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内燃机原理 1绪论


进气行程
压缩行程(a—c 线)(Compression stroke)
•活塞:BDC — TDC ; •曲轴:180—360°CA (转一圈); •进排气门关。 •压缩开始: Pa 、 Ta ; •压缩终了: Pc = 3~ 5MPa ; Tc = 750~1000K •压缩冲程的目的:提高工质的温度和压力,为混合气 的点燃和燃烧创造条件,以得到较高的燃烧最高压力和
塞下行对外作功。 Pc ~ Pz (Pz —燃烧最高压力可达6 ~9 MPa) Tc ~ Tz (Tz—燃烧最高温度可达1800~2000K) •膨胀终了: 排气门打开,膨胀结束,燃气压力降至Pb为 0.2 ~ 0.5 MPa;温度降为Tb约1300 ~ 1600K。
做功行程
•作功冲程的目的:利用高温高压燃气的膨胀对外作功。
排气冲程(b—r线)(Exhaust stroke)
•活塞:BDC ~ TDC ;
•曲轴;540 ~ 720°CA(总共转两圈)
•排气门打开、关闭各一次。 •排气开始:废气首先利用自身压力自由排气, 大部分废气自动冲出气缸,随后 上行将其余废气强制推出气缸。 •排气 终了: P = 0.105 ~ 0.115 MPa ; T = 700 ~ 900K •排气冲程的作用:排除废气,为下一循环引 入新鲜工质创造条件。 活塞
用途特征符号
含义 通用型及固定动力 拖拉机 摩托车 工程机械 汽车 铁路机车 发电机组 船用主机,右机基本型 船用主机,左机基本型 农用运输车
无符号 F N S DZ Z ZL
L
林业机械
4100Q——四缸直列、四冲程、缸径100mm、水冷、汽 车用。 1E65F——单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型。
12、工况 内燃机在某一时刻的运行状况。(Pe、n)
七、四冲程内燃机的工作原理
A、柴油机
进气行程(r—a 线)(Suction stroke)
• • • • 活塞:TDC — BDC ; 曲轴:0~180°CA (旋转半圈); 进气门打开,关闭各一次;排气门关。 进气开始:进气温度即环境温度T0; 进气压力为大气压力P0 。 • 进气终了:进气结束气体温度Ta 约370~400K; 压力Pa约0.078—0.091 MPa • 进气冲程的目的:引入新鲜工质(可燃混合气)
缸数 气缸布置形式 冲程符号(E 二冲程,四冲 程不标)
缸径符号 (mm) 结构特征符号 用途特征符号
区分符号
气缸布置形式符号 符号 无符号 P V 含义 多缸直列及 单缸卧式 平卧形 V形 符号
结构特征符号 含义 水冷 风冷 凝气冷却 十字头式 可倒转 增压 增压中冷
符号 无符号 T M G Q J D C CZ Y
非增压内燃机 增压内燃机 水冷式内燃机 风冷式内燃机
进入气缸前的空气或可燃混合气未经压缩的内燃机。对于四冲程内燃机亦 称自吸式内燃机 进入气缸前的空气或可燃混合气先经过压气机压缩.藉以增大充量密度的 内燃机 用水冷却气缸和气缸盖等零件的内燃机 用空气冷却气缸和气缸盖等零件的内燃机
单缸内燃机
多缸内燃机 立式内燃机
6、气缸总容积 Va (Overall volume) (L)
Va Vs Vc
7、发动机排量 VL (L)
1 VL iVs D 2 S i 10 6 4
式中: i — 气缸数(排量是决定发动机整机功率的主 要结构参数)
8、工作循环 (Working cycle)
发动机的一个工作循环由进气、压缩、燃烧膨胀 和排气组成,各过程连续进行,循环往复、周而 复始。
按气缸数 及 布置分
卧式内燃机 直列式内燃机 V形内燃机 对置气缸式内燃机
斜置式内燃机
气缸中心线与水平面呈一定角度(不是直角)的内燃机
按用途分 类
有汽车用、机车用、拖拉机用、船用、坦克用、摩托车用、发电用、农用、工程机械用等内燃机。
四 、内燃机产品名称和型号编制规则
首部 中部 后部 尾部
系列代号 换代符号 地方、企业代号
二、内燃机的特点
优点:
1、热效率高、经济性好。 2、功率和转速范围宽广、配套方便。(0.59kw — 35000kw) 3、结构紧凑、外型尺寸小、重量轻。 4、起动迅速、操作简单。 5、水消耗量少。 6、维护方便、技术成熟。 7、易于实现“三化”大批量生产。
缺点: 1、对燃料品质要求高。 2、低速时转矩不够大。 3、振动较大,超பைடு நூலகம்荷能力小。 4、噪声及废气污染大。 5、结构复杂、整机和零部件加工要求高。
4.燃烧室容积 Vc (Compression volume)(L)
活塞位于上止点时的气缸容积称为燃烧室容积, 也称压缩容积。 5、气缸工作容积 Vs (Piston swept volume) (L)
1 2 6 Vs D S 10 4
式中: D — 气缸直径(mm) S — 活塞行程(mm)
燃料供给系统
按照发动机要求,定时、定量供给 所需要的燃料
点火系统 润滑系统
按规定的时刻,准时点燃汽油机气 缸内的可燃混合气 润滑、减摩、延长寿命、密封、清 洁、冷却、防锈蚀
冷却系统
起动系统
保持发动机在适宜的温度下工作
起动发动机
冷却水泵、风扇、节温器、散热器、冷却水道等
蓄电池、起动开关、起动马达等
缸体
9、四冲程和二冲程内燃机 (Four-stroke and Two-stroke)
四冲程 — 活塞运动4个行程,完成一个工作循环。 二冲程 — 活塞运动2个行程,完成一个工作循环。
10. 压缩比 ε(Compression ratio)
Va Vs VC Vs 1 VC VC VC
发动机原理
李加强
2010年9月
• 教材及参考书
《内燃机学》第二版 周龙保主编 机械工业出版社
《内燃机构造与原理》陆耀祖 中国建材工业出版社
《汽车构造》第三版 (上) 陈家瑞主编 机械工业出
版社
• 考核办法:
考试——平时成绩20%(考勤、作业)+卷面成绩80%
一、内燃机的定义
• 发动机:将其它形式的能量转化为机械能的机器。 如风力、水力、电力、热力发动机。
三、内燃机的应用与分类
应用 • 航空 • 农业 • 车辆、机车 • 矿山、建筑及工程机械 • 船舶 • 固定电站 • 军事
分类方法




