第2章發(fā)動機的工作基礎(chǔ)學習知識原理

1、-!第2章發(fā)動機的工作原理2.1第二章說明進入第二章（內(nèi)燃機原理）之后專業(yè)性較強，都是一些原理性的東西，如四 沖程、二沖程柴油機工作原理、四沖程、二沖程汽油機工作原理、增壓柴油機特 點、多缸柴油機的工作順序等等。傳統(tǒng)教學方式由于受到媒體的限制而無法把這 些運動狀態(tài)表示出來讓學生直觀地看到運動， 而只能通過多張示意圖來表示，而 且也只能表示出幾個狀態(tài)來而根本無法將整個過程演示給學生看。 本課件借助于 現(xiàn)代計算機技術(shù)如，flash動畫等形象生動的表現(xiàn)出了多種內(nèi)燃機的工作過程， 使學生在學習過程中一目了然，把孤立的信息變成了信息流，課件所傳遞的信息量大大增加?？梢哉f第二章是flash在多媒體課件中應(yīng)

2、用的成功范例。如圖2-3此圖為flash制作點擊各沖程可以看到?jīng)_程，雖然本課件開發(fā)才剛剛開始，但已 經(jīng)毫無疑問的想我們說明了多媒體教學的優(yōu)勢所在， 但也正是由于課件的開發(fā)剛 剛起步，各種媒體和信息的運用上還有不成熟的地方如在前兩章中有許多圖片信 息運用不當造成有些版面較為混亂等等。 這些將成為在夏季張開發(fā)過程中要盡量 避免的。隨著對軟件運用的熟練、課件開發(fā)小組成員審美觀點的提高這些將逐漸地被克服。aIJId2.2基本結(jié)構(gòu)和主要名詞及演示圖片2.2.1柴油機的主要機件和系統(tǒng)I旨1 .固定機件：機座1,機體4,主軸承3,四沖程柴油機的主要機件如圖 2-1所示。汽缸蓋7,汽缸套6等。2 .運動機件：

3、曲軸13,連桿10，活塞8,活塞銷9,連桿螺栓11等。3 .配氣機構(gòu)：凸輪軸14,頂桿15,搖臂16,氣閥機構(gòu)（進氣閥17、排氣閥18、氣閥彈簧19）等。圖2-1四沖程機的主要部件 4 .燃油系統(tǒng)：噴油泵20,高壓油管21,噴油器5 .輔助機件：進氣管5和排器管12等此外，對于整機而言，還有潤滑，冷卻，啟動和控制等系統(tǒng)。2.2.2內(nèi)燃機的主要名詞（b）下止點圖2-2活塞位置（ a）上止點（圖片說明：該圖使用flash制作，在課件里可以運動可以清晰的表現(xiàn)出個沖程活塞運動情況）小說明：以后的圖片中圖前標有“ 為flash演示圖1 上止點：活塞距曲軸中心最遠的位置如圖2-2（ a）。2.下止點：活塞

4、距曲軸中心最近的位置如圖 2-2( b)。3. 活塞沖程（S）：上、下止點間的距離。4. 壓縮室容積（Vc）:活塞位于上止點時，活塞頂部與缸蓋間的容積，又稱燃燒室容積。5. 汽缸工作容積（Vn）:活塞上、下止點之間的容積稱為一個汽缸的工作容積，它可以用氣缸直徑 D（cm）由下式表示:Vn=( Pai*D*2)/4*S*(10*3)式中 S活塞沖程（cm）。6 .汽缸的最大容積（Va）:活塞在下止點時，氣缸的容積，即氣缸工作容 積與壓縮容積的之和:Va=Vh+Vc7 .汽缸的總?cè)莘eV,總排量：室內(nèi)燃機所有汽缸工作容積的總和。即:V=V h*l(L)式中i氣缸數(shù)。8.壓縮比：汽缸最大容積與壓縮室容

