内燃机构造
内燃机的构造及工作原理
内燃机的构造及工作原理
内燃机,也称为发动机,是现代交通工具和许多家用电器的核
心部件。不同于蒸汽机等外燃机,内燃机是一种热力机械,即从
燃烧燃料产生热能,通过能量转换产生动力,输出机械能和热能
的发动机。在本文中,我们将深入探讨内燃机的构造及工作原理。
一、内燃机的构造
内燃机由多个部件组成,每个部件的构造和功能不同,协同工作,在发动机运转过程中,才能将燃油能转化为动力输出。以下
是内燃机的主要构造:
1. 缸体及缸盖
内燃机的主体部分是缸体和缸盖,彼此连接成为整体。缸体是
一个长圆柱形的筒体,里面有一个圆柱形的容积,即为缸内。缸
内的形状和大小根据不同的燃烧室形状和大小而定。缸盖则作为
缸体的顶部,封闭了缸内。
2. 活塞及活塞环
活塞是内燃机中主要的运动部件,是一个圆柱体,材质通常是铝或铸铁。活塞上开有一个小孔,称为活塞销穴,可用来固定活塞销。活塞上还有一个凸起,称为活塞头。活塞环被固定在活塞上沿着活塞径向走向。活塞环的作用是密封气缸,确保活塞在缸内运动时气体不会泄漏。
3. 活塞销
活塞销是将活塞与活塞连杆连接在一起的部件。它是一根圆形的轴,材质通常是钢或铬合金钢。活塞销的工作原理是将活塞上的动力传递到连杆上,然后通过曲轴将动力传递到发动机的其他部件。
4. 连杆
连杆是将活塞与曲轴连接在一起的零件,它的长度和形状取决于缸距和曲轴。通过连接活塞上的活塞销和曲轴上的曲轴销,连杆转化活塞上的往复运动成为曲轴上的旋转运动。
5. 曲轴
曲轴是内燃机的关键部件之一,是一个大型的旋转轴。它类似于一个长方形的轴,上面有几个凸起,具有不同长度的曲柄臂。它的作用是将来自连杆的线性力转变为旋转力,使发动机产生动力输出。
内燃机原理与构造
四冲程原理
3)做功行程(燃烧-膨胀行程)
在压缩行程末,火花塞开始点火,进、排气门都关闭,进入
气缸的可燃混合气被点燃、燃烧,放出大量的热能,导致气缸
内气体压力和温度迅速增加(最高压力达5Mpa,最高温度达
2800K),气体体积急剧膨胀,推动活塞从上止点向下止点运
动(相当于曲轴转角360°~540°),通过连杆使曲轴旋转
1890年英国的克拉克和罗伯逊、德国的卡尔·奔驰成功地发明了二
冲程内燃机。
为了研制使用廉价燃料的发动机,并进一步 提高发动机的热效率,1892年德国工程师 鲁道夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)首先提出 了柴油机的工作原理。他在发明专利中写道: “在气缸中的纯空气将被活塞强烈的压缩, 致使它所产生的温度远超过所使用燃料的自 然温度,而燃料的喷入气缸是在活塞越过上 止点之后进行的……”。一般来说,现代的柴 油机基本上是按照这一原理工作的。
关于排放标准
1961年美国开始规定轿车的排气标准, 1970年美国加利福尼亚州决定对载重卡车 用柴油机排放的一氧化碳、碳氢化合物和氮 氧化合物从1973年和1975年起分两个阶段 进行限制,接着在欧洲、日本和我国都相应 制定了汽车排放法规,并且这些法规将越来 越严格。此外,由于从1973年10月开始, 石油输出国大幅度地提高石油价格,从而引 起各国对发动机燃油经济性的重视。
性能 着火方式 燃油消耗
内燃机原理(全)
五、二冲程内燃机工作循环和结构特点
1、工作循环特点:二冲程内燃机的工作 循环是在两个行程内,即曲轴旋转一周中 完成的。它和四冲程内燃机不同之处在于 它只有压缩和作功两个主行程,而其进气 和排气是在活塞处于下止点附近、以减小 部分压缩行程和损失部分作功行程为代价 来完成的,完成时间短,一般要通过提前 排气和随后的强制扫气、排气来实现。
5.柴油机采用直喷式燃烧系统
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10%-15%,是提高柴油 机经济性的有效措施。
6.提高柴油机燃油喷射压力:喷油压力目 前已达120—150MPa 7.排气后处理技术:可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8.采用代用燃料:以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
