云南萬通內(nèi)燃機原理

1、內(nèi)燃機原理第一章 發(fā)動機的總體構(gòu)造和工作原理 常見發(fā)動機熱 力發(fā)動機電 力發(fā)動機內(nèi)燃機外燃機活塞式內(nèi)燃機燃氣輪機旋轉(zhuǎn)式四沖程 / 二沖程往復(fù)式柴油機 / 汽油機/CNG化油器式噴射式發(fā) 動 機 的 分 類一、發(fā)動機：將某一種形式的能量（熱能、電能、化學(xué)能、太陽能等）轉(zhuǎn) 變成機械能的機器。二、熱力發(fā)動機：將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機。1、外燃機：燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的熱能輸入到機器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機 械能輸出的熱力發(fā)動機。如蒸汽機。2、內(nèi)燃機：液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱 能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如活塞式 內(nèi)燃機、燃氣輪機(按熱能轉(zhuǎn)變成機械能的主要構(gòu)

2、件分）。3、比較： 外燃機體積大，重量重，熱效率低； 內(nèi)燃機熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，起動性能好; 燃氣輪機功率大，轉(zhuǎn)速高， 質(zhì)量小（沒有往復(fù)運動件，單位功率質(zhì)量小），轉(zhuǎn)矩特性好（減少 變速器擋數(shù)），燃料適應(yīng)性好，起動性好，但耗油量、噪聲和制造成本均較高，適用于坦克發(fā)動機 下面是早期內(nèi)燃機車，汽輪機轉(zhuǎn)子，外燃機剖面及汽輪機發(fā)電系統(tǒng) 如： （a）蒸汽機車 (b)汽輪機轉(zhuǎn)子三、活塞式內(nèi)燃機： 按活塞運動方式分： 1、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機 2、轉(zhuǎn)子活塞式內(nèi)燃機 三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機（簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）于三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機（簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）于19581958年由德年由德國國F.F.汪克爾發(fā)明，關(guān)

3、鍵技術(shù)是汪克爾發(fā)明，關(guān)鍵技術(shù)是19541954年年F.F.汪克爾提出的氣密封系汪克爾提出的氣密封系統(tǒng)，統(tǒng)，19641964年德國年德國NSUNSU公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上，公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上，19671967年日本年日本東洋工業(yè)公司成批生產(chǎn)，至今。東洋工業(yè)公司成批生產(chǎn)，至今。 比較比較：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)活塞式發(fā)動機相比，：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)活塞式發(fā)動機相比，優(yōu)點是體積小，優(yōu)點是體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平接近往復(fù)活塞式發(fā)動機，接近往復(fù)活塞式發(fā)動機，但耐久性、可靠性等較差，制造成本但耐久性、可靠性等較

4、差，制造成本較高。較高。1、按所用的燃料分： （1）液體燃料發(fā)動機；汽油機（gasoline engine）； 柴油機（diesel engine）。 （2）氣體燃料發(fā)動機：壓縮天然氣發(fā)動機（CNG）； 液化石油氣發(fā)動機（LPG）。 2、按發(fā)火方式分：（1）點燃式發(fā)動機（如汽油機、氣體燃料發(fā)動機）； （2）壓燃式發(fā)動機（如柴油機）。3、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分： （1）四沖程發(fā)動機； （2）二沖程發(fā)動機。4、按冷卻方式分： （1）水冷發(fā)動機； （2）風(fēng)冷發(fā)動機。5、按進氣方式分： （1）自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）； （2）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）。6、按氣缸數(shù)分： （1）單缸發(fā)動機 ；

5、（2）多缸發(fā)動機。7、按氣缸排列方式分：（1）單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機 （2）雙列發(fā)動機： V型發(fā)動機、水平對置式發(fā)動機往復(fù)活塞式內(nèi)燃機:工程機械用柴油機的要求1、在作業(yè)時沖擊和振動大，要求有較高的剛度和強度。2、工作負荷大，且經(jīng)常出現(xiàn)短暫超負荷工況。要求轉(zhuǎn)矩儲備系 數(shù)應(yīng)達到1.251.40，最低不小于1.151.20。3、作業(yè)時速度和負荷劇變，要求有性能良好的全制式調(diào)速器。4、作業(yè)現(xiàn)場空氣含塵量高，要求有高效的各種類型濾清器。5、常在傾斜地面作業(yè)，應(yīng)能保證前后左右傾斜30-35的坡地 可靠的工作。6、常在野外偏僻地區(qū)工作，要求工作可靠、維護方便、壽命長。7、還要針對一些特殊環(huán)境