5、積的比直稱為壓縮比。2.3四沖程柴油機的工作原理及圖片柴油機的工作是由進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個過程來完成的， 這四個過程構(gòu)成了一個工作循環(huán)?；钊哌^四個過程才能完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為四沖成柴油機。2.3.1進氣沖程見P-V圖，開始時,活塞位于上止點（Pr>PO）,有殘氣，活塞下行，進氣閥開，排氣閥關(guān)(PvPO)。:X 吃丄一進氣：0.085-0.095MPa進氣壓力大致保持不變.為了利用氣流的慣性來提高充氣量,進氣閥在活塞過了下止點以后才關(guān)閉 2-3P-V圖2.3.2壓縮沖程進、排氣閥關(guān)，活塞上行,缸內(nèi)氣體被迅速壓縮，氣壓上升，同時氣溫升高,達到柴油的自燃溫度時，柴油便自行

6、燃燒膨脹。作用:1. 提高空氣的溫度，為燃料的自行發(fā)火作準備.2. 為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件.柴油自燃溫度為543563K2.3.3燃燒膨脹沖程作功或工作沖程.此時進排氣閥鈞關(guān)閉，缸內(nèi)燃料迅速燃燒膨脹，氣體壓力 急劇上升，推動活塞自上止點往下止點運動。最高燃燒壓力Pz,壓力升高比：為燃燒壓力與壓縮終點壓力之比.四.排氣沖程.排氣閥早開晚關(guān),排氣阻力的存在，比如有消聲器，使排氣閥必須提前打開，以減少活塞排氣的 阻力，而活塞在完成排氣過程時，主要靠慣性.小節(jié):活塞走四個沖程才能完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為四沖程柴油機。噴油提前角：由于柴油存在發(fā)火延遲期（0.0010.005秒），要在上止點前1035

7、度曲柄 轉(zhuǎn)角時開始將霧化的的燃料噴入汽缸這個叫稱為噴油的提前角。四個沖程中只有一個沖程作功”而其他三個沖程完全靠發(fā)動機的慣性來完成的，所須加 裝飛輪，在發(fā)動機的輸出端.作用，使曲軸在四個沖程中連續(xù)而均勻地運轉(zhuǎn)氣閥重疊角：發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中有一段時間，進，排氣閥同時開啟，這段時間用曲軸轉(zhuǎn)角來 表示,稱為氣閥重疊角2.4四沖程汽油機的工作原理與柴油機（四沖程）相比的主要區(qū)別：燃料本身：粘度小,易蒸發(fā),可燃混合氣形成容易.2.4.1進氣沖程此時，活塞被曲軸帶動由上止點向下止點移動，同時，進氣門開啟，排起門 關(guān)閉。當活塞由上止點向下止點移動時， 活塞上方的容積增大，氣缸內(nèi)氣體壓力 下降，形成一定的真空度

8、。由于進氣門開啟，氣缸與進氣管相通，混合氣被吸入 汽缸。當活塞移動到下止點時，汽缸內(nèi)充滿了新鮮混合氣以及上一個工作循環(huán)未 排出的廢氣?？諝庥煽諝鉃V清器經(jīng)進氣道上的化油器，將汽油吸入并霧化成細小 的油粒與空氣混合，即形成可燃混合氣，而后進入汽缸。汽油機無高壓泵和噴油器(0.075-0.09MPa)242壓縮沖程活塞由下止點移動到下止點，進排氣門關(guān)閉。曲軸在飛輪慣性力的作用下帶 動旋轉(zhuǎn)，通過連桿推動活塞向上移動，汽缸內(nèi)的氣體容積逐漸減小，氣體被壓縮, 汽缸內(nèi)的混合壓力與溫度隨著升高。壓縮比不可太大,一般為5-8.5,個別可達9.5-10,太大可引起可燃混合氣 過早爆燃，和產(chǎn)生爆震,2.4.3燃燒膨

9、脹沖程此時，進排氣門同時關(guān)閉，火花塞點火，混合氣劇烈燃燒，汽缸內(nèi)的溫度、 壓力急劇上升，高溫、高壓氣體推動活塞向下移動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。在 發(fā)動機工作的四個過程中，只有這個在行程才實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為機械能， 所以，這 個行程又稱為作工行程。壓力升高快,P-V圖上比柴油機要陡.2.4.4排氣沖程此時，排氣門打開，活塞從下止點移動到上止點，廢氣隨著活塞的上行，被 排出氣缸。由于排氣系統(tǒng)的阻力，且燃燒室也有一點定的容積，所以在排氣終了, 不可能將廢氣排凈，這部分留下來的廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣不僅影響充氣, 對燃燒也有不良影響。2.5二沖程柴油機的工作原理四沖程柴油機的活塞相當于一個空氣泵，而對

