内燃机工作原理.ppt

1 工程机械内燃机工程机械内燃机第一章第一章 内燃机基本工作原理内燃机基本工作原理2内容提纲内容提纲第一节第一节 概述概述第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理第三节第三节 二冲程内燃机工作原理二冲程内燃机工作原理第四节第四节 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标第五节第五节 内燃机型号编制内燃机型号编制3第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理工作循环：内燃机每作一次功完成工作循环：内燃机每作一次功完成进气进气、压缩压缩、作功作功和和排气排气四个过程叫一个工作循四个过程叫一个工作循环。环。四冲程内燃机：活塞经过四个行程（进四冲程内燃机：活塞经过四个行程（进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程）气行程、压缩行程、作功行程和排气行程）完成一个工作循环的内燃机。完成一个工作循环的内燃机。4第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理1. 进气过程进气过程u活塞由上止点向下止点移动，活塞由上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。进气门开启，排气门关闭。 u活塞上方的容积增大，形成一活塞上方的容积增大，形成一定的真空度。空气和汽油通过化定的真空度。空气和汽油通过化油器混合或燃油直接喷射式混合油器混合或燃油直接喷射式混合形成可燃混合气，经进气门被吸形成可燃混合气，经进气门被吸入气缸。入气缸。 u进气终了时的缸内压力约为进气终了时的缸内压力约为0.070.09MPa，温度为，温度为370K400K左右。左右。 u进气门要早开晚关进气门要早开晚关 。 一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理5第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理2. 压缩过程压缩过程 一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理u进气门关闭，活塞向上止点移动，进气门关闭，活塞向上止点移动，排气门仍保持关闭排气门仍保持关闭 。 u气缸容积变小，可燃混合气被压气缸容积变小，可燃混合气被压缩，压力与温度随之上升。缩，压力与温度随之上升。u汽油加速汽化，在点燃之前全部汽油加速汽化，在点燃之前全部汽化完毕。汽化完毕。 u压缩终了时的缸内压力约为压缩终了时的缸内压力约为0.81.4MPa，温度为，温度为600700K。 u压缩比不可太大，太大会引起可压缩比不可太大，太大会引起可燃混合气爆燃，并产生爆震，一般燃混合气爆燃，并产生爆震，一般在在612之间。之间。6第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理3. 作功过程作功过程 一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理u压缩至上止点前压缩至上止点前1015CA时，时，火花塞点火，混合气剧烈燃烧火花塞点火，混合气剧烈燃烧 ，气，气缸内的温度、压力急剧上升。缸内的温度、压力急剧上升。 u活塞运动到上止点之后，气缸内活塞运动到上止点之后，气缸内气体达到最高燃烧压力，约为气体达到最高燃烧压力，约为35MPa，最高燃烧温度约为，最高燃烧温度约为22002700K。u高温、高压气体推动活塞向下移高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。动，通过连杆带动曲轴旋转。 u排气门开启时，气体压力约为排气门开启时，气体压力约为0.4MPa，温度约为，温度约为12001500K。 7第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理4. 排气过程排气过程 一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理u活塞从下止点向上止点移动，排活塞从下止点向上止点移动，排气门开启气门开启 ，进气门保持关闭。，进气门保持关闭。u膨胀后的废气在自身剩余压力和膨胀后的废气在自身剩余压力和活塞的推动下，经排气门排出气缸。活塞的推动下，经排气门排出气缸。u排气终了的压力约为排气终了的压力约为0.1050.12MPa，温度约为，温度约为8001100K。 u排气门要早开晚关排气门要早开晚关 。8第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理 一、四冲程汽油机工作原理一、四冲程汽油机工作原理9第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理 二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理 四冲程柴油机和汽油机的的工作过程四冲程柴油机和汽油机的的工作过程一样，也是由一样，也是由进气进气、压缩压缩、作功作功和和排气排气过程组成。但由于柴油的粘度比汽油大，过程组成。但由于柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，不易蒸发，而其自燃温度却比汽油低，因此柴油机因此柴油机可燃混合气的形成可燃混合气的形成、着火方着火方式式、燃烧过程燃烧过程以及以及气体温度压力的变化气体温度压力的变化都和汽油机不同。