃温度,这时度,使压缩空气温度超过柴油的自燃温度,这时再喷入柴油,经短暂的油气混合过程后自行发火再喷入柴油,经短暂的油气混合过程后自行发火燃烧。燃烧。(二)按工作循环分二)按工作循环分 发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机。(1)(1)四冲程发动机四冲程发动机-凡活塞上下往复四个凡活塞上下往复四个单程完成一个单程完成一个工作循环工作循环的发动机,称为四的发动机,称为四冲程发动机冲程发动机. .(2)(2)二冲程发动机二冲程发动机-凡活塞上下往复两个凡活塞上下往复两个单程即完成一个工作循环的发动机,则称单程即完成一个工作循环的发动机,
5、则称为二冲程发动机。为二冲程发动机。工作循环工作循环在气缸进行在气缸进行的每一次将燃料燃烧所的每一次将燃料燃烧所产生的热能转化为机械产生的热能转化为机械能的一系列过程,称为能的一系列过程,称为发动机的一个工作循环。发动机的一个工作循环。冲程数冲程数二冲程发动机二冲程发动机四冲程发动机四冲程发动机曲轴旋转一周完成一个工作循环。曲轴旋转一周完成一个工作循环。由于换气不彻底,经济性较差,但由于换气不彻底,经济性较差,但结构简单,因此在摩托车上广泛使结构简单,因此在摩托车上广泛使用。用。曲轴旋转二周完成一个工作循环。曲轴旋转二周完成一个工作循环。四冲程发动机有独立的进气和排气四冲程发动机有独立的进气和
6、排气冲程,换气彻底,在汽车上广泛使冲程,换气彻底,在汽车上广泛使用,并已逐渐用于摩托车。用,并已逐渐用于摩托车。(三)按冷却方式分(三)按冷却方式分 现代汽车发动机绝大多数采用水冷却现代汽车发动机绝大多数采用水冷却方式方式. . 而消防上用的小型破拆工具、机动液而消防上用的小型破拆工具、机动液压泵、手抬机动泵则采用的是风冷却方式。压泵、手抬机动泵则采用的是风冷却方式。可分为水冷式发动机和风冷式发动机。可分为水冷式发动机和风冷式发动机。(四)按点火方式分 点火方式点火方式压燃式发动机压燃式发动机点燃式发动机点燃式发动机可分为压燃式(如柴油机)和点燃式(如汽油机)。(五五)气缸数与排列气缸数与排列
7、缸数及排列缸数及排列L 4 2.4LV 6 3.0L直列直列LINE4缸缸排气量排气量V形排列形排列6缸缸常听到的对发动机的叫法常听到的对发动机的叫法直列发动机直列发动机V形发动机形发动机水平对置发动机水平对置发动机二、发动机的相关术语1、上止点 7、气缸工作容积 2、下止点 8、发动机排量 3、活塞冲程 9、气缸总容积 4、活塞行程 10、压缩比 5、曲柄半径 11、四冲程 6、燃烧室容积 12、二冲程上止点上止点 指活塞上行到达指活塞上行到达最高点最高点处的位置,处的位置,称为活塞上止点。此时,活塞顶部距离称为活塞上止点。此时,活塞顶部距离曲轴回转中心最远。曲轴回转中心最远。下止点下止点
8、指活塞下行到达指活塞下行到达最低点最低点处的位置,处的位置,称为活塞下止点。此时,活塞顶距离曲称为活塞下止点。此时,活塞顶距离曲轴的回转中心最近。轴的回转中心最近。活塞冲程活塞冲程 活塞由一个止点向另一个止点运动活塞由一个止点向另一个止点运动一次的过程,称为一个冲程。一次的过程,称为一个冲程。活塞行程活塞行程 活塞由一个止点到另一个止点移动活塞由一个止点到另一个止点移动的距离称活塞行程,用的距离称活塞行程,用S S表示。表示。曲柄半径曲柄半径 曲轴与连杆下端(大头)的连接中曲轴与连杆下端(大头)的连接中心至曲轴回转中心的距离,用心至曲轴回转中心的距离,用R R表示。表示。燃烧室容积燃烧室容积
9、活塞在上止点时,活塞上方的空间活塞在上止点时,活塞上方的空间称为燃烧室容积,用称为燃烧室容积,用VcVc表示。表示。气缸工作容积气缸工作容积 气缸工作容积气缸工作容积活塞从上止点到活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积,下止点所扫过的气缸容积, 称气缸工作容积,用称气缸工作容积,用VhVh表示。表示。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称多缸发动机各气缸工作容积的总和称为发动机排量,用为发动机排量,用V Vl l表示。表示。气缸总容积气缸总容积 活塞在下止点时,活塞上方的容积,称活塞在下止点时,活塞上方的容积,称为所缸总容积,用为所缸总容积,用VaVa表示。表示。 Va =Vh+