6、下的作業(yè)，分別滿足特殊的工作要求：嚴寒、熱帶、高海拔、地下坑道等。 內(nèi)燃機的常用術(shù)語上止點活塞頂部離曲軸中心最遠處，即活塞最高位置。下止點-活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最低位置。曲柄半徑R曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的距離。 工作循環(huán)氣缸的氣體進氣-壓縮-燃燒-膨脹-排氣等一系列的連續(xù)過程。1、機體組 包括氣缸蓋、氣缸體和油底殼，其作用是作為發(fā)動機各機構(gòu)、系統(tǒng)的裝備基體，并且本身的許多部分是其他機構(gòu)和系統(tǒng)的組成部分。 發(fā)動機氣缸排列有兩種型式：直列式（各氣缸排成一列）和雙列式（分V型和對置）。 2、曲柄連桿機構(gòu) 包括活塞、連桿、曲軸、飛輪等結(jié)構(gòu)，是發(fā)動機借以產(chǎn)生動力，并將活塞的直線運

7、動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動而輸出動力的機構(gòu)。 3、配氣機構(gòu) 由氣門組和氣門傳動組構(gòu)成，作用是按發(fā)動機氣缸的工作循環(huán)和發(fā)火次序，定時開啟和關(guān)閉各氣缸進氣、排氣門。 按氣門布置型式分為氣門頂置式和氣門側(cè)置式；按凸輪軸布置位置分為凸輪軸下置、中置和上置式。 4、燃油供給系 包括油箱、油泵、空氣濾清器、汽油濾清器、化油器、進排氣管等，作用是把汽油和空氣混合成適當比例的可燃混合氣供入氣缸燃燒，并把廢氣排出發(fā)動機。 5、冷卻系 冷卻系的功能是吸收氣缸內(nèi)燃料燃燒和各運動件摩擦所產(chǎn)生的熱量，使發(fā)動機保持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作。 有水冷和風(fēng)冷兩種方式，其中最常使用的是強制循環(huán)式水冷卻系統(tǒng)，由水套、水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器

8、、散熱器和管道等組成。 6、潤滑系 潤滑系具有潤滑、冷卻、密封、清洗和防銹五大功能，主要采用復(fù)合式潤滑，即壓力潤滑和飛濺潤滑相結(jié)合，由機油泵、油底殼、循環(huán)油路、限壓閥、機油濾清器、機油散熱器等組成。 7、點火系 其功能是按照發(fā)動機的點火次序，在一定的時刻供給火花塞足夠能量的高電壓，使其兩極間產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣。 主要由電源（蓄電池和發(fā)電機）、點火開關(guān)、點火線圈、斷電器、配電器、電容器、火花塞、高壓導(dǎo)線等組成。 8、起動系 可以使用電動機起動和手搖起動兩種方式。 電動機起動系包括直流電動機、操縱機構(gòu)和傳動機構(gòu)。 工程機械用柴油機的特點:1、柴油機型式：以水冷四沖程式為主。少量機械采用風(fēng)冷

9、 或二沖程柴油機。 氣缸排列方式：6缸以下者，多為直列式； 6缸以上則以V型居多。 V型夾角為60- 90。 氣缸直徑：對于45300KW的發(fā)動機，缸徑一般為110 140mm。 行程缸徑比：一般為1.11.22、柴油機的功率：45600KW，主要集中在45300KW。 轉(zhuǎn)速：18002100 rpm 四沖程汽油機工作原理 單缸汽油發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。氣缸2內(nèi)裝有活塞3，活塞通過活塞銷4、連桿5與曲軸9相連接?；钊跉飧變?nèi)作往復(fù)運動，通過連桿推動曲軸轉(zhuǎn)動。為了吸入新鮮氣體和排出廢氣，設(shè)有進氣門15和排氣門16。 四沖程汽油發(fā)動機的工作循環(huán)包括四個活塞行程，即進氣行程、壓縮行程、膨脹行程（

10、作功行程）和排氣行程。 進氣行程 進氣行程中，進氣門開啟，排氣門關(guān)閉。隨著活塞從上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，從而氣缸內(nèi)的壓力降低到大氣壓力以下，即在氣缸內(nèi)造成真空吸力。這樣，可燃混合氣便經(jīng)進氣管道和進氣門被吸入氣缸。由于進氣系統(tǒng)有阻力，進氣終了時氣缸內(nèi)氣體壓力約為0. 075-0. 09 MPa。 進入氣缸內(nèi)的可燃混合氣，因為與氣缸壁、活塞頂?shù)雀邷貦C件表面接觸并與前一循環(huán)留下的高溫殘余廢氣混合，所以溫度升高到370-400K。 壓縮行程 為使吸入氣缸的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動機發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高