柴油机充量系数较汽油机的为大,高速柴油机的 ηv = 0.75—0.90。柴油机是压缩着火的,为使喷入 气缸的柴油可以迅速着火燃烧,空气被压缩后的温 度必须大大高于柴油的自燃温度。因此柴油机需采
用较大的压缩比(12--22)
四冲程内燃机在四个行程中只有一个行程
是作功的,其他3个则是准备的行程。作功行程 中内燃机的转速将大于其他3个行程中内燃机的 转速,所以单缸内燃机的工作是不平稳的。
再转化为机械功的一种热力发动机(简称热机)。 (二)内燃机的分类
1、按燃料分:有汽油机,柴油机,煤气机,乙醇 (酒精)机,天然气体、氢气燃料及多种燃料内 燃机等。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理
一、内燃机的构造和有关名词
为了说明内燃机的工作原理,首先介绍一下内燃机的构造和有关名词。柴油机的主体部分为圆柱的气缸体4个,在气缸体内有上下移动的圆柱形活塞,为了防止燃烧气体泄漏,在活塞上装有密封气体的活塞环.气缸体的上部为气缸盖,在气缸盖上有进气通道、排气通道以及进气门和排气门,进、排气门之间装有喷油器.活塞中部装有活塞销,通过它与连杆上部相接,连杆下部连接曲轴,通过曲轴末端的飞轮输出功率。
内燃机在工作时活塞处于上下两个极端位置的示意图(略).
(1)上止点(又叫上死点)活塞顶面位移到距离曲轴中心线最远时的位置。
(2)下止点(又叫下死点)活塞顶面位移到距离曲轴中心线最近时的位置.
(3)活塞冲程(又叫活塞行程)活塞的上止点与下止点间的距离,单位为毫米。活塞移动一个行程时,曲轴旋转半圈(180度)。因此,活塞冲程等于曲柄半径的两倍。
(4)燃烧室容积(又叫压缩室容积)活塞在上止点时,活塞顶以上(包括活塞顶部的凹坑)和气缸盖底部(包括气缸盖内部的辅助燃烧室)之是所构成空间的容积,单位为升。
(5)气缸工作容积活塞在上下止点位置时其间的气缸容积,单位为升。
(6)发动机排量一台内燃机各个气缸工作容积之和(对单缸内燃机其排量就是气缸工作容积),单位为升。
(7)气缸总容积活塞在下止点位置时,活塞上部所有密封容积,单位为升。
气缸总容积=燃烧室容积+气缸工作容积
(8)压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值
压缩比=气缸总容积/燃烧室容积。BR>压缩比,表示活塞由下止点移到上止点时,气体在气缸内被压缩的程度.压缩比越大,压缩时气体在气缸内被压缩得就越高。柴油机压缩比的范围一般为16~20。汽油机压缩比的范围一般为6~8.
内燃机原理(全)
研究内燃机的工作循环时,可以利用一种表示气缸 内气体压力和相当于活塞不同位置时的气缸容积V之间的 变化关系图(P-V图)。此图能表示一个工作循环中气体在 气缸内所作的功,所以称为示功图。
二、四冲程汽油机的工作原理
四冲程化油器式汽油机的结构简图和P-V示功图。
进
压
排
气
缩
气
1.进气过程 在进气过程中,活塞从上止点向下止
由于机油在润滑系中的环流和飞溅.内燃机的运动件就 得到了润滑。 6、冷却系
冷却系的功用是将内燃机受热零件的热量传出,以保持 内燃机正常的工作温度(水温wk.baidu.com80--90℃)。
多数内燃机采用水、风复合冷却系,它包括气缸周围和 气缸盖中的水套、散热器(水箱)、水泵和风扇。由于水泵的 作用,冷却水就在水套和散热器间循环流动,而内燃机需要 散出的热量则通过风扇和散热器散入大气中。
点移动,进气门开启,排气门关闭。在示 功图上以曲线ra表示。
可燃混合气充满气缸的程度可用充量系数
ηv来表示。充量系数是每工作循环实际进入
气缸的新气质量与理论上可充入气缸的新气 质量之比。汽油机的充量系数约为0.70— 0.85。充量系数较大,表明进入气缸的可燃 混合气的量较多,因而发动机的功率也可以 较大。
(二)内燃机的缺点:
1、对燃料要求较高;高速内燃机一般使用汽 油或轻柴油作燃料,并且对燃料的清洁度 要求严格;在气缸内部难以使用固体燃料 或劣质燃料。
内燃机原理(全)讲解
一.基本名词术语
