汽车发动机的认识概述课件.ppt
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1、汽车发动机模块一汽车发动机的认识概述汽车发动机的认识概述pptppt汽车发动机的认识概述汽车发动机的认识概述pptppt课题一课题一 汽车发动机的认识汽车发动机的认识概述概述四行程发动机工作原理四行程发动机工作原理 发动机的总体构造发动机的总体构造 内燃机名称及型号编制规则内燃机名称及型号编制规则 二行程发动机工作原理二行程发动机工作原理 发动机相关常用术语发动机相关常用术语 1.1 概概 述述 发动机:热能发动机:热能 机械能机械能1 1、按燃、按燃料的使用料的使用不同分不同分一、发动机的定义一、发动机的定义:二、发动二、发动机的分类机的分类:现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在发现
2、代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧,把产生的动机气缸内部进行燃烧,把产生的热能转变成机械能热能转变成机械能。汽油汽油柴油柴油乙醇及酒精汽油(乙醇及酒精汽油(E10)液化石油气(液化石油气(LPG)燃料电池(氢和氧)燃料电池(氢和氧)压缩天然气(压缩天然气(CNG)含氧燃料含氧燃料化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池3 3、按冷却方式不同、按冷却方式不同:2 2、按完成一个工作、按完成一个工作循环所需行程数循环所需行程数四行程发动机四行程发动机二行程发动机二行程发动机转子型发动机转子型发动机转子式转子式单缸发动机单缸发动机多缸发动机多缸发动机直列式 2、3、4、5、
3、6、8型 4、6、8、12对置式 4、6、8W型 12(宾利欧陆)、16(布加迪威龙)4 4、按气缸数及、按气缸数及排列形式分排列形式分直列式直列式对置式对置式型型W W型式汽车发动机的排列形式型式汽车发动机的排列形式5、按照进气系统是否采用增压方式分类、按照进气系统是否采用增压方式分类内燃机按照进气系统的进气形式分:内燃机按照进气系统的进气形式分:自然吸气式(非增压式)自然吸气式(非增压式)强制进气式(增压式)强制进气式(增压式)注:现社会上流通使用的汽车基本是汽油机采用自注:现社会上流通使用的汽车基本是汽油机采用自然吸气式,但是有一部分也已使用了涡轮增压系统。然吸气式,但是有一部分也已使用
4、了涡轮增压系统。柴油机基本采用增压式,其都是为了提高使用功率。柴油机基本采用增压式,其都是为了提高使用功率。1.2上止点(上止点(TDCTDC)下止点(下止点(BDCBDC)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)一、发动机结构基本术语一、发动机结构基本术语 压缩比压缩比()发动机排量发动机排量工作循环工作循环发动机相关常用术语发动机相关常用术语 注:上止点前为BTDC,上止点后为ATDC 发动机内部工作视频发动机内部工作视频I:汽车构造汽车构造动画图像视频。发动
5、机工作动画教学视频动画图像视频。发动机工作动画教学视频 上止点上止点下止点下止点活塞行程活塞行程 活塞由一个止点到另一个止点移动的距离,称活塞由一个止点到另一个止点移动的距离,称为活塞行程(为活塞行程(S S)。对应一个活塞行程,曲轴旋转)。对应一个活塞行程,曲轴旋转180180度。度。活塞在气缸内做往返运动时,活塞顶部距离曲活塞在气缸内做往返运动时,活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的位置。轴旋转中心最远的位置。活塞在气缸内做往返运动时,活塞顶部距离曲活塞在气缸内做往返运动时,活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的位置。轴旋转中心最近的位置。活塞从上止点到下止点所走过的气缸容积,活塞从上止点到下止点所走过
6、的气缸容积,称为气缸工作容积(称为气缸工作容积(VhVh)。)。活塞处于上止点时,活塞顶部与缸盖所形活塞处于上止点时,活塞顶部与缸盖所形成的空间称为燃烧室容积(成的空间称为燃烧室容积(VCVC)。)。活塞在下止点时,活塞上方全部空间,称活塞在下止点时,活塞上方全部空间,称为气缸总容积(为气缸总容积(VaVa)。)。燃烧室容积燃烧室容积 气缸工作容积气缸工作容积气缸总容积气缸总容积压缩比压缩比 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,用比,用表示表示。例如:例如:现代汽油车发动机压缩比一般为现代汽油车发动机压缩比一般为8 811(11(中高级轿车中高级轿车基本达到