二冲程内燃机 按冲程数分 四冲程内燃机 点燃式内燃机
活塞经过两个行程完成一个工作循环的内燃机 活塞经过四个行程完成一个工作循环的内燃机 压缩气缸内的可燃混合气,并用外源点火燃烧的内燃机
火花塞或 喷油器 进气道 进气门 气缸盖
排气门 排气道
气缸
活塞 连杆 曲柄
3、缸径 D (Cylinder bore)
气缸直径是发动机最重要的结构参数,缸径的大小 基本确定了发动机活塞排量、输出功率及发动机尺 寸、重量的大致范围。 车用汽油机受爆燃的限制,缸径一般不能太大,通 常在60~100mm ;而柴油机受燃料喷射和燃烧的 限制缸径很难做得很小,一般在70~160mm以上。
压缩行程
提高燃气膨胀比,即可大大提高热功转换效率。
作功冲程(c—z—b线)(Expansion stroke) 活塞:TDC ~ BDC ; 曲轴;360 ~ 540°CA(转一圈半); •进排气门关。 •燃烧开始:压缩冲程接近TDC 时,喷油器向缸内喷油,
燃烧气体的压力和温度急剧升高,燃气开始膨胀,推动活
11、示功图(Indicator diagram)
为获得正确反映气缸内部实际情况的试验 数据,通常利用不同形式的示功器或内燃机数 据采集系统来观察或记录相对不同活塞位置时 气缸内工质压力的变化,所得到的结果即为p-V 示功图示功图。记录相对不同曲轴转角时气缸 内工质压力的变化,所得到的结果为 p-Φ示功 图
排气行程
进气行程(r—a 线)
压缩行程(a—c 线) 作功冲程(c—z—b线) 排气冲程(b—r线)
进气形成进入气缸的是纯 空气,压缩终了高压喷射 燃料 ,缸内形成混合气,压 缩自燃。
B、四冲程汽油机工作原理
缸外形成混合气,
进气行程进入气缸的是
混和气,
电火花点燃。
C 柴油机与汽油机比较
性 能 着火方式 燃油消耗 热效率 工作平稳性 汽油机 点燃 高 30%左右 柔和 柴油机 压燃 低 40%左右 粗暴




主要部件
气缸体、气缸盖、气缸垫等
机体组
发动机的骨架,支承着发动机的所 有零部件
曲柄连杆机构
配气机构
将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的 转矩,输出机械能
按照发动机要求,定时开闭进、排 气门, 吸入干净空气,排除废气
活塞、连杆、曲轴、飞轮等
气门组件、凸轮轴、驱动机构(摇臂、挺柱、推杆) 等 空气:空气滤清器、进排气管系、排气消音器 汽油机:汽油箱、输油泵、滤清器、压力调节器、各 种传感器、电控喷油器、电控单元等;(旧汽油机采 用化油器) 柴油机:柴油箱、输油泵、滤清器、高压油泵、调速 器、喷油器等 蓄电池、点火开关、点火线圈组件、传感器、电控装 置、火花塞等 油底壳、机油泵、机油滤清器、机油压力表、机油道 等
上、下止点是活塞在气缸内运动的两个极限位置, 活塞顶距曲轴旋转中心距离最远处称上止点,而最近处称下止点。 在上、下止点活塞运动方向改变,速度为零。 发动机运转时,活塞始终在上、下止点之间往复运动。
2、活塞行程(冲程) S (Stroke)
即上、下止点之间的距离。 活塞运动一个行程曲轴旋转180°曲轴转角(°CA)。
只有一个气缸的内燃机
具有两个或两个以上气缸的内燃机。 气缸布置于曲轴上方且气缸中心线垂直于水平面的内燃机。 气缸中心线平行于水平面的内燃机。 具有两个或两个以上直立气缸,并呈一列布置的内燃机。 具有两个或两列气缸,其中心线夹角呈V形,并共用一根曲轴输出功率的 内燃机(图1-8a) 两个或两列气缸分别排列在同一曲轴的两边呈1800夹角的内燃机(见图18b)
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