发动机工作原理和总体构造课件.ppt
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1、发动机工作原理和总体构造,概述,四冲程发动机工作原理,发动机总体构造,发动机主要性能指标和特性,内燃机名称及型号编制规则,第一节 概 述,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:,风能-风力发动机水流能-水力发动机热能-热力发动机电能-电力发动机原子能-原子能发动机太阳能-太阳能发动机地热能-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、热力发动机:将热能转变成机械能的发动机。1、外燃机:燃料在机器外部燃烧,产生的热能输入到机器
2、内部并转变成机械能输出的热力发动机。如蒸汽机。2、内燃机: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机。,3、比较: 外燃机体积大,重量重,热效率低;内燃机单机功率范围大(0.6-16860kW)、热效率高(汽油机略高于0.3,柴油机达0.4左右)、体积小、质量轻、操作简单,便于移动和起动性能好等优点。被广泛应用于汽车、火车、工程机械、拖拉机、发电机、船舶、坦克、排灌机械和众多其它机械的动力 。,4、内燃机按热能转变成机械能的主要构件分活塞式内燃机、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
3、机一致,5、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,1、按使用的燃料不同分,三、发动机的分类 (往复活塞式):,3、按冷却方式不同,2、按完成一个工作循环所需行程数,4、按气缸数及排列方式,单列式,型,对置式,5、按进气状态分,第二节 四行程发动机工作原理,一、基本结构,上止点,下止点,活塞行程(S),曲柄半径(R),气缸工作容积(V h ),燃烧室容积(Vc ),气缸总容积(Va ),二、基本术语,压缩比,发动机排量,工作循环,1、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近处为下止点。在上、下止点处,活塞的运动速度为零。,2、活塞行程上
4、、下止点间的距离 S 称为活塞行程。,S,3、曲柄半径曲柄与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离R。其中S=2R。,R,4、气缸工作容积活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积。一般用Vh表示。,Vh,5、燃烧室容积活塞位于上止点时,其顶部与气缸盖之间的容积。一般用VC表示。,Vc,6、气缸总容积活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的容积。一般用Va表示。,Va,动态演示,7、发动机排量多缸发动机各气缸工作容积的总和。一般用VL表示。,VL=Vhi,i为气缸数目,8、压缩比,气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比(压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比 ),用表示。,汽油机压缩比一般为
5、811。柴油机压缩比一般为1622。,Va 气缸总容积;Vh 气缸工作容积; Vc 燃烧室容积;,9、工作循环,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。这种周而复始的连续过程,称为发动机的一个工作循环。 (在气缸内进行的,每一次将热能转换为机械能的一系列的连续过程 ),例题: 某汽油机有四个气缸,气缸直径92mm,活塞冲程92mm,压缩比为6。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)。,1) 每缸工作容积:,Vh =,=,=,0.61 (L),2) 燃烧室容积:,(L),3) 发动机排量:,VL=Vhi=0.614=2.44 (L)
6、,三、 四冲程汽油机工作原理,1、进气行程,2、压缩行程,3、作功行程,4、排气行程,四冲程汽油机的工作原理示意图,汽油发动机四个行程的图示,1.进气行程,.压缩行程,.作功行程,4.排气行程,每一行程工作的具体分析如下,1、进气行程,排气门关闭,进气门开启,大气压力线,P,V,r,a,示功图,上止点,下止点,示功图:表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。,进气终了时气缸内压强为0.0740.093Mpa,温度上升至353403K,活塞下行,2、压缩行程,进气门关闭,排气门关闭,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,上止点,下止点,压缩终了时气缸内压强上升至0.61.5Mpa,温度继
7、续上升至600700K 。,活塞上行,3、作功行程,进气门关闭,排气门关闭,P,V,r,a,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,作功中气缸内最高压强可达35Mpa,最高温度可达22002800K;作功终了时气缸内压强下降至0.30.5Mpa,温度下降至13001600K。,活塞下行,4、排气行程,进气门关闭,排气门打开,P,V,r,示功图,大气压力线,c,Z,b,上止点,下止点,残余废气,排气终了时气缸内压强下降至0.1020.120Mpa,温度下降至9001200K,a,活塞上行,四、四冲程柴油机工作原理,四行程柴油机同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程。但由于柴油机使用的柴油
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