1、上止点(TDC): 活塞离曲轴中心最大 距离的位置称为上止点, (图1—3); 2、下止点(BDC): 活塞离曲轴中心最小 距离的位置称为下止点。 注意:在上、下止点时, 活塞的运动方向改变, 同时它的速度等于零。
3、行程s(stroke): 上止点与下止点间的距离称为活塞 行程s。由图1—3可见,活塞行程s等于曲 柄半径r的两倍,即: S=2r 4、气缸工作容积V h :在一个气缸中,活 塞从上止点到下止点所扫过的容积称为 气缸工作容积V h 。如气缸直径D和活塞 行程s都以mm为单位,则以L(升)为单 位的气缸工作容积可用下式计算:
3 、按热功转换机构分:往复活塞式(汽车和工程 机械用内燃机最多),旋转活塞式、旋转叶片式和 喷气式内燃机。 4、按冷却方式分:有水冷式、风冷式和水冷风冷复 合式内燃机。汽车和工程机械用内燃机多数是水冷 风冷复合式。 5、按往复活塞式内燃机工作循环所需行程数:按照 完成一个工作循环(工作循环指把热能转变为机械功 的一系列连续过程)所需的行程数来分,有四冲程内 燃机和二冲程内燃机,汽车和工程机械用内燃机多 为四冲程内燃机;
6.提高柴油机燃油喷射压力:喷油压力目 前已达120—150MPa 7.排气后处理技术:可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8.采用代用燃料:以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
第二节内燃机的总体构造
内燃机原理和构造(共57张PPT)
目录
• 内燃机概述 • 内燃机工作原理 • 内燃机主要构造部件 • 润滑、冷却与密封技术 • 性能评价与试验方法 • 发展趋势与挑战
01
内燃机概述
Chapter
内燃机定义与分类
定义
内燃机是一种将燃料与空气混合后在 机器内部燃烧,将热能转化为机械能 的热动力机械。
缸内直喷技术
提高燃油雾化质量,实现更精 确的燃油喷射控制。
可变气门正时技术
根据发动机工况实时调整气门 开度和气门关闭时间,优化燃 烧过程。
余热回收技术
利用发动机余热为车辆提供辅 助热源,提高能源利用效率。
THANKS
感谢观看
冷却原理
通过循环冷却液将热量从发动机中带走,保证发动机在适宜的温度 下工作。
冷却系统设计
要考虑散热效率、冷却液循环流量、冷却系统压力等因素,同时确 保冷却系统密封性良好,防止冷却液泄漏。
密封技术应用及改进
01
密封技术应用
在内燃机中,密封技术广泛应用于气缸盖、气缸套、活塞、曲轴箱等部
位,以防止气体泄漏和润滑油窜入。
润滑、冷却与密封技术
Chapter
润滑系统组成及作用
润滑系统组成
包括机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、油道等。
润滑作用
减少摩擦磨损,降低功率消耗, 提高机械效率,同时起到冷却、
内燃机的构造与工作原理解析
内燃机的构造与工作原理解析内燃机是一种常见的发动机类型,广泛应用于汽车、飞机和船舶等交通工具中。它通过燃烧内部燃料来产生动力,驱动机械运转。本文将对内燃机的构造和工作原理进行详细解析。
一、内燃机的构造
内燃机的构造主要由以下几个部分组成:
1. 气缸和活塞:内燃机通常具有多个气缸,每个气缸内都放置有活塞。气缸和活塞的数量决定了内燃机的多缸数量,多缸设计有利于提高发动机的功率和平稳性。
2. 曲轴和连杆:曲轴与活塞相连,将活塞的往复运动转化为旋转运动。连杆负责连接活塞和曲轴,使活塞的运动能够传递到曲轴上。
3. 燃烧室和火花塞:燃烧室是燃烧燃料的地方,位于气缸顶部。火花塞则是引发燃料燃烧的关键部件,通过电火花点燃混合气体。
4. 进气和排气系统:进气系统负责引入空气和燃料混合物,而排气系统则将燃烧产生的废气排出。这些系统通常包括进气管、空气滤清器、燃油喷嘴和排气管等。
5. 燃油系统:燃油系统负责储存和供给燃料。它包括燃油箱、燃油泵和喷油嘴等组件。
二、内燃机的工作原理
内燃机的工作原理可以总结为四个基本步骤:进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气:在进气冲程中,活塞从上往下移动,气缸内的压力下降,进气阀开启,混合气体通过进气管进入气缸。这个过程将空气和燃料混合物引入燃烧室。