10、于二沖程柴油機而言，活塞沒有空氣泵的作用，為了完成進排氣過程，即排除燃燒后的廢氣，并把新鮮空氣 充滿氣缸，必須安裝專用的掃氣泵(增壓器)例：氣閥式直流換氣的二沖程柴油機的工作原理 二沖程柴油機與四沖程柴油機的比較1. 在相同的氣缸尺寸和轉(zhuǎn)速下，二沖程發(fā)動機的功率理應(yīng)比四沖程發(fā)動機增加一倍，但由于：1掃氣容積的損失；2充氣時間短程廢氣消除困難驅(qū)動掃氣泵要消耗一部分功率，所以只增加了50%-70%右2. 均勻性好其他形式：按氣流在氣缸中流動的路線不同,(1) 氣孔式直流換氣的柴油機(2) 橫流掃氣的二沖程柴油機(3)回流換氣的二沖程柴油機2.6二沖程汽油機的工作原理a第一沖程：活塞自下而上，壓縮，

11、繼續(xù)前行，進氣孔開, 曲軸箱形成真空度，可燃氣進入曲軸箱。第二沖程：上止點時，點火作功，活塞下行，排氣口開,Pz>Po排氣，曲軸箱壓力大于汽缸內(nèi)壓力，進氣掃氣過程，待 活塞掃過下止點后，關(guān)閉掃氣孔為止。 2-4二沖程汽油機工作原理圖(圖片說明：此圖采用flash制作，是一個演示動畫“壓縮”-“點火”-“膨脹”-“排氣”-“進氣”)2.7增壓柴油機的特點1安裝增壓氣的目的：增加充入氣缸的空氣量，壓縮后空氣密度增大，所以充入汽缸內(nèi)的空氣量就增多。2.區(qū)別(1)增壓柴油機：裝有增壓器的柴油機。(2)非增壓柴油機：直接從大氣中吸入空氣的柴油機稱為增壓柴油機，現(xiàn) 代艦船用的主機大多數(shù)為增壓柴油機3

12、分類：機械傳動的增壓柴油機、廢氣渦輪增壓的柴油機、氣波增壓、復合增壓。2.8多缸柴油機的工作次序從柴油機工作過程本身看，只有做功沖程對外做功而進氣排氣及壓縮沖程都排但不作功，反而消耗能量，實際上柴油機的轉(zhuǎn)速是不均勻的。可見圖2-53圖(圖片說明：此圖為運動演示圖和flash不一樣，它是用CAD制作后用3dsmax 渲染完成的)小說明：在后面圖片中途前邊有“ 3為三維制作圖片A.轉(zhuǎn)速不均勻的危害。1.運動件受沖擊負荷，容易造成磨損2.容易產(chǎn)生扭振3.不平衡B.追求均勻性的方法。1.單缸時需加裝飛輪、2.多缸機除飛輪外，采取合理的發(fā)火順序。C發(fā)火順序為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)的均勻和平衡性的要求， 對四沖

13、程柴油機, 曲軸轉(zhuǎn)動兩轉(zhuǎn)內(nèi)，每個汽缸完成一個工作循環(huán)。因此，各缸應(yīng)相隔一定的轉(zhuǎn)角而 均勻的發(fā)火，若i=汽缸數(shù)。發(fā)火間隔角：曲柄與之對應(yīng)四缸機為：1-3-4-2或1-2-4-3六缸機為：1-5-3-6-2-42.9內(nèi)燃機分類1按結(jié)構(gòu)特點分 (1)筒形活塞柴油機缺點；活塞裙部起向?qū)ё饔?，在?cè)推力的作用下，活塞與缸套磨損較大。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，輕便用于中，高速柴油機(2)十字頭活塞柴油機優(yōu)點：活塞與缸套間無側(cè)推力，因為由十字頭導向，故磨損較小，不易擦傷和老死?？稍谄紫虏吭O(shè)橫隔板，以免汽缸內(nèi)的臟油，煙灰，燃氣等漏入曲軸箱。污損曲軸箱底部的滑油。缺點：使柴油機高度和重量增大，結(jié)構(gòu)復雜。用途：船用大型低速柴油機2.按缸數(shù)分：單缸機和多缸機多