发动机工作原理.ppt
合集下载
发动机工作原理ppt课件
会引起发动机过热，功 率下降，燃油消耗量增 加等一系列不良后果。 严重爆燃时甚至造成气 门烧毁、轴瓦破裂，火 花塞绝缘体击穿等。
由于燃烧室内炽 热表面与炽热处( 如排气门头，火 花塞电极，积炭 处)点燃混合气产 生的另一种不正 常燃烧。
伴有强烈的较沉闷 敲击声。
产生的高压会使发动机 机件负荷增加，寿命降 低。
终了：温度 800~1000K压力
105~400 kPa
瞬时最高：温度1800~2200K压力5~10 MPa
排气行程
温度800~1000K 压力105~400 kPa
10
四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 相同和不同之处呢？
11
每个工作循环曲轴转两周，每一行程曲轴转半周。只
有作功行程产生动力。
P点
下 止 点
c
大气压力 r
b
线
a
示功图
V
8
进气门关闭
残余
废气
活
塞
排气门打开
P
上Z
止 点
下 止 点
c
大气压力线 r
b
温度900~1200 K 压力105~125 kPa
a V 示功图
9
进气门
纯空气
喷油泵
喷油器
排气门
吸气行程 压缩行程
作功行程
温度300~370K压 力800~900 kPa
温度800~1000K 压力3~5 MPa
一、单缸发动机结构示意图
1
上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V h ) 发动机排量(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 工作循环
Vh= πD2·S ×10-6/4 （L） D——气缸直径mm S——活塞行程mm
发动机基本结构与工作原理PPT课件
下图为带有两气门和四气门的燃烧 室顶对比。
• 虽然两气门气缸盖的气门直径 较大，但四气门气缸盖的总气 门面积和气流横截面显然更大
• A.双气门 B.四气门
汽缸盖的结构
• 采用横流冷却方式时，气缸盖 内的冷却液由较热的排气侧流 向较凉的进气侧。这种方式的 优点是整个气缸盖内热量分布 比较均匀
• 与之相反，采用纵流冷却方式 时，冷却液沿气缸盖纵轴流动， 即由端面一侧流向动力输出端 或相反。冷却液在流经各个气 缸的过程中逐渐加热，因此热 量分布非常不均衡。此外还会 造成冷却循环回路内压力降低。
曲轴传动机构（连杆）
1.油孔 2.滑动轴承 3.连杆 4.轴瓦 5.轴瓦 6.连杆轴承盖 7.连杆螺栓 在曲轴传动机构中，连杆负责连接
活塞和曲轴。活塞的直线运动 通过连杆转化为曲轴的转动。 此外，连杆还要将燃烧压力产 生的作用力由活塞传至曲轴上
曲轴传动机构
• 确定旋转方向时，在发动机动 力输出端（离合器或飞轮一侧） 相对侧进行观察
件 3 上部气门弹簧座 4 HVA 元件 5 进气凸轮轴 6 排气门 7 气门弹簧 8 滚子式气门摇臂 9 排气凸轮轴
3.曲轴传动机构
• 曲轴传动机构，是一个将燃烧 室压力转化为动能的功能分组
• 在此过程中，活塞的往复运动 转化为曲轴的转动
• 此外曲轴传动机构还包括一些 外围设备，这些设备并不执行 主要功能而是提供相关辅助。 辅助设备基本包括飞轮、皮带 轮（带有扭转减振器）和正时 链
气缸盖罩可由铝合金、塑料或 镁合金制成
• 气缸盖罩通常也称作气缸盖盖 板或气门盖。它构成了发动机 壳体的顶部
5.发动机油底壳
油底壳是发动机壳体的底部。油底 壳用于存储发动机油 油底壳执行以下任务： • 发动机油的收集容器 • 回流发动机油的收集容器 • 曲轴箱的底部 • 固定安装件
发动机原理课件完整版：总结.ppt
– 是否全部气体都参与燃烧？ – 温度最高的区域？
• 主要零组件在燃烧中的作用
– 扩压器 – 喷油嘴 – 火焰筒
2020年10月11日
12
各部件的共同工作
• 共同工作条件
– 流量连续
• 涡轮导向器流通能力正比于增压比，反比于加热比； • T3*/T1*等值线物理意义，应用条件 • 膨胀比与A8的关系
课程总结
绪论
主要发动机类型 • 涡喷发动机（早期飞机）
– 单轴 – 双轴
• 涡扇发动机
– 混合排气（以格斗为主的歼击机） – 分别排气（大中型民航飞机或军用运输机）