2. 压缩:在压缩冲程中,活塞从下往上移动,气缸内的空间减小,将混合气体压缩至高压状态。这个过程使得混合气体变得更加稳定,为后续的燃烧提供条件。
3. 燃烧:在燃烧冲程中,电火花点燃燃烧室内的混合气体。燃料燃烧产生高温高压气体,推动活塞向下移动。这个过程释放出能量,推动发动机工作。
内燃机基本工作原理
内燃机基本工作原理
内燃机是一种将燃料变为机械能的装置,其基本工作原理是通过燃烧
燃料在气缸内产生高温高压气体,驱动活塞做功,将热能转化为机械能。
下面将详细介绍内燃机的基本工作原理。
内燃机的基本构造包括气缸、活塞、曲柄连杆机构和气门控制系统等。内燃机工作的基本循环是四冲程循环,包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲
程和排气冲程。
在进气冲程中,汽缸进气门打开,活塞从上死点向下运动,将空气抽
入汽缸。进气门关闭后,活塞开始向上运动,将进气气体压缩。
在压缩冲程中,当活塞靠近上死点时,活塞上面的火花塞产生一个火花,点燃压缩的混合气。这个点火称为点火提前角,可以通过调整点火系
统来控制。
在燃烧冲程中,混合气受到点火后迅速燃烧,产生高温高压气体。这
些气体向下推动活塞,活塞通过曲柄连杆机构将线性运动转化为旋转运动,驱动曲轴。
在排气冲程中,当活塞接近下死点时,排气门打开,将燃烧后的废气
从汽缸排出。排气门关闭后,活塞开始向上运动,进入下一个循环的进气
冲程。
总体来说,内燃机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体,利
用活塞和曲柄连杆机构将线性运动转化为旋转运动,从而驱动机械设备工作。下面分别介绍内燃机的各个关键步骤。
1.进气冲程:当活塞从上死点向下运动时,进气门打开,此时气缸内的压力低于大气压,空气通过进气阀门进入气缸。进气门关闭后,活塞向上运动,将进气气体压缩。
2.压缩冲程:当活塞靠近上死点时,进气气体被压缩成高压状态,此时混合气达到最高点火压力。在这个阶段,燃料喷射器将燃料注入气缸,与压缩气体混合。
3.燃烧冲程:通过点火系统点燃混合气,混合气迅速燃烧,产生高温高压气体。这些气体向下推动活塞,推动曲柄连杆机构,将线性运动转化为旋转运动。
内燃机构造
51
主要的结构
风扇
水套和水管 循环系统
水泵
散热器
空气—蒸汽阀
52
散热器结构和分类
结构 上水箱——热水 芯部 ——散热 下水箱——冷水
圆管式
芯部的分类
芯部 管式 扁管式 叠层式 蜂窝式
53
空气蒸汽阀
54
风扇和水泵
55
节温器
双 阀 膨 胀 筒 式 节 温 器
7
缸体的结构
可以看 到不同 的发动 机结构 要牺牲 方便性 和刚度 其中之 一,主 要看不 同的需 要
8
l
(4) 减少机体所受的附加力矩。例如机体上 的螺栓孔应尽量与主轴承孔上的螺栓孔在一个 横断面上。
9
2
冷却问题
机体前端设置纵向水道,截面积大于分水孔面 积总和。水套各部位不应有滞留水及滞留蒸气的 死区。
24
汽油机燃料供给系
25
汽油的性质
蒸发性:汽油的蒸发性由10%,50%,90%馏 出温度确定。 抗爆性:检测的标准是汽油的辛烷值。一般提 高抗爆性是采用添加剂的方法。 胶质 :是汽油在一定温度条件下由于氧化, 日照,金属容器的触媒作用下生成的。
26
油箱和滤清器
27
28
汽油泵
29
汽油喷射
内燃机结构及原理
四冲程内燃机(汽油机)吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,雾状汽油和空气的混合物(柴油机为空气)进入气缸内。压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩(机械能转化为内能)做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞(柴油机为喷油嘴)产生电火花,使燃料猛烈燃烧(柴油机为压燃),产生高温高压气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。