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1、内燃机的工作原理内燃机的工作原理2.1 2.1 基本结构和主要名词基本结构和主要名词基本结构和主要名词基本结构和主要名词2.1.12.1.1柴油机的主要机件和系统柴油机的主要机件和系统柴油机的主要机件和系统柴油机的主要机件和系统四冲程柴油机的主要机件四冲程柴油机的主要机件 一固定机件：机座1，机体3，主轴承2，气缸盖5，气缸套6等。二运动机件：曲轴10，连杆8，活塞6，活塞销7，连杆螺栓9等。三配气机构：凸轮轴16，顶杆17，摇臂12，气阀机构（进气阀13、排气阀14、气阀弹簧15）等。第1页/共48页第2页/共48页2.2.22.2.2内燃机的主要名词内燃机的主要名词内燃机的主要名词内燃机的
2、主要名词(a)上止点 （b）下止点 第3页/共48页1 1上止点：活塞距曲轴旋转中心最远的位置上止点：活塞距曲轴旋转中心最远的位置 。2 2下止点：活塞距曲轴旋转中心最近的位置下止点：活塞距曲轴旋转中心最近的位置 。3 3活塞冲程（活塞冲程（S S）：上、下止点间的距离。）：上、下止点间的距离。4 4压缩室容积（压缩室容积（V Vc c）：活塞位于上止点时，活塞顶部与缸盖间的容）：活塞位于上止点时，活塞顶部与缸盖间的容积，又称燃烧室容积。积，又称燃烧室容积。5 5气缸工作容积（气缸工作容积（V Vh h）：活塞上、下止点之间的容积称为一个气缸）：活塞上、下止点之间的容积称为一个气缸的工作容积，
3、它可以用气缸直径的工作容积，它可以用气缸直径D(cm)D(cm)由下式表示：由下式表示：V Vh h=(D=(D2 2)/4 S(10)/4 S(103 3)式中式中 SS活塞冲程（活塞冲程（cmcm）。）。第4页/共48页6 6气缸的最大容积（气缸的最大容积（V Va a）：活塞在下止点时，气缸的容积，即气缸）：活塞在下止点时，气缸的容积，即气缸工作容积与压缩容积的之和：工作容积与压缩容积的之和：V Va a=V=Vh h+V+Vc c 7 7气缸的总容积气缸的总容积V V，总排量：是内燃机所有气缸工作容积的总和。，总排量：是内燃机所有气缸工作容积的总和。即：即：V=VV=Vh hii式中式
4、中 i i气缸数。气缸数。8 8压缩比：气缸最大容积与压缩室容积的比值称为压缩比。压缩比：气缸最大容积与压缩室容积的比值称为压缩比。第5页/共48页定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用表示。=Va/Vc压缩比过大的不良后果 现代汽油机压缩比一般为现代汽油机压缩比一般为9 91010 柴油机的压缩比一般为柴油机的压缩比一般为16162424第6页/共48页四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机的简单工作原理四冲程发动机的简单工作原理1.4.1 1.4.1 四冲程内燃机的工作原理四冲程内燃机的工作原理四冲程内燃机的工作原理四冲程内燃机的工作
5、原理 （以非增压为例）（以非增压为例）（以非增压为例）（以非增压为例）1 1、进气行程、进气行程、进气行程、进气行程 2 2、压缩行程、压缩行程、压缩行程、压缩行程 3 3、作功行程、作功行程、作功行程、作功行程 4 4、排气行程、排气行程、排气行程、排气行程 单缸四冲程柴油机的工作过程单缸四冲程柴油机的工作过程第7页/共48页进气行程进气行程进气行程进气行程示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。大气压力线大气压力线PVra示功示功图图上止点下止点第8页/共48页压缩行程压缩行程压缩行程压缩行程PVra示功图示功图大气压力线
6、大气压力线c上止点下止点第9页/共48页作功行程作功行程作功行程作功行程PVra示功图示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点第10页/共48页排气行程排气行程排气行程排气行程PVr示功图大气压力线大气压力线cZb上止点下止点第11页/共48页2.3 2.3 四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理四冲程柴油机的工作原理l l柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走过四个过程才能完成一个工作循环的柴个过程构成了一个工作循环。活塞走过四个过程才
7、能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。以非增压为例。油机称为四冲程柴油机。以非增压为例。2.3.12.3.1进气冲程进气冲程进气冲程进气冲程l l见见P-VP-V图，开始时图，开始时,活塞位于上止点（活塞位于上止点（PrP0PrP0），有残气，活塞下行，进气阀），有残气，活塞下行，进气阀开，排气阀关（开，排气阀关（PP0PPo，排气，曲轴箱压力大于气缸内压力，进气扫气过程，待活塞扫过下止点后，关闭扫气孔为止。第30页/共48页1进气孔 2排气孔 3换气孔第31页/共48页二冲程汽油发动机工作原理二冲程汽油发动机工作原理第32页/共48页二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机工作原理二冲程汽油机