• 涡轴发动机
– 用于直升机
• 涡桨发动机
– 低空、低速军用运输机或民航机
2020年10月11日
2
基础知识
• 马赫数、速度系数、密流函数的物理意义 • 流量公式
– 涡轮效率的定义
• 总温、静温、总压、静压、速度的变化；
2020年10月11日
10
涡轮
部件工作原理
h
3
P3*
实际膨胀功
t 等熵膨胀功
理想膨胀功Ltad
2020年10月11日
4 4i
实际膨胀功Lt P4*
S
11
部件工作原理
燃烧室
• 基本要求
– 油气比、余气系数的概念 – 对出口温度场的要求
• 工作过程
• 例如：n=const时，环境温度、环境压力、 A8对工作点的影响
2020年10月11日
14
调节规律
• 什么是调节规律? 为什么要对发动机进行调 节?
• 常用调节规律
– n=const, A8=const – T3*=const, A8=const – n=const, T3*=const
• 主要零组件在燃烧中的作用
– 扩压器 – 喷油嘴 – 火焰筒
2020年10月11日
12
各部件的共同工作
• 共同工作条件
– 流量连续
• 涡轮导向器流通能力正比于增压比，反比于加热比； • T3*/T1*等值线物理意义，应用条件 • 膨胀比与A8的关系
课程总结
绪论
主要发动机类型 • 涡喷发动机（早期飞机）
– 单轴 – 双轴
• 涡扇发动机
– 混合排气（以格斗为主的歼击机） – 分别排气（大中型民航飞机或军用运输机）
• 涡轴发动机
– 用于直升机
• 涡桨发动机
– 低空、低速军用运输机或民航机
2020年10月11日
2
基础知识
• 马赫数、速度系数、密流函数的物理意义 • 流量公式
– 涡轮效率的定义
• 总温、静温、总压、静压、速度的变化；
2020年10月11日
10
涡轮
部件工作原理
h
3
P3*
实际膨胀功
t 等熵膨胀功
理想膨胀功Ltad
2020年10月11日
4 4i
实际膨胀功Lt P4*
S
11
部件工作原理
燃烧室
• 基本要求
– 油气比、余气系数的概念 – 对出口温度场的要求
• 工作过程
• 例如：n=const时，环境温度、环境压力、 A8对工作点的影响
2020年10月11日
14
调节规律
• 什么是调节规律? 为什么要对发动机进行调 节?
• 常用调节规律
– n=const, A8=const – T3*=const, A8=const – n=const, T3*=const
发动机构造工作原理ppt课件
活塞式发动机的分类
▪ 按活塞运动方式 ：往复活塞式、旋转活塞式 ▪ 按着火方式:压燃式、点燃式 ▪ 按所用燃料:汽油机、柴油机、气体燃料发动机 ▪ 按冷却方式:水冷式、风冷式 ▪ 按冲程数:四冲程、二冲程 ▪ 按进气状态 ：增压式、非增压式 ▪ 按气缸数目、排列方式：单缸、多缸、直列式、V型、对置式
▪ 排放品质
➢ 有害气体CO、HC、NOx、排气颗粒
▪ 噪声水平
➢ 刺激神经、使人烦躁、反映迟钝
发动机速度特性
▪ 速度特性曲线
➢ 燃料供给调节机构位置不变时，发动机性能参数（有效转 矩、功率、燃料消耗率）随转速改变而变化的曲线。
➢ 如何得到曲线：在一定转速下，用测功器对曲轴施加阻力 矩，获取曲线的位置，依此类推。
▪ 主要缺点：
➢ 燃油消耗率高，燃料经济性差
内燃机产品名称与型号编制规则
第五节 发动机的性能指标与特性
▪ 动力性能指标 ▪ 经济性能指标 ▪ 环境指标 ▪ 发动机速度特性
动力性能指标
▪ 有效转矩Te
➢ 发动机对外输出的转矩称为有效转矩，单位为N·m 。 ➢ 有效转矩与曲轴角位移的乘积就是发动机对外输出的有效功。
▪ 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。一般用ε表示。
▪ 工况
Va 1 Vs
Vc
Vc
➢ 内燃机在某一时刻的运行状况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴 转速表示。
▪ 负荷率
➢ 内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效 功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。