11、，即需要有壓縮過程。在這個過程中，進、排氣門全部關(guān)閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程，稱為壓縮行程。 壓縮終了時，活塞到達上止點，此時，混合氣被壓縮到活塞上方的很小空間，即燃燒室中。可燃混合氣壓力升高到0612MPa，溫度可達600-700K。 壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比。 作功行程 活塞接近上止點時，裝在氣缸蓋上的火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚馊紵蠓懦龃罅繜崮?，壓力可以達35MPa，溫度為2200-2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械能。 排氣沖程 當膨脹接近終了時，排氣門開啟

12、，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，繼續(xù)將廢氣強制排到大氣中?；钊缴现裹c附近時，排氣行程結(jié)束。 在排氣行程中氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，約為0. 105-0. 115MPa。排氣終了時，廢氣溫度約為900-1200K，由于燃燒室占有一定容積，因此在排氣終了時，不可能將廢氣排盡，留下的這一部分廢氣稱為殘余廢氣。 綜上所述，四沖程汽油發(fā)動機經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程，完成一個工作循環(huán)。這期間活塞在上、下止點間往復(fù)移動了四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。 和汽油機相同，四沖程柴油機工作也經(jīng)歷進氣、壓縮、作功、排氣四個行程，完成一個工作循環(huán)，期間內(nèi)活塞在上、下止點間往復(fù)

13、移動四個行程，相應(yīng)地曲軸旋轉(zhuǎn)兩周。 柴油粘度比汽油大，不容易揮發(fā)，其自燃溫度比汽油低，容易被點燃。 進氣行程中，進入柴油機氣缸內(nèi)的是純空氣，而不是可燃混合氣。壓縮行程結(jié)束時，柴油由噴油器噴入發(fā)動機氣缸，被壓縮的空氣溫度超過柴油的燃點，柴油自行點燃向外作功。 柴油機與汽油機比較，各有優(yōu)點和缺點。 汽油機轉(zhuǎn)速高（5000-6000rpm）、尺寸、重量小、工作噪聲低，工作柔和；起動容易、制造和維護的費用低。 但燃油消耗高，燃油經(jīng)濟性差 ?？刹捎玫淖畲蟾讖捷^?。?05mm），單機功率小。 柴油機因壓縮比大，燃油消耗率比汽油機低30%，且柴油的價格較低，故其燃油經(jīng)濟性比汽油機好。熱效率高（30-40%，

14、最高可達46 %）。但轉(zhuǎn)速低（2000-3000rpm），質(zhì)量大，起動困難。 二沖程發(fā)動機的一個工作循環(huán)包含兩個行程： 第一行程 活塞自下止點向上運動，氣缸內(nèi)的可燃混合氣被壓縮，新的可燃混合氣被吸入到活塞下方的曲軸箱里。 第二行程 活塞自上止點向下運動，活塞上方進行作功過程和換氣過程，而活塞下方則進行可燃混合氣的預(yù)壓縮。 二沖程發(fā)動機的特點： 1、曲軸每轉(zhuǎn)一周有一個作功行程，理論上效率是四沖 程發(fā)動機的兩倍。 2、二沖程發(fā)動機運轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。 3、結(jié)構(gòu)較簡單，重量較輕。 4、使用很方便，維護容易，故障率較低。 5、廢氣不容易完全排除，換氣過程減少了有效工作行 程距離，故不如四沖程發(fā)動機經(jīng)濟。

15、 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和編號規(guī)則一、國標一、國標GB725-82GB725-82規(guī)定如下規(guī)定如下： 1 1、按所用燃料命名，如柴油機、汽油機等。按所用燃料命名，如柴油機、汽油機等。 2 2、型號由阿拉伯數(shù)字和漢語拼音字母組成。、型號由阿拉伯數(shù)字和漢語拼音字母組成。 3 3、型號由四部分組成：、型號由四部分組成：首部首部中部中部系列代號系列代號換代換代標志標志符號符號缸數(shù)符號缸數(shù)符號氣缸排列形式符號氣缸排列形式符號符號符號無符號無符號V VP P含含 義義直列及單缸臥式直列及單缸臥式V V型型 平臥型平臥型缸徑符號缸徑符號（以氣缸直（以氣缸直徑的徑的mmmm數(shù)表數(shù)表示）取整數(shù)示）取整數(shù)結(jié)構(gòu)特征符號結(jié)構(gòu)

