标题：第二讲发动机的工作原理.DOC

标题：第二讲 发动机的工作原理 教学目标与要求： 1.理解四冲程汽油机和柴油机的工作原理，重点掌握各个行程的工作特点； 2.理解发动机的示功图； 3.了解二冲程发动机的基本工作原理； 4.掌握有效扭矩、有效功率、燃油消耗率等基本概念。 授课时数：2 教学重点： 四冲程的工作原理。 1.1 四冲程发动机的简单工作原理 四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程，因此，活塞行程可分别用四个过程命名，分别称为进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程。 1.2 四冲程内燃机工作循环 第一冲程：活塞由上止点移到下止点，即曲轴由0o转到180o（活塞位于上止点为0o），进气门打开，新鲜空气（可燃混合气）被吸入气缸； 第二冲程：下止点—上止点，180o～360o，气体被压缩，进排气门均关闭； 第三冲程：上止点—下止点，360o～540o，气体膨胀，进排气门均关闭； 第四冲程：下止点—上止点，540o～720o，废气被排出，排气门打开。 1.3 四冲程汽油机的基本工作原理 （1）进气行程（如示功图ra段曲线） 由进气门开启到进气门关闭。 进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）。 进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角。（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸）。 进气终了时刻：气缸压缩压力p=0.07～0.09Mpa＜大气压；气缸温度T=370～400K。 （2）压缩行程（如示功图ac段曲线） 由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。 进排气门都关闭。 活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高：p=0.8～11.4MPa；T=600～700K。 （3）作功行程（燃烧及膨胀行程）（如示功图czb段曲线） 在压缩上止点前10～15 o，火花塞跳火，点燃可燃混合气，形成火焰中心。 高温高压燃气推动活塞下行，对外作功：p=3～5MPa；T=2200～2700K。 （4）排气行程（如示功图br段曲线） 从排气门开启到排气门关闭的时刻 排气提前角：在活塞到达下止点之前与下止点之间的曲轴转角。 排气晚关角：在上止点与排气门关闭这一时期曲轴所转过的角度。 在活塞到达下止点之前30～80 o，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。（原因：气门有一定的开启时间，利用压差，使排气彻底，利用气流的惯性多排出一部分废气，减少残余废气）。 气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角。 图 汽油机示功图 1.4 四冲程柴油机的简单工作原理 （1）进气行程（如示功图ra段曲线） 在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净空气。由于柴油机进气系统阻力较小，残余废气的温度较低，因此进气行程结束时气缸内气体的压力较高，约为0.085～0.095Mpa。 （2）压缩行程（如示功图ac段曲线） 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力可高达3～5 Mpa，温度可高达750～1000K。 （3）作功行程（如示功图czb段曲线） 在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合起。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转做功。 在做功行程中，燃烧气体的最大压力可达6～9 Mpa，最高温度可达1800～2200K。做功结束时压力约为0.2～0.5 Mpa，温度约为1000～1200K。 （4）排气行程（如示功图br段曲线） 排气行程与汽油机类似，排气终了时气缸内残余废气压力约为0.105～0.12Mpa，温度为700～900K。 图 柴油机示功图 2 二冲程发动机的工作原理 （1）特点 二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一圈的时间内完成的。经过两个冲程完成一个工作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程；没有专门的配气机构。 （2）换气机构 没有进排气门，换气是通过三个孔（进气孔、排气孔、扫气孔）来实现 （3）工作过程 以采用曲轴箱扫气的单缸二冲程汽油机为例： 上行冲程：活塞上移，三个孔均关，开始压缩气体，同时，活塞上移使曲轴箱出现真空，上行到进气孔打开时，新鲜混合气进入曲轴箱。 下行冲程：活塞接近下止点时，电火花产生点燃可燃混合气，使其温度、压力上升，推动活塞下行作功，行致排气口打开，废气排出。另外，进气口关闭，下行活塞使其压缩，受压气体经扫气口进入气缸，完成换气过程。 二冲程发动机示功图