经济性能指标
▪ 有效热效率ŋe
燃料燃烧产生的热量转化为有效功的百分比。
发动机原理课件绪论 PPT
➢1784年以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的 高压蒸汽机综合组装，取得第四项专利；
➢1788年，又发明离心调速器和节气阀； ➢1790年，发明汽缸示功器。
至此完成了蒸汽机发明的全过程蒸汽动力装置。
迎来蒸汽革命
四、四冲程理论与内燃机的发明
瓦特蒸汽机存在的问题： 蒸汽机体积庞大，热效率低。
根源 途径
第一个专利：
启蒙：1765年的春天，针对纽可门蒸汽机热效率低的原因
是蒸汽在缸内冷凝造成的能否让蒸汽在缸外冷凝产 生采用分离冷凝器的初步设想。
解决措施：利用蒸汽具有“弹性” 特点，把汽缸和另一个容器相连接， 让蒸汽接入其中，就不需要一再冷却汽缸，而浪费许多热量。
同年设计一个与汽缸分离的冷凝器，并在汽缸外面加绝热套汽缸保持 在高温工作状态。
黑烟、噪声、 车速慢
无马的汽车
1927年，彻底停止了蒸汽汽车的生产
虽然奥托发明了奥托循环，实现了四冲程理论，但在成功之后并 没能把成果推向汽车领域
➢1881年戴姆勒离开奥托公司 目的：把奥托发动机应用到交通工具上。
➢1883年，发明化油器，在奥托四冲程 煤气机的基础上，研制出一台小型单缸 汽油机转速达700~900r/min； 功率1.1马力，空气冷却 ➢奥托发动机最大转速180~200r/min。 ➢1885年，将这台小汽油机装在一辆 自行车上，制造出第一台摩托车。
德国商人奥托一直关注内燃机研制情况。 从蒸汽机的广泛应用中， 看到内燃机的发展前途； 从德罗夏的理论设计中看到希望。 奥托对德罗夏方案，反复研读，深刻领会其设计思想； 并全心投入内燃机的研制工作。
奥托的实验：
目的—在发动机气缸里实现烟囱冒烟现象（燃烧向稀 薄区传播）。
手段—用透明气缸和手动活塞以及侧式进排气管模 型，将香烟的烟放入进气阀反复观察
➢1788年，又发明离心调速器和节气阀； ➢1790年，发明汽缸示功器。
至此完成了蒸汽机发明的全过程蒸汽动力装置。
迎来蒸汽革命
四、四冲程理论与内燃机的发明
瓦特蒸汽机存在的问题： 蒸汽机体积庞大，热效率低。
根源 途径
第一个专利：
启蒙：1765年的春天，针对纽可门蒸汽机热效率低的原因
是蒸汽在缸内冷凝造成的能否让蒸汽在缸外冷凝产 生采用分离冷凝器的初步设想。
解决措施：利用蒸汽具有“弹性” 特点，把汽缸和另一个容器相连接， 让蒸汽接入其中，就不需要一再冷却汽缸，而浪费许多热量。
同年设计一个与汽缸分离的冷凝器，并在汽缸外面加绝热套汽缸保持 在高温工作状态。
黑烟、噪声、 车速慢
无马的汽车
1927年，彻底停止了蒸汽汽车的生产
虽然奥托发明了奥托循环，实现了四冲程理论，但在成功之后并 没能把成果推向汽车领域
➢1881年戴姆勒离开奥托公司 目的：把奥托发动机应用到交通工具上。
➢1883年，发明化油器，在奥托四冲程 煤气机的基础上，研制出一台小型单缸 汽油机转速达700~900r/min； 功率1.1马力，空气冷却 ➢奥托发动机最大转速180~200r/min。 ➢1885年，将这台小汽油机装在一辆 自行车上，制造出第一台摩托车。
德国商人奥托一直关注内燃机研制情况。 从蒸汽机的广泛应用中， 看到内燃机的发展前途； 从德罗夏的理论设计中看到希望。 奥托对德罗夏方案，反复研读，深刻领会其设计思想； 并全心投入内燃机的研制工作。
奥托的实验：
目的—在发动机气缸里实现烟囱冒烟现象（燃烧向稀 薄区传播）。
手段—用透明气缸和手动活塞以及侧式进排气管模 型，将香烟的烟放入进气阀反复观察
《发动机构造》PPT课件
01
初步检查
观察发动机外观，检查是否有明显 损坏或泄漏。
逐一排查
根据故障现象和可能原因，逐一检 查相关部件和系统。
03
02
使用诊断仪器
如故障诊断仪、示波器等，检测发 动机各系统的工作状态。
确诊并修复
确定故障原因后，采取相应措施进 行修复。
04
发动机维修技术与措施
常规维护
定期更换机油、清洗空气滤清器等，保持发 动机良好状态。
将低压电转化为高压电。
火花塞
在高压电作用下产生电火花，点燃混合气。
点火控制器