16、特征符號 符號符號無符號無符號 F FZ Z結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征水水 冷冷風(fēng)風(fēng) 冷冷增增 壓壓用途特征符號用途特征符號符號符號 無符號無符號Q QG G用途用途通用型通用型汽車用汽車用工程機械工程機械后部后部尾部尾部同一系列產(chǎn)同一系列產(chǎn)品區(qū)分符號品區(qū)分符號6 6135135Q Q行程符號，行程符號，E E表示二表示二沖程，無沖程，無符號表示符號表示四沖程四沖程1 1、EQEQ61026102柴油機柴油機2 2、1E65F1E65F汽油機汽油機舉例：舉例：思考題：1、解釋名詞：活塞行程、燃燒室容積、發(fā)動機排量、壓 縮比、工作循環(huán)、6135G、 1E65F、CAT33062、工程機械用柴油機有什么要求

17、？3、柴油機和汽油機在工作過程上有什么不同？4、四沖程柴油機由哪些機構(gòu)和系統(tǒng)組成，各有什么功用？5、CAT3306發(fā)動機氣缸直徑為121mm，行程152mm，壓縮比為15。求該發(fā)動機的工作容積、燃燒室容積和排量。第二章 內(nèi)燃機的性能指標 指示指標：以氣缸內(nèi)工質(zhì)對活塞做功為基礎(chǔ)的指標。 有效指標：以內(nèi)燃機功率輸出軸上得到的凈功率為基礎(chǔ)的 指標。 第一節(jié) 指示指標一、指示功和平均指示壓力 指示功是指在氣缸內(nèi)完成一個工作循環(huán)所得到的有用功Wi。其大小為P-V圖閉合曲線的面積。610iiFabW =2、平均指示壓力 平均指示壓力是指單位氣缸工作容積一個工作循環(huán)所作的指示功。 ( Pa ) 式中 Wi發(fā)

18、動機一個工作循環(huán)的指示功( J )； Vh發(fā)動機氣缸工作容積 (m3)。 一般Vh用L為單位， Wi用kJ為單位，則 （MPa）iihWpV=iihWpV= 發(fā)動機單位時間內(nèi)所作的指示功稱為指示功率Ni。一般可用下列公式計算： （KW）式中 I 發(fā)動機氣缸數(shù)； Pi平均指示壓力(MPa)； Vh氣缸工作容積(L)； 沖程系數(shù)，四沖程， n 發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rmin)。 30iihnNP Vi=鬃1指示熱效率 指示熱效率是發(fā)動機實際循環(huán)的指示功與所消耗的燃料熱量之比值，即 式中 Wi指示功(kJ)； Q1為得到指示功Wi所消耗的熱量(kJ)。 1iiWQ= 對于一臺發(fā)動機，當測得其指示功率為Ni(k

19、W)和每小時耗油量為Gf (kg)時，根據(jù)定義，可得 1kWh的熱當量kJ(kWh)； Gf 發(fā)動機每小時消耗的燃料量(kgh) Hu 所使用燃料的低熱值(kJkg)。 33.6 10iifuNG H=33.6 102指示燃油消耗率gi 指示燃油消耗率是指單位指示功的耗油量，通常以單位指示千瓦小時的耗油量來表示，即 g(kWh) 通常發(fā)動機的 和i 大致在如下范圍內(nèi) i gig(kWh) 四沖程汽油機 0.25-0.40 344218 四沖程柴油機 0.41-0.48 210175310fiiGN= g33.610iiug H=一、有效功率和機械效率 1、有效功率 (kw)式中 Me有效扭矩(

20、Nm)； n 發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rmin)。3210609550eeeM nnNMp-= 2、機械功率 有效功率與指示功率之比稱為機械效率m，即 發(fā)動機的機械效率m ，可以利用示功器和測功器求出發(fā)動機的Ni和Ne后，按上式計算得到。m值的一般范圍: 汽油機 0.80 0.90 非增壓柴油機 0.78 0.85 增壓柴油機 0.80 0.92 emiNN=ememNNN=+一、平均有效壓力 發(fā)動機每工作循環(huán)中單位氣缸工作容積所發(fā)出的有用功。30eehNpV int=318.3ehep V iMt=2升功率Nl 在標定工況下，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。 (kWL) 式中 Ne發(fā)動機的標定功率(kW)； i 氣缸數(shù)； Vh每個氣缸的工作容積(L)； pe 在標定工況下的平均有效壓力(MPa) n 標定轉(zhuǎn)速(rmin)。l 30eelhNp nNiVt= 升功率是從發(fā)動機有效功率的角度，對其氣缸工作容積的利用率作總的評價。它是評定發(fā)動機整機動力性能和強化程度的重要指標之一。Nl值愈大，則發(fā)動機強化程度愈高，且發(fā)出一定有效功率的發(fā)動機尺寸愈小、結(jié)構(gòu)愈緊湊。 目前發(fā)動機的pe和Nl值一般在下列范圍內(nèi) pe(MPa) N1(kWL) 四沖程載貨車用汽油機 0.60.7 22 25.8 汽車用柴油機 0.65 1.0 11 25.8