发动机工作原理课件

1、制作人：杨迪青制作人：杨迪青学校：浦江职技校学校：浦江职技校汽车的心脏发动机汽车的心脏发动机 学习内容：学习内容： 发动机常用术语发动机常用术语 四冲程发动机工作原理四冲程发动机工作原理1.1.2发动机的常用术语发动机的常用术语上止点上止点下止点下止点活塞行程活塞行程(S)(S)曲柄半径曲柄半径(R)(R)气缸工作容积气缸工作容积(Vh )(Vh )发动机排量发动机排量(VL)(VL)燃烧室容积燃烧室容积(Vc )(Vc )气缸总容积气缸总容积(Va )(Va )压缩比（压缩比（）上止点上止点上止点：活塞离曲轴回转中心最远处，上止点：活塞离曲轴回转中心最远处， 通常指活塞上行到最高位置通常指活

2、塞上行到最高位置. .下止点下止点 下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，通常下止点：活塞离曲轴回转中心最近处，通常指活塞下行到最低位置。指活塞下行到最低位置。 活塞行程活塞行程(S) 活塞行程活塞行程(S)(S)：上、下两止点间的距离：上、下两止点间的距离(mm)(mm)。 曲柄半径曲柄半径(R)曲柄半径曲柄半径(R)(R)：与连杆下端：与连杆下端( (即连杆大头即连杆大头) )相连相连的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离的曲柄销中心到曲轴回转中心的距离(mm)(mm)气缸工作容积气缸工作容积(V h ) 气缸工作容积气缸工作容积(h)(h)：活塞从上止点到下止点所扫过：活塞从上止点到下止点所扫过的

3、空间容积的空间容积(L)(L)。 h h =D=D2 2S/(4S/(410106 6) (L) ) (L) 式中：式中：DD气缸直径气缸直径(mm(mm）发动机排量发动机排量(VL)发动机排量发动机排量(L)(L)：发动机所有气缸工作容积之和：发动机所有气缸工作容积之和(L)(L)。设发动机的气缸数为。设发动机的气缸数为i i，则，则 L L =h h i (L) i (L) 燃烧室容积燃烧室容积(Vc )燃烧室容积燃烧室容积(C C) )：活塞在上止点时，活塞上方的空：活塞在上止点时，活塞上方的空 间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积间叫燃烧室，它的容积叫燃烧室容积(L)(L) 气缸总容积气缸

4、总容积(Va )(Va )气缸总容积气缸总容积(a)：活塞在下止点时，活塞上方的：活塞在下止点时，活塞上方的容积称为气缸总容积容积称为气缸总容积(L)。它等于气缸工作容积与。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，即燃烧室容积之和，即 a =h +C 压缩比（压缩比（）压缩比压缩比()()：气缸总容积与燃烧室容积的比值，即：气缸总容积与燃烧室容积的比值，即 =a /C =(h +C)/ C =1+h /C =a /C =(h +C)/ C =1+h /C 它表示活塞由下止运动到上止点时，它表示活塞由下止运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度。气缸内气体被压缩的程度。压缩比越大，压缩终了时气缸内的气

5、体压力和温度就压缩比越大，压缩终了时气缸内的气体压力和温度就越高。越高。一般车用汽油机的压缩比为一般车用汽油机的压缩比为 6 61010，柴油机的压缩比为柴油机的压缩比为15 15 22 22。 压缩比过大的不良后果压缩比过大的不良后果 名称名称成因成因现象现象后果后果爆燃爆燃由于气体压力和由于气体压力和温度过高，在燃温度过高，在燃烧室内离点燃中烧室内离点燃中心较远处的末端心较远处的末端可燃混合气自燃可燃混合气自燃而造成的一种不而造成的一种不正常燃烧。正常燃烧。火焰以极高的速火焰以极高的速率向外传播，形率向外传播，形成压力波，以声成压力波，以声速向前推进。当速向前推进。当压力波撞击燃烧压力波撞

6、击燃烧室壁时就发出尖室壁时就发出尖锐的敲缸声。锐的敲缸声。还会引起发动机过热，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。花塞绝缘体击穿等。表面点火表面点火由于燃烧室内炽由于燃烧室内炽热表面与炽热处热表面与炽热处(如排气门头，火如排气门头，火花塞电极，积炭花塞电极，积炭处处)点燃混合气产点燃混合气产生的另一种不正生的另一种不正常燃烧。常燃烧。伴有强烈的较沉伴有强烈的较沉闷敲击声。闷敲击声。产生的高压会使发动机产生的高压会使发动机机件负荷增

7、加，寿命降机件负荷增加，寿命降低。低。 发动机的工作循环：在气缸内进行的每一次发动机的工作循环：在气缸内进行的每一次将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连将燃料燃烧的热能转化为机械能的一系列连续过程续过程( (进气、压缩、作功和排气进气、压缩、作功和排气) )称发动机称发动机的工作循环。的工作循环。 二冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个二冲程发动机：活塞往复两个行程完成一个工作循环的称为二冲程发动机。工作循环的称为二冲程发动机。 四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个四冲程发动机：活塞往复四个行程完成一个工作循环的称为四冲程发动机。工作循环的称为四冲程发动机。 请看下节下一节 1.2 四冲程

8、发动机的工作原理四冲程发动机的工作原理1.2 四冲程发动机的工作原理四冲程发动机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理一、四冲程汽油机的工作原理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活塞温度温度370400 K， 压力压力0.070.09MPa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活塞活塞压缩比：=Va/Vc温度600700K， 压力0.61.5 MPa 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活塞瞬时最高：温度22002800 K， 压力35

9、MPa作功终了：温度13001600 K， 压力0.30.5 MPa 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活塞温度9001200 K 压力0.1050.115 MPa残余废气残余废气四冲程汽油机发动机工作状态四冲程汽油机发动机工作状态 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程3704407590 kPa压缩行程压缩行程6008006001500 kPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa (瞬瞬时最高时最高)300500 kPa (作功终了作功终了)排气行程排气行程9001200105125 kPa

10、单缸四冲程汽油机的工作过程单缸四冲程汽油机的工作过程二、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 MPa3-5 MPa瞬时：温度瞬时：温度2000-2500K2000-2500K压力压力6-9 MPa6-9 MPa温度温度800-1000K800-1000K压力压力0.105-0.105-0.125MPa0.125MPa终了：温度终了：温度12001500k压压力力0.2-

11、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柴油机工作时各行程状态参数柴油机工作时各行程状态参数 状态状态行程行程温度温度(K)压力压力进气行程进气行程320350800900 kPa压缩行程压缩行程800100035MPa作功行程作功行程22002800(瞬时最高瞬时最高)15001700(作功终了作功终了)35MPa (瞬时最高瞬时最高)300500 kPa (作功终了作功终了)排气行程排气行程8001000105125 kPa思考思考四冲程汽油机和柴四冲程汽油机和柴油机的工作循环有油机的工作循环有什么相同之处呢？什么相同之处呢？共同特点：共同特点： 1

12、.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) )每一行程每一行程曲轴转半转曲轴转半转(180(180) )，进气行程是进气门开启，排，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、排气门气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。均关闭。 2. 2.四个行程中，只有作功行程产生动力，其四个行程中，只有作功行程产生动力，其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，它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虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少。可缺少。 3. 3.发动机运转的第一个循环，必须有外力

13、使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，完成作曲轴旋转完成进气、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功行程，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成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。就可自行完成。 思考思考四冲程汽油机和柴油四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么机的工作循环有什么不同呢？不同呢？不同点不同点 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合，进汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气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高压下柴油燃烧高温气体加热高压下