控制点火时机和点火能量。
点火开关
控制点火系统的开启和关闭。
03
发动机的工作原理
四冲程汽油机工作原理
进气冲程
活塞下行，进气门开启，空气和汽油混合气被吸 入气缸内。
做功冲程
火花塞点燃混合气，产生高温高压燃气推动活塞 下行，通过连杆使曲轴旋转输出动力。
05
发动机的故障诊断与维修
发动机常见故障及原因分析
启动困难
可能原因包括电池电量不足、点火系统故障 、燃油供应问题等。
功率下降
可能由于空气滤清器堵塞、燃油质量不佳、 气缸压缩不足等引起。
异响
可能源于曲轴轴承磨损、活塞敲缸、气门间 隙不当等。
排放异常
可能由于燃油燃烧不完全、三元催化器故障 等导致。
发动机故障诊断方法与步骤
凸轮轴
驱动气门开闭，控制进排气时 机。
挺柱、推杆、摇臂等
传递凸轮轴的动力，驱动气门 运动。
燃油供给系统
油箱
储存燃油。
喷油器
将燃油雾化并喷入气缸内。
燃油泵
将燃油从油箱中抽出并加压输送到喷 油器。
初步检查
观察发动机外观，检查是否有明显 损坏或泄漏。
逐一排查
根据故障现象和可能原因，逐一检 查相关部件和系统。
03
02
使用诊断仪器
如故障诊断仪、示波器等，检测发 动机各系统的工作状态。
确诊并修复
确定故障原因后，采取相应措施进 行修复。
04
发动机维修技术与措施
常规维护
定期更换机油、清洗空气滤清器等，保持发 动机良好状态。
将低压电转化为高压电。
火花塞
在高压电作用下产生电火花，点燃混合气。
点火控制器
控制点火时机和点火能量。
点火开关
控制点火系统的开启和关闭。
03
发动机的工作原理
四冲程汽油机工作原理
进气冲程
活塞下行，进气门开启，空气和汽油混合气被吸 入气缸内。
做功冲程
火花塞点燃混合气，产生高温高压燃气推动活塞 下行，通过连杆使曲轴旋转输出动力。
05
发动机的故障诊断与维修
发动机常见故障及原因分析
启动困难
可能原因包括电池电量不足、点火系统故障 、燃油供应问题等。
功率下降
可能由于空气滤清器堵塞、燃油质量不佳、 气缸压缩不足等引起。
异响
可能源于曲轴轴承磨损、活塞敲缸、气门间 隙不当等。
排放异常
可能由于燃油燃烧不完全、三元催化器故障 等导致。
发动机故障诊断方法与步骤
凸轮轴
驱动气门开闭，控制进排气时 机。
挺柱、推杆、摇臂等
传递凸轮轴的动力，驱动气门 运动。
燃油供给系统
油箱
储存燃油。
喷油器
将燃油雾化并喷入气缸内。
燃油泵
将燃油从油箱中抽出并加压输送到喷 油器。
发动机工作原理-PPT
32
七、 汽油机与柴油机的相同点与不同点 相同点: 1 .每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴 转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开， 其余两个冲程进、排气门均光。 2.四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其 余三个冲程消耗能量。 3.必须用外力起动。 4.工作循环基本内容相似，主要机件的运动 相同，结构基本相同。
温度
370400K
压缩 冲程
提高燃烧 速度
转半圈
作功 冲程
燃烧作功 转半圈
排气 冲程
排出废气 转半圈
关
关
0.6-1.2Mpa
600700K
关
关
Max 35Mpa
Max18 00-
2200K
关
开
0.105-0.115 900-
MPa
120300K
六、 四冲程柴油机工作原理
每个循环也由进气、压缩、作功、排气四个冲程组 成。但由于柴油的性质与汽油不同，其混合气形成的方 式、着火方式与汽油机也不同。下述不同点：
u＝f（T） 即只要工质的初、终态温度T1,T2确定，不 论经过什么过程，其内能的变化都相等
Δu＝u2-u1=f(T2)-f(T1)
46
二、热力学第一定律
1. 热力过程及其所作的功 工质状态参数的一系列变化过程，叫做热力 过程，可用p－v图表示，其所做的功为（1kg气体）
47
图片
d F ds p A ds p dv
发动机是将其它形式的能量转 变为机械能的机器
5
二、发动机的分类
1. 按使用燃料分：汽油机、柴 油机等。 2. 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发
