发动机的工作原理Word文档下载推荐.docx
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按汽缸排列
水冷内燃机
风冷内燃机
四冲程内燃机
二冲程内燃机
汽油内燃机
柴油内燃机
单缸内燃机
多缸内燃机
单列式内燃机
双列式内燃机
车用内燃机(internal
combustion
engine),根据其将热能转变为机械能的主要构件的型式,可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。
前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式内燃机(reciprocating
engine)和旋转活塞式内燃机两种。
往复活塞式内燃机在汽车上应用最为广泛,是本课研究的重点。
汽车(automobile)发动机(主要指车用往复活塞式内燃机)分类方法很多,按照不同的分类方法可以把汽车发动机分成不同的类型,下面是其分类情况。
(1)
按照所用燃料分类
内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机(gasoline
engine)和柴油机(diesel
engine)。
使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机;
使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。
汽油机与柴油机比较各有特点;
汽油机转速高,质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;
柴油机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都比汽油机好。
(2)
按照行程(stroke)分类
内燃机按照完成一个工作循环(operating
cycle)所需的行程数可分为四行程内燃机(four
-
stroke
cycle
engine)和二行程内燃机(two
engine)
。
把曲轴转两圈(720°
),活塞在气缸内上下往复运动四个行程,完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机;
而把曲轴转一圈(360°
),活塞在气缸内上下往复运动两个行程,完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。
汽车发动机广泛使用四行程内燃机。
(3)
按照冷却方式分类
内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机 (liquid
cooled
engine) 和风冷发动机(air
水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液(coolant)作为冷却介质进行冷却的;
而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片(fins)之间的空气作为冷却介质进行冷却的。
水冷发动机冷却均匀,工作可靠,冷却效果好,被广泛地应用于现代车用发动机。
(4)
按照气缸(cylinder)数目分类
内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机(single
cylinder
engine)和多缸发动机(multi
engine
)。
仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机;
有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。
如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。
现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。
(5)
按照气缸排列方式分类
内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。
单列式发动机(inline
engine)的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的,但为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的;
双列式发动机把气缸排成两列,两列之间的夹角<
180°
(一般为90°
)称为V型发动机(V-type
engine),若两列之间的夹角=180°
称为对置式发动机(opposed
(6)
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是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机[naturary
aspirated
engine(non
supercharged
engine)]和强制进气(增压式)发动机(supercharged
汽油机常采用自然吸气式;
柴油机为了提高功率有采用增压式的。
2.
基本构造
发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。
无论是汽油机,还是柴油机;
无论是四行程发动机,还是二行程发动机;
无论是单缸发动机,还是多缸发动机。
要完成能量转换,实现工作循环,保证长时间连续正常工作,都必须具备以下一些机构和系统。
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在作功行程中,活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动,通过连杆转换成曲轴的旋转运动,并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中,飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
配气机构(图1-8)
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和排气门,使可燃混合气或空气进入。
气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气过程。
配气机构大多采用顶置气门式配气机构,一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组
成。
燃料供给系统(fuel
suppling
system)
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求,配制出一定数量和浓度的混合气,供入气缸,并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去;
柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸,在燃烧室内形成混合气并燃烧,最后将燃烧后的废气排出。
4)
润滑系统(lubricating
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油,以实现液体摩擦,减小摩擦阻力,减轻机件的磨损。
并对零件表面进行清洗和冷却。
润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
冷却系统(cooling
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
(7)
点火系统(igniting
在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。
能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
(8)
起动系统(starting
system)
要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。
发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。
因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。
完成起动过程所需的装置,称为发动机的起动系。
汽油机由以上两大机构和五大系统组成,即由曲柄连杆机构,配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成;
柴油机由以上两大机构和四大系统组成,即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成,柴油机是压燃的,不需要点火系。
发动机常用术语
如下图所示:
活塞在气缸里作往复直线运动时,当活塞向上运动到最高位置,即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置,称为上止点TDC(Top
Dead
Center)。
活塞在气缸里作往复直线运动时,当活塞向下运动到最低位置,即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置,称为下止点BDC(Bottom
活塞从一个止点到另一个止点移动的距离,即上、下止点之间的距离称为活塞行程。
一般用S表示,对应一个活塞行程,曲轴旋转180°
曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径,一般用R表示。
通常活塞行程为曲柄半径的两倍,即
S
=2R
活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积,称为气缸工作容积。
一般用Vh表示:
式中:
D-气缸直径,单位mm;
S-活塞行程,单位mm;
活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的容积称为气缸总容积。
一般用Va表示,显而易见,气缸总容积就是气缸工作容积和燃烧室容积之和,即Va=Vc+Vh。
多缸发动机各气缸工作容积的总和,称为发动机排量。
一般用VL表示:
Vh-气缸工作容积;
i
-
气缸数目。
压缩比(compression
ratio)是发动机中一个非常重要的概念,压缩比表示了气体的压缩程度,它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值,即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。
一般用ε表示。
Va
气缸总容积;
Vh
气缸工作容积;
Vc
燃烧室容积;
通常汽油机的压缩比为6~10,柴油机的压缩比较高,一般为16~22。
每一个工作循环包括进气、压缩、作功和排气过程,即完成进气、压缩、作功和排气四个过程叫一个工作循环。
问题一
问题二
问题三
什么是发动机排量?
什么是空燃比、表面点火?
轿车的前置发动机有什么优点?
思考与练习:
附:
汽油机和柴油机的比较
汽油机
柴油机
汽油与空气缸外混合,进入汽缸的是可燃混合气
进入气缸的是纯空气
电火花点燃混合气
高温气体加热柴油燃烧
有点火系(火花塞)
无点火系(压燃式)
无喷油器(化油器)
有喷油器
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- 发动机 工作 原理