第2章-發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

第2章發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理2.1第二章說明進(jìn)入第二章（內(nèi)燃機(jī)原理）之后專業(yè)性較強(qiáng)，都是一些原理性的東西，如四沖程、二沖程柴油機(jī)工作原理、四沖程、二沖程汽油機(jī)工作原理、增壓柴油機(jī)特點(diǎn)、多缸柴油機(jī)的工作順序等等。傳統(tǒng)教學(xué)方式由于受到媒體的限制而無法把這些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表示出來讓學(xué)生直觀地看到運(yùn)動(dòng)，而只能通過多張示意圖來表示，而且也只能表示出幾個(gè)狀態(tài)來而根本無法將整個(gè)過程演示給學(xué)生看。本課件借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)如，flash動(dòng)畫等形象生動(dòng)的表現(xiàn)出了多種內(nèi)燃機(jī)的工作過程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一目了然，把孤立的信息變成了信息流，課件所傳遞的信息量大大增加?？梢哉f第二章是flash在多媒體課件中應(yīng)用的成功范例。如圖2-3此圖為flash制作點(diǎn)擊各沖程可以看到?jīng)_程，雖然本課件開發(fā)才剛剛開始，但已經(jīng)毫無疑問的想我們說明了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢所在，但也正是由于課件的開發(fā)剛剛起步，各種媒體和信息的運(yùn)用上還有不成熟的地方如在前兩章中有許多圖片信息運(yùn)用不當(dāng)造成有些版面較為混亂等等。這些將成為在夏季張開發(fā)過程中要盡量避免的。隨著對(duì)軟件運(yùn)用的熟練、課件開發(fā)小組成員審美觀點(diǎn)的提高這些將逐漸地被克服。2.2基本結(jié)構(gòu)和主要名詞及演示圖片2.2.1柴油機(jī)的主要機(jī)件和系統(tǒng)四沖程柴油機(jī)的主要機(jī)件如圖2-1所示。1．固定機(jī)件：機(jī)座1，機(jī)體4，主軸承3，汽缸蓋7，汽缸套6等。2．運(yùn)動(dòng)機(jī)件：曲軸13，連桿10，活塞8，活塞銷9，連桿螺栓11等。3．配氣機(jī)構(gòu)：凸輪軸14，頂桿15，搖臂16，氣閥機(jī)構(gòu)（進(jìn)氣閥17、排氣閥18、氣閥彈簧19）等。@圖2-1四沖程機(jī)的主要部件4．燃油系統(tǒng)：噴油泵20，高壓油管21，噴油器2等5．輔助機(jī)件：進(jìn)氣管5和排器管12等此外，對(duì)于整機(jī)而言，還有潤滑，冷卻，啟動(dòng)和控制等系統(tǒng)。2.2.2內(nèi)燃機(jī)的主要名詞(a)上止點(diǎn)（b）下止點(diǎn)@@圖2-2活塞位置(圖片說明：該圖使用flash制作，在課件里可以運(yùn)動(dòng)可以清晰的表現(xiàn)出個(gè)沖程活塞運(yùn)動(dòng)情況)小說明：以后的圖片中圖前標(biāo)有“@@”為flash演示圖1．上止點(diǎn)：活塞距曲軸中心最遠(yuǎn)的位置如圖2-2(a)。2．下止點(diǎn)：活塞距曲軸中心最近的位置如圖2-2(b)。3．活塞沖程（S）：上、下止點(diǎn)間的距離。4．壓縮室容積（Vc）：活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂部與缸蓋間的容積，又稱燃燒室容積。5．汽缸工作容積（Vn）：活塞上、下止點(diǎn)之間的容積稱為一個(gè)汽缸的工作容積，它可以用氣缸直徑D(cm)由下式表示：Vn=[(Pai*D**2)/4]*S*(10**3)式中S——活塞沖程（cm）。關(guān)閉。當(dāng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，活塞上方的容積增大，氣缸內(nèi)氣體壓力下降，形成一定的真空度。由于進(jìn)氣門開啟，氣缸與進(jìn)氣管相通，混合氣被吸入汽缸。當(dāng)活塞移動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，汽缸內(nèi)充滿了新鮮混合氣以及上一個(gè)工作循環(huán)未排出的廢氣?？諝庥煽諝鉃V清器經(jīng)進(jìn)氣道上的化油器，將汽油吸入并霧化成細(xì)小的油粒與空氣混合，即形成可燃混合氣，而后進(jìn)入汽缸。汽油機(jī)無高壓泵和噴油器（0.075~0.09MPa）2.4.2壓縮沖程活塞由下止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)，進(jìn)排氣門關(guān)閉。曲軸在飛輪慣性力的作用下帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過連桿推動(dòng)活塞向上移動(dòng)，汽缸內(nèi)的氣體容積逐漸減小，氣體被壓縮，汽缸內(nèi)的混合壓力與溫度隨著升高。壓縮比不可太大,一般為5-8.5,個(gè)別可達(dá)9.5-10,,太大可引起可燃混合氣過早爆燃,和產(chǎn)生爆震,2.4.3燃燒膨脹沖程此時(shí)，進(jìn)排氣門同時(shí)關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，混合氣劇烈燃燒，汽缸內(nèi)的溫度、壓力急劇上升，高溫、高壓氣體推動(dòng)活塞向下移動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的四個(gè)過程中，只有這個(gè)在行程才實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以，這個(gè)行程又稱為作工行程。