动机。 3. 按气门位置分：顶置气门式发动机、侧
置气门式发动机。 4. 按气缸排列分：直列式发动机、v型发动
七、 汽油机与柴油机的相同点与不同点 相同点: 1 .每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴 转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开， 其余两个冲程进、排气门均光。 2.四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其 余三个冲程消耗能量。 3.必须用外力起动。 4.工作循环基本内容相似，主要机件的运动 相同，结构基本相同。
温度
370400K
压缩 冲程
提高燃烧 速度
转半圈
作功 冲程
燃烧作功 转半圈
排气 冲程
排出废气 转半圈
关
关
0.6-1.2Mpa
600700K
关
关
Max 35Mpa
Max18 00-
2200K
关
开
0.105-0.115 900-
MPa
120300K
六、 四冲程柴油机工作原理
每个循环也由进气、压缩、作功、排气四个冲程组 成。但由于柴油的性质与汽油不同，其混合气形成的方 式、着火方式与汽油机也不同。下述不同点：
u＝f（T） 即只要工质的初、终态温度T1,T2确定，不 论经过什么过程，其内能的变化都相等
Δu＝u2-u1=f(T2)-f(T1)
46
二、热力学第一定律
1. 热力过程及其所作的功 工质状态参数的一系列变化过程，叫做热力 过程，可用p－v图表示，其所做的功为（1kg气体）
47
图片
d F ds p A ds p dv
发动机是将其它形式的能量转 变为机械能的机器
5
二、发动机的分类
1. 按使用燃料分：汽油机、柴 油机等。 2. 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发
动机。 3. 按气门位置分：顶置气门式发动机、侧
置气门式发动机。 4. 按气缸排列分：直列式发动机、v型发动
四冲程发动机工作原理幻灯片PPT
四冲程发动机工作原理幻灯片PPT
本PPT课件仅供大家学习使用 请学习完及时删除处理 谢谢！
四冲程发动机工作循环示意图
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
ห้องสมุดไป่ตู้
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程
2)压缩终了温度、压力
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2
2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开）
5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA 排气迟后角：10~35°CA
6.气门叠开期，气门重叠角
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。
本PPT课件仅供大家学习使用 请学习完及时删除处理 谢谢！
四冲程发动机工作循环示意图
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
ห้องสมุดไป่ตู้
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程
2)压缩终了温度、压力
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2
2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开）
5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA 排气迟后角：10~35°CA
6.气门叠开期，气门重叠角
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。