(内能转化为机械能)排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出缸外。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、气缸盖中有进气道和排气道,内装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管,最后经排气消声器排入大气。进、排气门的开启和关闭是由凸轮轴上的进、排气凸轮,通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的,这一套机件称为内燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。为了向气缸内供入燃料,内燃机均设有供油系统。汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合,然后经进气管供入气缸,由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。柴油机的燃油则通过柴油机喷油系统喷入燃烧室,在高温高压下自行着火燃烧。内燃机气缸内的燃料燃烧使活塞、气缸套、气缸盖和气门等零件受热,温度升高。为了保证内燃机正常运转,上述零件必须在许可的温度下工作,不致因过热而损坏,所以必须备有冷却系统。内燃机不能从停车状态自行转入运转状态,必须由外力转动曲轴,使之起动。这种产生外力的装置称为起动装置。常用的有电起动、压缩空气起动、汽油机起动和人力起动等方式。内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程,其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过程。按实现一个工作循环的行程数,工作循环可分为四冲程和二冲程两类。四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程内完成一个工作循环,此间曲轴旋转两圈。进气行程时,此时进气门开启,排气门关闭。流过空气滤清器的空气,或经化油器与汽油混合形成的可燃混合气,经进气管道、进气门进入气缸;压缩行程时,气缸内气体受到压缩,压力增高,温度上升;膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火,使混合气燃烧,产生高温、高
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理
一、内燃机的构造和有关名词
为了说明内燃机的工作原理,首先介绍一下内燃机的构造和有关名词。柴油机的主体部分为圆柱的气缸体4个,在气缸体内有上下移动的圆柱形活塞,为了防止燃烧气体泄漏,在活塞上装有密封气体的活塞环。气缸体的上部为气缸盖,在气缸盖上有进气通道、排气通道以及进气门和排气门,进、排气门之间装有喷油器。活塞中部装有活塞销,通过它与连杆上部相接,连杆下部连接曲轴,通过曲轴末端的飞轮输出功率。
内燃机在工作时活塞处于上下两个极端位置的示意图(略)。
(1)上止点(又叫上死点)活塞顶面位移到距离曲轴中心线最远时的位置。
(2)下止点(又叫下死点)活塞顶面位移到距离曲轴中心线最近时的位置。
(3)活塞冲程(又叫活塞行程)活塞的上止点与下止点间的距离,单位为毫米。活塞移动一个行程时,曲轴旋转半圈(180度)。因此,活塞冲程等于曲柄半径的两倍。
(4)燃烧室容积(又叫压缩室容积)活塞在上止点时,活塞顶以上(包括活塞顶部的凹坑)和气缸盖底部(包括气缸盖内部的辅助燃烧室)之是所构成空间的容积,单位为升。
(5)气缸工作容积活塞在上下止点位置时其间的气缸容积,单位为升。
(6)发动机排量一台内燃机各个气缸工作容积之和(对单缸内燃机其排量就是气缸工作容积),单位为升。
(7)气缸总容积活塞在下止点位置时,活塞上部所有密封容积,单位为升。
气缸总容积=燃烧室容积+气缸工作容积
(8)压缩比气缸总容积与燃烧室容积的比值
