模块一总体认识发动机

模块一总体认识发动机教学时间第1周（9月5日）教学内容：P1观察发动机的结构P2掌握发动机的工作原理学习内容教学要求模块教学单元/项目能力要求知识要求总体认识发动机观察发动机的结构能分析发动机的功用；能编制发动机型号；具备独立搜索技术资料的能力。了解发动机历史和分类；了解发动机型号的编制规则；熟悉发动机性能指标。掌握发动机的工作原理能分析发动机的常用术语；能分析四行程发动机工作过程；能理解二行程发动机工作过程。了解发动机的常用术语；掌握四行程汽油机的工作原理；掌握二行程发动机的工作过程；熟悉发动机的爆燃与爆震；了解发动机特性分析。汽油发动机组成示意图气缸盖气缸体活塞连杆曲轴油底壳进气门火花塞排气门曲轴箱气缸盖气缸体活塞连杆曲轴油底壳进气门喷油器排气门曲轴箱柴油发动机组成示意图1往复活塞式内燃机的基本结构和工作原理1.1往复活塞式内燃机的基本结构1.2往复活塞式内燃机的基本术语1.上止点TDC(TopDeadCenter)活塞到达的最高位置2.下止点BDC(BottomDeadCenter)活塞到达的最低位置3.活塞行程活塞上、下两止点间的距离Ｓ（mm)1.2往复活塞式内燃机的基本术语5.气缸工作容积Vh上下止点间的气缸容积4.曲柄半径（R）曲柄销中心线到曲轴回转中心线的距离S=2R1.2往复活塞式内燃机的基本术语6.发动机的排量VL发动机所有气缸工作容积的总和小汽车税目分为乘用车和中轻型商用客车乘用车(包括越野车)按排量大小分别适用六档税率。1,对排量小于1.5升(含)，税率为3%；2.1.5升以上至2.0升(含)，税率为5%；3.2.0升以上至2.5升(含)，税率为9%；4.2.5升以上至3.0升(含)，税率为12%；5.3.0升以上至4.0升(含)，税率为15%；6.4.0升以上的，税率为20%。中轻型商用客车统一适用5%税率。2006年４月前现行的消费税将汽车分为小轿车、越野车和小客车三类，小轿车按排量大小，分别适用3%(1.0-1.5)、5%(1.5-2.0)和8%(2.0)的税率；越野车按排量小于或大于2.4升适用3%和5%的税率；小客车按小于或大于2.0升适用3%和5%的税率。1.2往复活塞式内燃机的基本术语7.燃烧室容积Vc上止点上方的气缸容积8.气缸总容积Va下止点上方的气缸容积（燃烧室容积与气缸工作容积的和）1.2往复活塞式内燃机的基本术语9.压缩比ε气缸总容积与燃烧室容积之比汽：６－１０柴：１６－２２）压缩比越↑功率越大↑，效率↑，燃油经济性好。压缩比过高，稳定性下↓，发动机寿命↓爆燃，“敲缸”。压缩比↑汽油标号↑（压缩比在9.5-10.0应选用95-97号汽油polo1.497号）10.发动机的工作循环发动机连续完成一次直气、压缩、做功和排气的过程发动机结构一定，压缩比变化?是否合理？1.3.1.1进气行程1.3往复活塞式内燃机工作原理1.3.1四冲程汽油发动机的工作原理示功图大气压力线PVra上止点下止点进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点运动。进气终了时，气缸内压力PE＝0.075～0.09MPa，温度TE＝370～440K。1.3.1.2压缩行程进气门关闭，排气门关闭，活塞从下止点向上止点运动。汽油机压缩比为ε＝6～10压缩终了时，气缸内压力PE＝0.6～1.2MPa，温度TE＝600～８00KPVra示功图大气压力线c上止点下止点1.3.1.3作功行程作功行程进排气门均关闭，活塞从上止点向下止点运动。在压缩行程末，由火花塞点燃气缸内混合气，做功行程时，燃料大量燃烧，释放热量，使气体膨胀，推动活塞向下运动做功。气缸瞬时最高压力Pm＝3～5MPa，最高温度Tm＝2200～2800K示功图Pra大气压力线cZb上止点下止点1.3.1.4排气行程进气门关闭，排气门打开，活塞从下止点向上止点运动。废气在自身压力和活塞的推力作用下，排放到大气中排气终了时，气缸内压力PE＝0.105～0.115MPa，温度TE＝900～1200K。PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点1.3.2四冲程柴油发动机的工作原理进气行程：PE＝0.0785～0.0932MPa，TE＝300～370K压缩行程：PE=3.5～4.5Mpa，TE=750～1000Kε=16～22压缩行程末喷油器向气缸内喷油（不是点火）作功行程：Pm＝6～9Mpa，Tm＝2000～2500KPE=0.2～0.4Mpa；TE=1200～1500K排气行程：PE=0.105～0.125Mpa；TE=800～1000K1.3.3四冲程发动机的工作特点1.每个循环曲轴转两圈（720°）2.在四个冲程中只有作功行程是活塞带动曲轴转动，其他三个行程都是曲轴带动活塞运动。3.在整个循环过程中，进气门、排气门各开启一次。4.发动机自行运转之前需要外力完成进气压缩两个行程。1.3.４四冲程汽油机和柴油机的工作循环的不同汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器1.3.5二冲程汽油机的工作原理第一行程：活塞从下止点向上止点运动，事先已充满活塞上方气缸内的混合气被压缩，新的可燃混合气又从化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。第二行程：活塞从上止点向下止点运动，活塞上方进行作功过程和换气过程，而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。1.3.７二冲程柴油机的工作原理思考二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。２发动机的总体构造两大机构曲柄连杆机构配气机构燃料供给系五大系统点火系冷却系润滑系起动系2.1发动机的组成2.1.1曲柄连杆机构2.1.2配气机构2.1.3冷却系2.1.4润滑系2.1.5燃料供给系燃油供给系统汽油机柴油机化油器式电控燃油喷射化油器式柴油机柴油机燃油滤清器低压油管高压油管喷油泵喷油器回油管燃油箱输油泵油水分离器调速器限压阀喷油提前器各组成部分详图2.1.6起动系2.1.7点火系2.2内燃机型号（GB725-91）地方、企业代号系列符号换代标志首部结构特征符号用途特征符号区分符号后部尾部冲程符号（E表示二冲程，四冲程不标）缸径（以直径mm整数表示）气缸布置形式缸数符号中部无符号-多缸直列及单缸V-型P-平卧形无符号-水冷F-风冷N-凝气冷却S-十字头式Z-增压ZL-增压中冷DZ-可倒转无符号-通用型T-拖拉机用M-摩托车用G-工程机械Q-车用J-铁路机车D-发电机组C-船用主机，右机基本型CZ-船用主机，左机基本型Y-农用运输车L-林业机械举例EQ6100Q-1汽油机二汽生产的六缸四冲程缸径100mm、水冷、汽车用第一种变形的汽油发动机。12V135Z柴油机12缸、V型缸体、四冲程、缸径135mm、增压柴油发动机。3.发动机性能指标动力性能指标经济性能指标运转性能指标可靠性、耐久性能指标3.1动力性能指标1.有效转距（Te）发动机曲轴输出的平均转矩称为有效转矩。2.平均有效压力（Pe）单位气缸工作容积所输出的有效功。3.有效功率（Pe）发动机曲轴输出的功率称为有效功率。Te-有效转距（Nm）n-曲轴转速（r/min）Pme-平均有效压力（kPa）Vs-气缸工作容积（m3）i-气缸数τ-冲程数（二冲程τ＝2，四冲程τ＝4）标定功率(1)标定功率：发动机制造厂按国家规定标定的有效功率（发动机产品名牌上标明的功率）。(2)标定转速：标定功率对应的转速。(3)我国内燃机功率标定分以下四级：★15min功率：在标准环境条件下，内燃机能连续稳定运转15min时的最大有效功率。★1h功率★12h功率★持续功率升功率在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率。3.2经济性能指标1.燃油消耗率：每小时单位有效功率消耗的燃油质量（以g/kw.h为单位）。B-发动机每小时消耗的燃油质量（kg/h）Pe-发动机的有效功率（kw）2.有效热效率：燃料中所含的热量转变为有效功的比例。