7、基本达到1010以上以上)。柴油机压缩比一般为。柴油机压缩比一般为18182323。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;V Vc c 燃烧室容积;燃烧室容积;与连杆下端(即连杆大头)相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离。曲轴每转一圈,活塞移动两个行程曲柄半径曲柄半径工作循环工作循环 对于往复活塞式发动机,每进行一次能量转换,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、作功、排气四个过程。这种周均要经过进气、压缩、作功、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。而复始的连续过程,称为发动机的一个工作循环。多缸发动
8、机各气缸工作容积的总和,称为发动机多缸发动机各气缸工作容积的总和,称为发动机排量排量 ,用,用表示表示V VL L 。发动机排量发动机排量VL=V h i V Vh h气缸工作容积气缸工作容积 (单缸排量)(单缸排量)i i 气缸数目气缸数目动态演示动态演示 观观看看演演示示 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 四行程汽油发动机工作原理四行程汽油发动机工作原理 1.3(一)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
9、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示功图示功图上止点上止点下止点下止点示功图示功图: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353353403 403 活活塞塞下下行行进新鲜混合气进新鲜混合气压力值的换算:1MPa=1000KPa=10Kg=10Bar=1000000Pa=10kgf/cm2 温度值的换算:K为开氏温度,其从273。15开始相当于0长度换算
10、单位:1m=10 分米=100cm=1000mm=100000丝=1000000微米=1000000000纳米 1S=1000ms2 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上止点上止点下止点下止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0.80.81.5Mpa1.5Mpa,温度温度继续上升至继续上升至600600700 700。活活塞塞上上行行油气混合气油气混合气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上止点上止点下止点下止点作功中气缸内作功中气
11、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220022002800 2800 ;作功终了时;作功终了时气缸内气缸内压强压强下降至下降至0.30.30.5Mpa0.5Mpa,温度温度下下降至降至130013001600 1600 。活活塞塞下下行行火花塞开始点火火花塞开始点火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上止点上止点下止点下止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90090012
12、00 1200 a 活活塞塞上上行行四行程四行程汽油机汽油机的工作原理的工作原理 四冲程汽油机是将四冲程汽油机是将空气与汽油空气与汽油以一定比例混合,以一定比例混合,形成良好的混合气,在进气行程,适时的被吸入气缸形成良好的混合气,在进气行程,适时的被吸入气缸内部,经压缩后达到一定的高温内部,经压缩后达到一定的高温火花塞再以精确时间火花塞再以精确时间点火燃烧而产生热能点火燃烧而产生热能,燃烧后的气体所形成的高温高,燃烧后的气体所形成的高温高压促使分子迅速膨胀,其作用于活塞顶部,则推动活压促使分子迅速膨胀,其作用于活塞顶部,则推动活塞作直线向下行运动,同时通过连杆,曲轴飞轮机构塞作直线向下行运动,
13、同时通过连杆,曲轴飞轮机构而变为旋转的转矩,再通过传动机构对外输出作功。而变为旋转的转矩,再通过传动机构对外输出作功。飞轮此时贮存一定的惯性力带动曲轴旋转完成剩下的飞轮此时贮存一定的惯性力带动曲轴旋转完成剩下的排、进、压三个工作行程。这样,通过排、进、压三个工作行程。这样,通过吸入吸入混合气之混合气之后后压缩压缩、点火、点火作功作功、排气排气四行程周而复始、连续不断四行程周而复始、连续不断的工作方式即为四冲程汽油机的工作原理。的工作方式即为四冲程汽油机的工作原理。(二)四冲程柴油机的工作原理(二)四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油器排气行程排气行程进气门进气门排气门排气门纯 空 气纯 空 气温度
14、温度300-370K300-370K压力压力0.07850.0932MPa温度温度750-1000K750-1000K压力压力3-5 3-5 MPaMPa瞬时:瞬时:温度温度2000-2000-2500K2500K压压力力6-9 6-9 MPaMPa温度温度800-1000K800-1000K压力压力0.105-0.105-0.125M0.125MPaPa终了:温度终了:温度12001500k压力压力0.2-0.4MPa0.2-0.4MPa吸气行程吸气行程压缩行程压缩行程作功行程作功行程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行程柴油机各行程示意图四行