压缩比=气缸总容积/燃烧室容积。BR>压缩比,表示活塞由下止点移到上止点时,气体在气缸内被压缩的程度。压缩比越大,压缩时气体在气缸内被压缩得就越高。柴油机压缩比的范围一般为16~20。汽油机压缩比的范围一般为6~8。
内燃机原理(全)
第一节 内燃机概述 第二节 内燃机的总体构造 第三节 内燃机的基本工作原理
重点:结构、工作原理 难点:工作原理
第一节 内燃机概述
一、内燃机的定义及其分类
(一)内燃机的定义
内燃机是通过在热功转换空间内部的燃烧过程将 燃料中的化学能转变为热能,并通过一定的机构使之 再转化为机械功的一种热力发动机(简称热机)。 (二)内燃机的分类
气门的开闭是由凸轮轴上的凸轮控制的, 凸轮轴通常由曲轴通过齿轮来驱动。
根据气门安装位置的不同,配气机构的布 置形式主要有侧置式(顺装气门)和顶置式(倒 装气门)两种。
3、供给系
供给系的功用是供给气缸空气和燃油(可燃混合 气),并排出燃烧后的废气。
化油器式汽油机工作时,汽油泵将汽油箱中的 汽油吸出,经汽油滤清器滤清后压送到化油器;同 时空气经空气滤清器滤清后也进入化油器。在化油 器中汽油被喷散,并在很大的程度上被蒸发,汽油 与空气混合后形成可燃混合气经进气管被吸入气缸。 燃烧形成的废气经排气管和排气消声器排人大气。 4、点火系
直喷式燃烧系统比间喷式燃烧系统 的热效率可提高10%-15%,是提高柴油 机经济性的有效措施。
6.提高柴油机燃油喷射压力:喷油压力目 前已达120—150MPa 7.排气后处理技术:可使柴油机实现CO、 HC及NOx的同时净化 8.采用代用燃料:以压缩天然气(CNG)和 液化石油气(LPG)为主
内燃机的构造和工作原理
内燃机的构造和工作原理
内燃机是一种能够将化学能转化为机械能的热机。在内燃机中,燃料
在燃烧过程中释放能量,并通过往复循环过程转化为连续运动。内燃机通
常采用往复活塞式结构,包括气缸、活塞、连杆和曲轴等重要部件。
1.气缸:内燃机通常有一个或多个气缸,气缸壁内部光滑,充当活塞
运动的导向面。气缸通常用铸铁或铝合金制成。
2.活塞:活塞是内燃机的运动部件,通常是一个柱状或圆柱形的零件,位于气缸内。活塞上下运动在曲轴的驱动下完成,将压力转化为机械能。
3.曲轴:曲轴是内燃机的核心组成部分,将来自活塞和连杆的往复运
动转化为旋转运动。曲轴通过连杆和活塞连接并驱动机械装置,将发动机
的功率传递到外部。
4.连杆:连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。连杆连接着
活塞与曲轴,通过摇杆机构使活塞的上下运动转变为曲轴的回转运动。
5.气门:气门是内燃机进、排气的关键部件。气门通过气门弹簧和凸
轮机构控制开关,使燃烧室与气缸通道正确连接,完成进、排气过程。
内燃机的工作原理如下:
1.进气冲程:活塞下行,气缸内压力下降,气门打开,油气混合物通
过进气道进入燃烧室。同时,曲轴带动连杆将活塞向下推动。
2.压缩冲程:活塞上行,气门关闭,气缸内油气混合物被压缩,并使
混合物中的燃料、空气更加充分混合并增加压力。曲轴再次带动连杆将活
塞向上推动,使体积变小。
3.燃烧冲程:当活塞达到最高点时,燃油喷射器向燃烧室喷射燃料,
与空气形成可燃混合气体,然后通过火花塞产生的火花点燃混合气体。燃
烧产生的高温高压气体将活塞向下推动,曲轴再次带动连杆。
4.排气冲程:活塞再次向上移动,气门打开,废气通过排气道排出,
内燃机结构原理
活塞在气缸中往复运动时,曲轴则绕 其轴心线作旋转运动。很明显,曲轴每转 一周,活塞向上向下各行一次(两个行 程)。
一.基本名词术语
1、上止点(TDC): 活塞离曲轴中心最大
距离的位置称为上止点, (图1—3); 2、下止点(BDC):
活塞离曲轴中心最小距 离的位置称为下止点。 注意:在上、下止点时, 活塞的运动方向改变,同 时它的速度等于零。
(二)内燃机的缺点:
1、对燃料要求较高;高速内燃机一般使用汽 油或轻柴油作燃料,并且对燃料的清洁度 要求严格;在气缸内部难以使用固体燃料 或劣质燃料。
2、废气污染和噪声引起公害:由于内燃机已 广泛地应用在国民经济的各个领域中其产量 和保有量极大,对环境的污染也越来越严重。