都和汽油机不同。10第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理1. 进气过程进气过程 二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理u进入气缸的是纯空气。进入气缸的是纯空气。 u进气系统中没有节气门，进气进气系统中没有节气门，进气阻力小，且残余废气温度较低，阻力小，且残余废气温度较低，故同汽油机相比，进气终了时的故同汽油机相比，进气终了时的缸内压力略高，约为缸内压力略高，约为0.080.095MPa，温度略低，约，温度略低，约300340K。 。 11第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理2. 压缩过程压缩过程u柴油机压缩比较大，一般在柴油机压缩比较大，一般在1222之间之间 ，压缩终了的空气温度比，压缩终了的空气温度比 柴油的自燃温度（约柴油的自燃温度（约600K）高出）高出200300K。u压缩终了缸内气体压力约为压缩终了缸内气体压力约为35MPa，温度约，温度约750950K。 。 二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理12第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理3. 作功过程作功过程 二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理u柴油在柴油在1020MPa的高压作用下，的高压作用下，由喷油器喷入燃烧室，并与运动着由喷油器喷入燃烧室，并与运动着的受活塞压缩的空气迅速混合，形的受活塞压缩的空气迅速混合，形成可燃混合气成可燃混合气 。u缸内温度高于柴油的自燃温度，缸内温度高于柴油的自燃温度，柴油自行着火燃烧柴油自行着火燃烧 。 u燃气的最高燃烧压力可达燃气的最高燃烧压力可达69MPa，最高燃烧温度达，最高燃烧温度达18002200K。 u作功终了时气体压力约为作功终了时气体压力约为0.3MPa，温度约为，温度约为10001200K。 13第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理4. 排气过程排气过程u排气终了，缸内残余废气压力约排气终了，缸内残余废气压力约为为0.1050.12MPa，温度约为，温度约为700900K。 二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理14第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理 二、四冲程柴油机工作原理二、四冲程柴油机工作原理15第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理 关于四冲程增压柴油机关于四冲程增压柴油机 安装增压器的目的：增加每循环充入安装增压器的目的：增加每循环充入气缸的空气量，由此可以相应增加每工气缸的空气量，由此可以相应增加每工作循环柴油供给量，使每工作循环作功作循环柴油供给量，使每工作循环作功能力增加，从而增加柴油机的输出功率。能力增加，从而增加柴油机的输出功率。 161. 主要区别主要区别 三、汽油机和柴油机的不同点三、汽油机和柴油机的不同点第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理汽油机柴油机燃料汽油，辛烷值高柴油，十六烷值高吸入的气体空气和汽油的混合气纯空气燃料供给用化油器外部混合空气和汽油或燃油直接在进气管喷射式混合（外部混合）用喷油泵将燃油以数百个大气压的压力经喷油器喷入（内部混合）功率的调节改变节气门开度（量调节）用喷油量调节（质调节）着火方式点燃式压燃式适合的缸径一般不超过100mm一般为751000mm加热过程定容加热过程混合加热过程压缩比较低，一般在612之间较高，约1222172. 各自的优缺点各自的优缺点 三、汽油机和柴油机的不同点三、汽油机和柴油机的不同点（1 1）柴油机比汽油机省燃料，使用经济性更好。柴油机比汽油机省燃料，使用经济性更好。由于柴油机压缩比较汽油机大，所以燃气膨胀较为充分，热效率高。 （3）柴油机与相同功率的汽油机相比，其体积较大，质量）柴油机与相同功率的汽油机相比，其体积较大，质量也大，且运转时噪声也更大。也大，且运转时噪声也更大。因柴油机气缸内压力较高，机体受力大，刚度强度要求高。（4）柴油机起动较困难。）柴油机起动较困难。因其借助压缩终了时空气的温度来使柴油自行着火燃烧。 （5）柴油机功率使用范围广。）柴油机功率使用范围广。第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理（2）柴油机无点火系统，工作可靠，保养容易，汽油）柴油机无点火系统，工作可靠，保养容易，汽油机辅助电器设备多，维修复杂。机辅助电器设备多，维修复杂。18 三、汽油机和柴油机的不同点三、汽油机和柴油机的不同点3. 适用范围适用范围 柴油机广泛应用于工程机械、重型货柴油机广泛应用于工程机械、重型货车、机车、船舶等方面，而汽油机则常用车、机车、船舶等方面，而汽油机则常用于轻型货车、小客车等。随着柴油机技术于轻型货车、小客车等。随着柴油机技术的快速进步，其应用范围也在不断扩大。的快速进步，其应用范围也在不断扩大。 第二节第二节 四冲程内燃机工作原理四冲程内燃机工作原理