10、Vc压缩比压缩比 气缸总容积与燃烧室容积的比值,称为压缩比。压缩比反映了活塞气缸总容积与燃烧室容积的比值,称为压缩比。压缩比反映了活塞由下止点运动到上止点时,气缸内的气体被压缩的程度。由下止点运动到上止点时,气缸内的气体被压缩的程度。 压缩比越大,压缩终了时气缸内的压力和温度就越高,燃烧过程便越压缩比越大,压缩终了时气缸内的压力和温度就越高,燃烧过程便越快,燃烧后产生的膨胀压力也越大,所以说,快,燃烧后产生的膨胀压力也越大,所以说,压缩比越高,功率越大。压缩比越高,功率越大。 一般车用汽油机一般车用汽油机的压缩比为的压缩比为610,柴,柴油机的压缩比为油机的压缩比为1522。 四冲程四冲程 四
11、冲程发动机四冲程发动机凡是曲轴旋转两周,凡是曲轴旋转两周,即活塞往复四个行程完成一个工作循环的发即活塞往复四个行程完成一个工作循环的发动机。动机。 二冲程二冲程 二冲程发动机二冲程发动机凡是曲轴旋转一凡是曲轴旋转一周,即活塞往复二个行程完成一个工作周,即活塞往复二个行程完成一个工作循环的发动机。循环的发动机。132456第二节第二节 四冲程发动机四冲程发动机一、一、四冲程发动机结构概述二、四冲程汽油机工作原理一、四冲程发动机结构概述1、总体构造组成 2、曲柄连杆机构3、配气机构 4、燃油供给系5、润滑系 6、点火系7、冷却系 8、启动系总体构造 汽油发动机通常是由汽油发动机通常是由“两大机构、
12、五大两大机构、五大系系”组成。组成。即(即(1 1)曲柄连杆机构()曲柄连杆机构(2 2)配气机构)配气机构 (3 3)供给系)供给系 (4 4)润滑系)润滑系 (5 5)冷却系)冷却系 (6 6)点火系)点火系 (柴油机没有)(柴油机没有) (7 7)启动系)启动系1、曲柄连杆机构、曲柄连杆机构 主要主要活塞、连杆、曲轴、活塞、连杆、曲轴、飞轮飞轮以及与它们相关的以及与它们相关的气缸体、气缸体、气缸盖、曲轴箱气缸盖、曲轴箱等。等。 是将燃油燃烧后释放的能是将燃油燃烧后释放的能量转化成曲轴旋转的机械能。量转化成曲轴旋转的机械能。 活塞连杆组典型构成活塞连杆组典型构成缸体缸体2、配气机构、配气机
13、构主要有进、排气门和凸轮轴及主要有进、排气门和凸轮轴及其它传动机件组成。其它传动机件组成。 是发动机的换气机构。它定是发动机的换气机构。它定时开启和关闭发动机进气阀门时开启和关闭发动机进气阀门和排气阀门,使可燃混合气准和排气阀门,使可燃混合气准时进入气缸,废气及时排出,时进入气缸,废气及时排出,以配合气缸内曲柄连杆机构正以配合气缸内曲柄连杆机构正常工作。常工作。 凸轮轴工作凸轮轴工作原理简图原理简图凸轮的作用是在相应的正时打开和关闭气门。凸凸轮的作用是在相应的正时打开和关闭气门。凸轮轴是由各种不同的凸轮构成,为了减少旋转过程轮轴是由各种不同的凸轮构成,为了减少旋转过程的惯性力,部分凸轮轴为中空
14、结构。的惯性力,部分凸轮轴为中空结构。3、燃气供给系、燃气供给系 主要有化油器、汽油泵、汽油滤清器、油主要有化油器、汽油泵、汽油滤清器、油箱、空气滤清器、进、排气歧管和消声器等箱、空气滤清器、进、排气歧管和消声器等机件组成。机件组成。 是根据发动机的需要,将汽油和空气混是根据发动机的需要,将汽油和空气混合成可燃混合气,并定时提供给气缸。合成可燃混合气,并定时提供给气缸。 该系统中,化油器是一个非常重要的部该系统中,化油器是一个非常重要的部件,它的功能是将汽油雾化、蒸发并和空气件,它的功能是将汽油雾化、蒸发并和空气混合成一定浓度的可燃混合气体。混合成一定浓度的可燃混合气体。 v内燃机工作时吸入的