3、结构较复杂,零部件加工精度要求较高。
由于机油在润滑系中的环流和飞溅.内燃机的运动件就 得到了润滑。 6、冷却系
冷却系的功用是将内燃机受热零件的热量传出,以保持 内燃机正常的工作温度(水温约80~90℃)。
多数内燃机采用水、风复合冷却系,它包括气缸周围和 气缸盖中的水套、散热器(水箱)、水泵和风扇。由于水泵的 作用,冷却水就在水套和散热器间循环流动,而内燃机需要 散出的热量则通过风扇和散热器散入大气中。
2、配气机构
配气机构的功用是使燃油与空气所组成的 可燃混合气可以在一定的时刻被吸进气缸,并 使燃烧后的废气可以在一定的时刻被排出。配 气机构包括进气门、排气门、挺柱、推杆、摇 臂、摇臂轴以及凸轮轴等。二行程内燃机的配 气机构有所不同。
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理
内燃机的工作原理
一、内燃机的构造和有关名词
为了说明内燃机的工作原理,首先介绍一下内燃机的构造和有关名词。柴油机的主体局部为圆柱的气缸体4个,在气缸体内有上下移动的圆
柱形活塞,为了防止燃烧气体泄漏,在活塞上装有密封气体的活塞环。气缸体的上部为气缸盖,在气缸盖上有进气通道、排气通道以及进气
门和排气门,进、排气门之间装有喷油器。活塞中部装有活塞销,通
过它与连杆上部相接,连杆下部连接曲轴,通过曲轴末端的飞轮输出
功率。
内燃机在工作时活塞处于上下两个极端位置的示意图〔略〕。
〔1〕上止点〔又叫上死点〕—活塞顶面位移到距离曲轴中心线最
远时的位置。
〔2〕下止点〔又叫下死点〕—活塞顶面位移到距离曲轴中心线最
近时的位置。
〔3〕活塞冲程〔又叫活塞行程〕—活塞的上止点与下止点间的距离,单位为毫米。活塞移动一个行程时,曲轴旋转半圈〔180度〕。因此,活塞冲程等于曲柄半径的两倍。
〔4〕燃烧室容积〔又叫压缩室容积〕—活塞在上止点时,活塞顶
以上〔包括活塞顶部的凹坑〕和气缸盖底部〔包括气缸盖内部的辅助
燃烧室〕之是所构成空间的容积,单位为升。
〔5〕气缸工作容积—活塞在上下止点位置时其间的气缸容积,单
位为升。
〔6〕发动机排量—一台内燃机各个气缸工作容积之和〔对单缸内
燃机其排量就是气缸工作容积〕,单位为升。
〔7〕气缸总容积—活塞在下止点位置时,活塞上部所有密封容积,单位为升。
气缸总容积=燃烧室容积+气缸工作容积〔8〕压缩比—气缸总容
积与燃烧室容积的比值压缩比=气缸总容积/燃烧室容积。BR>压缩比,
表示活塞由下止点移到上止点时,气体在气缸内被压缩的程度。压缩
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供给系—汽油和空气在化油器4内 混合成新鲜可燃混合气,经过进气 管1、进气门2吸入气缸内,燃烧后 的废气经过排气门3、排气管排入 大气中。
内 燃 机 构 造
教材:
1、《汽车构造》上册:面向21世纪课程教材—吉林工大陈家瑞主编
第一章 发动机的工作原理和 总体构造
第一节 发动机的分类
一、发动机:将某一种形式的能量(热能、电能、化学能、太阳能等)转 变 成机械能的机器。 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。如活塞式内燃机、燃气 轮机(按热能转变成机械能的主要构件分)。 3、比较: 外燃机体积大,重量重,热效率低; 内燃机热效率高,体积小,重量轻,便于移动,起动性能好; 燃气轮机功率大,转速高, 质量小(没有往复运动件,单位功率质量小), 转矩特性好(减少 变速器挡数),燃料适应性好,起动性好,但耗油量、噪 声和制造成本均较高,适用于坦克发动机
第二节 四冲程发动机工作原理
一、四冲程汽油机工作原理 (一)基本工作原理
1、化油器式汽油机:汽油和空气在化油器内混合成可燃混合气,再输入
发动机气缸并加以压缩,然后用电火花使之点火燃烧发热而作功——传统式。
2、汽油喷射式汽油机:
(1)进气管内喷射: 将汽油喷射入进气管内,同空气混合成可燃混合气,
再输入发动机气缸并加以压缩,然后用电火花使之点火燃烧发热而作功—— (现代轿车电控汽油喷射式汽油机)。
(三)发动机基本术语