15、程柴油机各行程示意图开始喷油开始喷油 四行程柴油机工作原理视频四行程柴油机工作原理视频 四冲程柴油机是将四冲程柴油机是将新鲜空气新鲜空气在进气行程时被吸在进气行程时被吸入气缸内部,经压缩后新鲜空气达到一定的高温,入气缸内部,经压缩后新鲜空气达到一定的高温,燃油喷射系统再在精确时间喷入良好雾化后的柴油燃油喷射系统再在精确时间喷入良好雾化后的柴油并与空气混合,经并与空气混合,经压缩后达到一定温度的新鲜气体压缩后达到一定温度的新鲜气体瞬间点燃混合气产生燃烧瞬间点燃混合气产生燃烧,所形成的高温高压促使,所形成的高温高压促使分子迅速膨胀,其作用于活塞顶部,则推动活塞作分子迅速膨胀,其作用于活塞顶部,则推
16、动活塞作直线向下行运动,同时通过连杆,曲轴飞轮机构而直线向下行运动,同时通过连杆,曲轴飞轮机构而变为旋转的转矩,再通过传动机构对外输出作功。变为旋转的转矩,再通过传动机构对外输出作功。飞轮此时贮存一定的惯性力带动曲轴旋转完成剩下飞轮此时贮存一定的惯性力带动曲轴旋转完成剩下的排、进、压三个工作行程。这样,通过的排、进、压三个工作行程。这样,通过吸入吸入混合混合气之后气之后压缩压缩、点火、点火作功作功、排气排气四行程周而复始、连四行程周而复始、连续不断的工作方式即为四冲程汽油机的工作原理。续不断的工作方式即为四冲程汽油机的工作原理。四行程四行程柴油机柴油机工作原理工作原理 与汽油机工作原理相比,与
17、汽油机工作原理相比,其进气和压缩行程的气都是其进气和压缩行程的气都是新鲜空气。且在作功行程时新鲜空气。且在作功行程时与汽油机有所不同,由于用与汽油机有所不同,由于用的柴油粘度比汽油大、不易的柴油粘度比汽油大、不易蒸发,且自燃温度又较汽油蒸发,且自燃温度又较汽油低,所以采用的是低,所以采用的是 :压缩自燃式点火压缩自燃式点火 注:相比较而言柴油机的注:相比较而言柴油机的压缩比比汽油机要高得多,压缩比比汽油机要高得多,汽油机为汽油机为811,而柴油机可,而柴油机可达到达到1622。且压缩压强也。且压缩压强也要大得多,压缩终了是可达要大得多,压缩终了是可达到到3.54.5MPa。分析和比较汽油机、柴
18、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 思考思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处呢?共同特点:共同特点:1.1.每个工作循环曲轴转两转每个工作循环曲轴转两转(720(720)每一行程曲每一行程曲轴转半转轴转半转(180(180),进气行程是进气门开启,排气行,进气行程是进气门开启,排气行程是排气门开启,其余两个行程进、排气门均关闭。程是排气门开启,其余两个行程进、排气门均关闭。2.2.四个行程中,只有作功行程产生动力,其它四个行程中,只有作功行程产生动力,其它三个行程是为作功行
19、程做准备工作的辅助行程,虽三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程,虽然作功行程是主要行程,但其它三个行程也不可缺然作功行程是主要行程,但其它三个行程也不可缺少。少。3.3.发动机运转的第一个循环,必须有外力使曲发动机运转的第一个循环,必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程,着火后,完成作功行轴旋转完成进气、压缩行程,着火后,完成作功行程,依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后程,依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程,以后的工作循环发动机无需外力就可自行的行程,以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。完成。思考思考 四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么不同呢?汽油机汽油机柴油机柴
20、油机汽油与空气缸外混合,汽油与空气缸外混合,进入可燃混合气进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缸外喷油缸外喷油(缸内直喷缸内直喷)缸内喷油缸内喷油汽油机、柴油机的工作不同点:汽油机、柴油机的工作不同点:柴油机和汽油机的比较柴油机和汽油机的比较 柴油机与汽油机比较,柴油机的压缩柴油机与汽油机比较,柴油机的压缩比高,热效率高,燃油消耗率低,同时柴比高,热效率高,燃油消耗率低,同时柴油价格也较低,因此,柴油机的燃料经济油价格也较低,因此,柴油机的燃料经济性能好,而且柴油机的排气污染少
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