Q1-燃料中所含的热量（kJ）We-发动机有效功（kJ）Pe-发动机有效功率（kw）B-发动机每小时消耗的燃油质量（kg/h）be-燃油消耗率（g/（kwh））Hu-燃料低热值（kJ/kg）ηe：汽油机一般0.30左右柴油机一般0.40左右3.3运转性能指标排放指标噪声起动性能可靠性耐久性排放指标噪声起动性能可靠性耐久性1.排放指标（1）CO无色、无臭的有毒气体，吸入人体后，就能以比氧强210倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心、脑等器官输送氧气，使人会发生恶心、头晕、疲劳等缺氧症状，严重时窒息死亡。（1）CO无色、无臭的有毒气体，吸入人体后，就能以比氧强210倍的亲和力同血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，阻碍血液向心、脑等器官输送氧气，使人会发生恶心、头晕、疲劳等缺氧症状，严重时窒息死亡。（2）NOx氮氧化物的总称，其中NO2毒性较大，它是一种赤褐色带剌激性的气体，被人体吸收后会变为硝酸，硝酸与血红蛋白结合会变成变性血红蛋白，因而降低了血流的输氧能力，对心、肝、肾等都有不良影响。NO2的另一大危害是它参与光化学反应会形成臭氧和醛等。臭氧有一种独特的臭味，氧化力极强，会使植物变黑，橡胶发裂。动物在臭氧1PPm浓度环境中停留4h，就会出现轻微肺气肿现象。（3）HC包括未燃和未完全燃烧的燃油，润滑油及其裂解产物和部分氧化产物，人体内吸入较多的HC，会破坏造血机能，造成贫血、神经弱，并会降低肺对传染病的抵抗力。HC的另一危害是它与NO2经光化反应后会形成臭氧。（4）光化学烟雾它是HC与NOx在阳光作用下所形成的烟雾，有刺激性。光化学烟雾会降低大气可见度，伤害眼睛、咽喉，影响植物生长（5）醛类是燃料未完全氧化的产物，它包括甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、丁醛等，它会使排气产生臭味，具有较强的剌激性。长时间受浓度较大的甲醛的作用，将使眼睛、上呼吸道系统中枢神经受到损害。（6）微粒（含碳烟）燃用无铅汽油的汽油机可以认为不产生微粒。微粒主要来自柴油机排放物，它被人体吸入呼吸道及肺组织，并在其中沉积，从而引起人体肺组织等的病变。（7）二氧化硫（SO2）是一种无色的气体，对人体的呼吸系统具有剌激作用。当SO2的浓度达到8ppm时，人开始感到难受，它会使呼吸道内腔缩小，呼吸量少，并剌激鼻喉，引起咳嗽。如浓度进一步增大，则会引起呼吸困难，呼吸道红肿、脑闷，形成支气管炎、哮喘病甚至肺气肿等。2.噪声指标噪声是发动机工作时发出的一种声强和频率无一定规律的声音。它损害人的听觉器官、神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统，容易使人性情烦躁，反应迟钝，甚至耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病。发动机进气、压缩、燃烧、排气等都将产生噪声。我国的噪声标准中规定，小型水冷汽油机噪声不大于110dB（A），轿车的噪声不大于82dB（A）。3.起动性能起动性能是表征发动机起动难易的指标。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机，在15s以内发动机要能自行运转。起动性能是表征发动机起动难易的指标。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机，在15s以内发动机要能自行运转。4可靠性与耐久性能指标1.可靠性：是指发动机在规定的运转条件下，具有持续工作，不至因为故障而影响正常运转的能力。2.耐久性：是指发动机在规定的运转条件下，长期工作而不大修的能力。1.可靠性：是指发动机在规定的运转条件下，具有持续工作，不至因为故障而影响正常运转的能力。2.耐久性：是指发动机在规定的运转条件下，长期工作而不大修的能力。3.3发动机主要性能指标和特性3.1发动机主要性能指标3.1.1动力性指标有效功率Pe：效转矩Me：Pe=Me.n/95503.1.2经济性指标有效燃油消耗率