上止点(T.D.C.):活塞顶离曲轴中心最远处。 下止点(B.D.C.): 活塞顶离曲轴中心最近处。 活塞行程 S : 上、下止点之间的距离。 曲柄半径 R : 曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴 中心的距离。 气缸工作容积Vh:活塞从上止点到下止点所扫过 的容积(气缸排量) 。 发动机工作容积VL:多缸发动机各气缸工作容积 的总和 (发动机排量) 。 2 D 式中:D——气缸直径(cm) VL= Si S——活塞行程(cm) 4 i ——气缸数 燃烧室容积VC : 活塞在上止点时,活塞顶上方的 气缸容积(或气缸最小容积)。 气缸总容积Va :活塞在下止点时,活塞顶上方的 气缸容积(或气缸最大容积) ( Va= VC+ Vh ) 压缩比 : 气缸总容积与燃烧室容积之比。
( =Va / VC =1+ Vh/ VC )
(四)四冲程发动机的工作循环: 在发动机内,每一次将热能转变成机械能都必须经过吸入空气、压缩 和输入燃料,使之发火燃烧而膨胀作功,然后将生成的废气排除这样一系 列连续过程,称为一个工作循环。... 四冲程发动机的工作循环需要经过进气、压缩、膨胀(作功)、排气 四个过程,对应活塞上下四个行程,相应的曲轴转角旋转720(两周)。 1、四冲程汽油机的工作循环 (1)进气行程(0~180 CA): 活塞自上止点向下止点移动,活塞上方气 缸容积增大,形成一定真空,此时排气门 关闭,进气门打开,可燃混合气由化油器 经进气歧管、进气门吸入气缸,历时一个 活塞行程,曲轴旋转180°转角。由于有进 气阻力,进气终了时缸内压力低于大气压 力,约为0.075~0.09MPa;由于气缸内的可 燃混合气受上一循环残余废气和高温零件 的加热,进气终了时缸内气体温度上升到 370~400K。
点火系—气缸内的新鲜可燃混 合气经过压缩后由气缸盖上伸 入燃烧室内的火花塞5产生的 点火花点燃。 润滑系—机油泵17由配气凸轮 轴上的偏心凸轮驱动,将油底 壳16内的机油吸入并经过机油 管15、润滑油道泵入到各运动 件的摩擦部位进行润滑。 冷却系—水泵9由曲轴14上的 皮带轮带动,将来自散热器冷 却后的冷却水泵入气缸7燃烧 室周围的冷却水套,经过气缸 盖6中的冷却水套,热水由气 缸盖上部的出水口流往散热器。
往复活塞式内燃机:
1、按所用的燃料分: (1)液体燃料发动机;汽油机(gasoline engine); 柴油机(diesel engine)。 (2)气体燃料发动机:压缩天然气发动机(CNG); 液化石油气发动机(LPG)。 2、按发火方式分:(1)点燃式发动机(如汽油机、气体燃料发动机); (2)压燃式发动机(如柴油机)。 3、按工作循环的冲程数分: (1)四冲程发动机; (2)二冲程发动机。 4、按冷却方式分: (1)水冷发动机; (2)风冷发动机。 5、按进气方式分: (1)自然吸气式发动机(非增压式发动机); (2)强制吸气式(增压式发动机)。 6、按气缸数分: (1)单缸发动机 ; (2)多缸发动机。 7、按气缸排列方式分:(1)单列发动机:直立式发动机、平卧式发动机 (2)双列发动机: V型发动机、水平对置式发动机
三、活塞式内燃机:
按活源自文库运动方式分: 1、往复活塞式内燃机 2、转子活塞式内燃机
三角活塞旋转式发动机(简称转子发动机)于1958年由德 国F.汪克尔发明,关键技术是1954年F.汪克尔提出的气密封系 统,1964年德国NSU公司将转子发动机装在轿车上,1967年日 本东洋工业公司成批生产,至今。
比较:转子发动机与往复活塞式发动机相比,优点是体积 小,重量轻,转速高,升功率大,现代转子发动机燃油消耗率 水平接近往复活塞式发动机,但耐久性、可靠性等较差,制造 成本较高。
(2)气缸内直接喷射:将汽油直接喷射入气缸内同空气混合成可燃混合
气并加以压缩,然后用电火花使之点火燃烧发热而作功——(未来发展)。
(二)单缸汽油机基本结构:
曲柄连杆机构—气缸7内装有活塞8, 活塞通过活塞销10、连杆11与曲轴14 相连接。活塞在气缸内作往复直线 运动,通过连杆推动曲轴转动,通 过飞轮13对外输出作功。