壓力升高快,P-V圖上比柴油機(jī)要陡.2.4.4排氣沖程此時(shí)，排氣門打開，活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)，廢氣隨著活塞的上行，被排出氣缸。由于排氣系統(tǒng)的阻力，且燃燒室也有一點(diǎn)定的容積，所以在排氣終了，不可能將廢氣排凈，這部分留下來的廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣不僅影響充氣，對(duì)燃燒也有不良影響。2.5二沖程柴油機(jī)的工作原理四沖程柴油機(jī)的活塞相當(dāng)于一個(gè)空氣泵，而對(duì)于二沖程柴油機(jī)而言，活塞沒有空氣泵的作用，為了完成進(jìn)排氣過程，即排除燃燒后的廢氣，并把新鮮空氣充滿氣缸，必須安裝專用的掃氣泵（增壓器）例：氣閥式直流換氣的二沖程柴油機(jī)的工作原理二沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)的比較1.在相同的氣缸尺寸和轉(zhuǎn)速下，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率理應(yīng)比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)增加一倍，但由于：1掃氣容積的損失；2充氣時(shí)間短程廢氣消除困難驅(qū)動(dòng)掃氣泵要消耗一部分功率，所以只增加了50%-70%左右2.均勻性好其他形式：按氣流在氣缸中流動(dòng)的路線不同，(1)氣孔式直流換氣的柴油機(jī)(2)橫流掃氣的二沖程柴油機(jī) (3)回流換氣的二沖程柴油機(jī)2.6二沖程汽油機(jī)的工作原理第一沖程：活塞自下而上,壓縮，繼續(xù)前行，進(jìn)氣孔開，曲軸箱形成真空度，可燃?xì)膺M(jìn)入曲軸箱。第二沖程：上止點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)火作功，活塞下行，排氣口開，Pz>Po，排氣，曲軸箱壓力大于汽缸內(nèi)壓力，進(jìn)氣掃氣過程，待活塞掃過下止點(diǎn)后，關(guān)閉掃氣孔為止。@@圖2-4二沖程汽油機(jī)工作原理圖(圖片說明：此圖采用flash制作，是一個(gè)演示動(dòng)畫“壓縮”-“點(diǎn)火”-“膨脹”-“排氣”-“進(jìn)氣”)2.7增壓柴油機(jī)的特點(diǎn)1安裝增壓氣的目的：增加充入氣缸的空氣量，壓縮后空氣密度增大，所以充入汽缸內(nèi)的空氣量就增多。2.區(qū)別（1）增壓柴油機(jī)：裝有增壓器的柴油機(jī)。（2）非增壓柴油機(jī)：直接從大氣中吸入空氣的柴油機(jī)稱為增壓柴油機(jī)，現(xiàn)代艦船用的主機(jī)大多數(shù)為增壓柴油機(jī)3分類：機(jī)械傳動(dòng)的增壓柴油機(jī)、廢氣渦輪增壓的柴油機(jī)、氣波增壓、復(fù)合增壓。2.8多缸柴油機(jī)的工作次序從柴油機(jī)工作過程本身看，只有做功沖程對(duì)外做功而進(jìn)氣排氣及壓縮沖程都排但不作功，反而消耗能量，實(shí)際上柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是不均勻的?？梢妶D2-53@圖2-5直列6缸機(jī)的曲軸活塞運(yùn)動(dòng)演示圖（圖片說明：此圖為運(yùn)動(dòng)演示圖和flash不一樣，它是用CAD制作后用3dsmax渲染完成的）小說明：在后面圖片中途前邊有“3@”為三維制作圖片A.轉(zhuǎn)速不均勻的危害。1.運(yùn)動(dòng)件受沖擊負(fù)荷，容易造成磨損2.容易產(chǎn)生扭振3.不平衡B.追求均勻性的方法。1.單缸時(shí)需加裝飛輪、2.多缸機(jī)除飛輪外，采取合理的發(fā)火順序。C發(fā)火順序〉為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的均勻和平衡性的要求，對(duì)四沖程柴油機(jī)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩轉(zhuǎn)內(nèi)，每個(gè)汽缸完成一個(gè)工作循環(huán)。因此，各缸應(yīng)相隔一定的轉(zhuǎn)角而均勻的發(fā)火，若i=汽缸數(shù)。發(fā)火間隔角：曲柄與之對(duì)應(yīng)四缸機(jī)為：1-3-4-2或1-2-4-3六缸機(jī)為：1-5-3-6-2-42.9內(nèi)燃機(jī)分類1．按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分（1）筒形活塞柴油機(jī)缺點(diǎn)；活塞裙部起向?qū)ё饔?，在?cè)推力的作用下，活塞與缸套磨損較大。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，輕便用于中，高速柴油機(jī)（2）十字頭活塞柴油機(jī)優(yōu)點(diǎn)：活塞與缸套間無側(cè)推力，因?yàn)橛墒诸^導(dǎo)向，故磨損較小，不易擦傷和老死?？稍谄紫虏吭O(shè)橫隔板，以免汽缸內(nèi)的臟油，煙灰，燃?xì)獾嚷┤肭S箱。污損曲軸箱底部的滑油。缺點(diǎn)：使柴油機(jī)高度和重量增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。用途：船用大型低速柴油機(jī)2.按缸數(shù)分：單缸機(jī)和多缸機(jī)多缸機(jī)分布形式直列式V型W型X型星型DELTA型8-10個(gè)以下3.按燃料分：柴油機(jī)，汽油機(jī)，煤氣機(jī)4.按工作原理：四沖程和二沖程5.按進(jìn)氣方