第一章第3节技术分析.ppt

发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生 的热能转变成机械能。 完成这个能量转换必须经过：进气、压缩、作功、 排气四个过程。 把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不 断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。 完成一个工作循环，曲轴转两圈(720°)，活塞 上下往复运动四次，称为四行程发动机。 完成一个工作循环，曲轴转一圈(360°)，活塞上 下往复运动两次，称为二行程发动机。 三、四冲程发动机工作原理  ???? 1. 四行程汽油机的工作原理 四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。 1．进气行程：活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。进气门打开，排气门关闭。活塞上腔容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压以下，即在气缸内造成真空吸力。可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。至活塞运动到下止点时，进气门关闭，停止进气，进气行程结束。 在进气过程中，受空气滤清器、化油器、进气管道、进气门等阻力影响，进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075-0.09MPa，同时受到残余废气和高温机件加热的影响，温度达到370-400K。  2．压缩行程：活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动。进、排气门均关闭，活塞上腔容积不断减小，混合气被压缩，至活塞到达上止点时，压缩行程结束。气体压力和温度同时升高，混合气进一步混合，形成可燃混合气。此时，气缸内压力约为600kPa~1500kPa，温度约为600K~800K ，远高于汽油的点燃温度，因而很容易点燃。 3．作功行程：压缩行程末，火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气，并迅速着火燃烧，气体产生高温、高压，所能达到的最高压力约为3 ～5MPa，相应温度则为2200 ～2800K。高温、高压燃气推动活塞从上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功。 随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～600K 。 4．排气行程：在作功行程终了时，排气门被打开，活塞在曲轴带动下由下止点向上止点运动。废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下，自排气门排出气缸，至活塞运动到上止点时，排气门关闭，排气行程结束。 由于燃烧室容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.115MPa，温度约为900～1200K。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。 四冲程汽油机示功图 汽油机的正常燃烧 火花塞跳火点燃可燃混合气，形成火焰中心，火焰按一定速度连续地传播到整个燃烧室的空间。在此期间，火焰传播速度以及火焰前锋的形状均没有急剧变化，这种状况称为正常燃烧。 汽油机的不正常燃烧 爆燃 由于汽缸内压力和温度过高，燃烧室内离火焰中心较远处的末端可燃混合自燃，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称爆燃。 　　 由于爆燃的火焰前锋面推进速度远远高于正常燃烧的火焰传播速度(50一80m/s)，（轻微爆燃时，火焰传播速度约为l00-300m/s。强烈爆燃时火焰传播速度可高达于800-2000m/s），它使未燃混合气体瞬时燃烧完毕，局部温度、压力猛烈增加，形成强烈的压力冲击波。冲击波以超音速传播撞击燃烧室壁，发出频率达3000-5000HZ的尖锐的金属敲击声，实验表明，发动机总充量中只要有大于5%的部分进行自燃时，就足以引起剧烈爆燃。 爆燃的危害　　　　a. 机件过载　　强烈爆燃时的冲击波能使缸壁、缸盖、活塞、连杆、曲轴等机件的机械负荷增加，使机件变形甚至损坏。 　b. 机件烧损　　汽油机燃烧终了的温度可达2000oC-2500oC，而活塞顶，燃烧室壁及缸壁的温度仅为200oC-300oC。除了冷却水的作用外，能够维特这样低温度的原因，还包括在这些壁面上形成了气体的附面层，它起到隔热的作用。而强烈爆燃时的冲击波会破坏这一附面层，使机件直接与高温燃气接触。而严重爆燃时，局部燃气温度可高达4000oC以上，这样会使活塞头部和气门等机件烧损。同时热量传给冷却水引起过热。　 c. 指标下降　 严重爆燃时的局部高温及强烈的压力冲击波，破坏了附面层，气体向缸壁的传热量大大增加，使热效率下降，功率降低，耗油率增加。由于传热损失增加，使冷却水和润滑油温度增加，引起润滑油的润滑效果变差，零件磨损加