15、空内燃机工作时吸入的空气流经喉管时流速增高气流经喉管时流速增高使该处产生真空将浮子使该处产生真空将浮子室中的燃油经主量孔和喷室中的燃油经主量孔和喷口吸出喷入喉管。燃油口吸出喷入喉管。燃油被高速空气流所雾化并被高速空气流所雾化并与之混合混合过程一直与之混合混合过程一直延续到气缸内。用节气门延续到气缸内。用节气门调节供入气缸的混合气量。调节供入气缸的混合气量。 4、润滑系 主要有机油泵、机油滤清器等机件组成。 是向发动机运动机件摩擦表面供给润滑油的机构。 汽油机中各运动零件表面一般采用的润滑有三种方式:掺混润滑、泼溅润滑或压力润滑。 5、点火系 主要有点火线圈、分电器等机件组成。 其功能是将低电压
16、变成高电压,并按规定的时间产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气。 点火系按产生高电压的方法,分为蓄电池点火系和磁电机点火系两种。目前国内汽油机一般均使用磁电机点火。 传统的点火系统传统的点火系统由点火模块、点由点火模块、点火线圈、分电器、火线圈、分电器、火花塞等组成,火花塞等组成,点火系统通过点点火系统通过点火线圈产生高电火线圈产生高电压,由分电器把压,由分电器把高电压按照各缸高电压按照各缸的点火顺序送入的点火顺序送入火花塞点火。火花塞点火。A: 火花塞线火花塞线E: 分电器分电器I : 点火线圈点火线圈D: 高压线高压线J : 火花塞火花塞点火线圈:点火线圈:点火线圈用来产生火花塞点火线圈用来
17、产生火花塞点火所需的高电压。它由点火所需的高电压。它由缠绕在铁芯上的初级线圈缠绕在铁芯上的初级线圈和次级线圈组成,两级线和次级线圈组成,两级线圈的绕数比越大,互感电圈的绕数比越大,互感电势越大,因此点火线圈可势越大,因此点火线圈可以产生所需的高电压。以产生所需的高电压。火花塞的构造是以一根细长的火花塞的构造是以一根细长的金属电极穿过一个具有绝缘功金属电极穿过一个具有绝缘功能的陶瓷材质而制程,绝缘体能的陶瓷材质而制程,绝缘体的下部周围有一个金属材质的的下部周围有一个金属材质的壳,以螺牙方式旋紧在汽缸盖壳,以螺牙方式旋紧在汽缸盖上,在这个金属壳的底部再加上,在这个金属壳的底部再加焊一电极与汽车车体
18、形成接地焊一电极与汽车车体形成接地作用,另外,在此电极中央的作用,另外,在此电极中央的末端,必须再以一个微小的放末端,必须再以一个微小的放电间隙分隔开来。电间隙分隔开来。火花塞两极之间需要很高的电火花塞两极之间需要很高的电压才能产生火花。压才能产生火花。端子端子绝缘子绝缘子垫垫电极电极6、冷却系 主要有主要有水泵、散热器和水泵、散热器和风扇风扇等机件组成。等机件组成。 用来吸收和散发发动机用来吸收和散发发动机受热零件的多余热量,以维受热零件的多余热量,以维持发动机的正常工作温度。持发动机的正常工作温度。 汽油机的冷却方式一般汽油机的冷却方式一般有风冷和水冷两种。有风冷和水冷两种。 7、启动系、
19、启动系 主要有主要有启动机及其附属装置启动机及其附属装置等。等。 用来启动发动机。用来启动发动机。 汽油机的启动方式一般有两种,一是汽油机的启动方式一般有两种,一是手拉绳启动,二是电启动。电启动主要由手拉绳启动,二是电启动。电启动主要由启动机和蓄电池组成的。启动机和蓄电池组成的。 发动机由静止状态转入工作状态的全过程称之为起动过程。发动机由静止状态转入工作状态的全过程称之为起动过程。起动机要有足够的力矩来克服发动机内部机件的阻力。起动机作为机械动起动机要有足够的力矩来克服发动机内部机件的阻力。起动机作为机械动力源,通过电机轴上的齿轮与发动机曲轴后端的飞轮外缘齿圈相啮合,通力源,通过电机轴上的齿
20、轮与发动机曲轴后端的飞轮外缘齿圈相啮合,通电后带动飞轮和曲轴转动。发动机起动后,起动机必须立即与飞轮齿圈分电后带动飞轮和曲轴转动。发动机起动后,起动机必须立即与飞轮齿圈分离,为此,在起动机上设有脱开机构。起动机的电源来自蓄电池。离,为此,在起动机上设有脱开机构。起动机的电源来自蓄电池。点火开关点火开关脱离脱离机构机构蓄电池蓄电池起动机起动机驱动驱动齿轮齿轮二、四冲程汽油机工作原理(一)四冲程汽油机的工作过程(二)四冲程汽油机的工作特点完整演示工作过程 (一)四冲程汽油机的工作过程(一)四冲程汽油机的工作过程 当外力推动活塞沿气缸轴线做直线运动时,当外力推动活塞沿气缸轴线做直线运动时,活塞通过连
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