8、工作原理二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构、结构第33页/共48页思考思考1.1.理论上它的功率应等于四理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。冲程发动机的二倍。2.2.由于作功频率较大，二冲由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀程发动机的运转比较均匀平稳。平稳。3.3.构造简单，质量较小。构造简单，质量较小。4.4.易受磨损和经常需要修理易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。的运动部件数量较少。二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？第34页/共48页增压柴油机第35页/共48页废气涡轮增压（中冷）技术第36页/共48页第37页/共48
9、页机械增压第38页/共48页2.7 2.7 增压柴油机的特点增压柴油机的特点增压柴油机的特点增压柴油机的特点1.1.安装增压器的目的：增加充入气缸的空气量，压缩后空气密度增大，安装增压器的目的：增加充入气缸的空气量，压缩后空气密度增大，所以充入气缸内的空气量就增多。所以充入气缸内的空气量就增多。2.2.区别区别（1 1）增压柴油机：装有增压器的柴油机。）增压柴油机：装有增压器的柴油机。（2 2）非增压柴油机：直接从大气中吸入空气的柴油机称为增压柴油）非增压柴油机：直接从大气中吸入空气的柴油机称为增压柴油机，现代舰船用的主机几乎为增压柴油机机，现代舰船用的主机几乎为增压柴油机3.3.分类：机械传
10、动的增压柴油机、废气涡轮增压的柴油机、气波增压、分类：机械传动的增压柴油机、废气涡轮增压的柴油机、气波增压、复合增压。复合增压。第39页/共48页2.8 2.8 多缸柴油机的工作次序多缸柴油机的工作次序多缸柴油机的工作次序多缸柴油机的工作次序l l 从柴油机工作过程本身看，只有做功冲程对外做功而进气排气及从柴油机工作过程本身看，只有做功冲程对外做功而进气排气及压缩冲程都排但不作功，反而消耗能量，实际上柴油机的转速是压缩冲程都排但不作功，反而消耗能量，实际上柴油机的转速是不均匀的。不均匀的。第40页/共48页A.A.转速不均匀的危害转速不均匀的危害l l 运动件受冲击负荷，容易造成磨损；运动件受
11、冲击负荷，容易造成磨损；l l 容易产生扭振；容易产生扭振；l l 不平衡。不平衡。B.B.追求均匀性的方法。追求均匀性的方法。l l单缸时需加装飞轮；单缸时需加装飞轮；l l多缸机除飞轮外，采取合理的发火顺序。多缸机除飞轮外，采取合理的发火顺序。第41页/共48页C.C.发火顺序发火顺序 为了保证发动机运转的均匀和平衡性的要求，对四冲程柴油机，为了保证发动机运转的均匀和平衡性的要求，对四冲程柴油机，曲轴转动两转内，每个气缸完成一个工作循环。因此，各缸应相曲轴转动两转内，每个气缸完成一个工作循环。因此，各缸应相隔一定的转角而均匀的发火，隔一定的转角而均匀的发火，若若i=i=气缸数。发火间隔角：
12、曲柄与之对应气缸数。发火间隔角：曲柄与之对应l l四缸机为：四缸机为：1-3-4-21-3-4-2或或1-2-4-31-2-4-3l l六缸机为：六缸机为：1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4第42页/共48页2.9 2.9 内燃机分类内燃机分类内燃机分类内燃机分类1 1按结构特点分按结构特点分（1 1）筒形活塞柴油机）筒形活塞柴油机l l缺点；活塞裙部起向导作用，在侧推力的作用下，活塞与缸套磨缺点；活塞裙部起向导作用，在侧推力的作用下，活塞与缸套磨损较大。损较大。l l优点：结构简单，紧凑，轻便、优点：结构简单，紧凑，轻便、l l用途：中，高速柴油机用途：中，高速柴油机（2 2）十字
13、头活塞柴油机）十字头活塞柴油机第43页/共48页l l优点：活塞与缸套间无侧推力，因为由十字头导向，故磨损较小，优点：活塞与缸套间无侧推力，因为由十字头导向，故磨损较小，不易擦伤和老死。不易擦伤和老死。l l可在气缸下部设横隔板，以免气缸内的脏油，烟灰，燃气等漏入可在气缸下部设横隔板，以免气缸内的脏油，烟灰，燃气等漏入曲轴箱。污损曲轴箱底部的滑油。曲轴箱。污损曲轴箱底部的滑油。l l缺点：使柴油机高度和重量增大，结构复杂。缺点：使柴油机高度和重量增大，结构复杂。l l用途：船用大型低速柴油机用途：船用大型低速柴油机第44页/共48页2.2.按缸数分：按缸数分：l l单缸机和多缸机形式单缸机和多
14、缸机形式l l直列式直列式 V V型型 WW型型 X X型型 星型星型3.3.按燃料分：柴油机，汽油机，煤气机按燃料分：柴油机，汽油机，煤气机4.4.按工作原理：四冲程和二冲程按工作原理：四冲程和二冲程5.5.按进气方式：增压和非增压按进气方式：增压和非增压第45页/共48页6.6.按点火方式：点燃和压燃按点火方式：点燃和压燃7.7.按用途：固定式内燃机和移动式内燃机按用途：固定式内燃机和移动式内燃机8.8.按标定转速：按标定转速：l l高速机高于高速机高于1000r/min1000r/minl l中速机在中速机在300300至至1000r/min1000r/minl l 低速机：低速机：n300r/minn300r/min9.9.按曲轴转向：左转，右转，可逆转和不可逆转。（从飞轮端看）。按曲轴转向：左转，右转，可逆转和不可逆转。（从飞轮端看）。第46页/共48页第47页/共48页