內(nèi)燃機的構(gòu)造和工作原理

1、中石油煤層氣有限責(zé)任公司中石油煤層氣有限責(zé)任公司PETROCHINACOALBEDMETHANECOMPANYLIMITED排采一隊：馬鑫排采一隊：馬鑫二一三年三月三十日二一三年三月三十日一一 內(nèi)燃機的總體構(gòu)造內(nèi)燃機的總體構(gòu)造一、內(nèi)燃機的類型一、內(nèi)燃機的類型1、按活塞運動方式：往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式、按活塞運動方式：往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式 2、根據(jù)所用燃料種類：汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機、根據(jù)所用燃料種類：汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機 3、按冷卻方式：水冷和風(fēng)冷、按冷卻方式：水冷和風(fēng)冷 4、按行程數(shù)：四沖程和二沖程、按行程數(shù)：四沖程和二沖程 5、按進氣狀態(tài)：增壓和非增壓、按進氣狀態(tài)：增壓

2、和非增壓 按冷卻方式分按冷卻方式分：水冷發(fā)動機：水冷發(fā)動機 風(fēng)冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機 按進氣方式分按進氣方式分：自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式：自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）發(fā)動機） 強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機） 按按 氣氣 缸缸 數(shù)數(shù) 分分：單缸發(fā)動機：單缸發(fā)動機 多缸發(fā)動機多缸發(fā)動機 按氣缸排列方式分：按氣缸排列方式分：單列發(fā)動機：直立式發(fā)動單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機機、平臥式發(fā)動機 雙列發(fā)動機：雙列發(fā)動機：V型發(fā)動機、型發(fā)動機、 水平對置式發(fā)動機水平對置式發(fā)動機氣缸的排列分單列、雙列，雙列分氣缸的排列分單列、雙列，雙列分V型、對置式型、對置式單列式單列式對

3、置式對置式V型排列型排列內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分：自然吸氣內(nèi)燃機按照進氣系統(tǒng)是否采用增壓方式可以分：自然吸氣(非增壓非增壓)式發(fā)動機、式發(fā)動機、強制進氣強制進氣(增壓式增壓式)發(fā)動機發(fā)動機。二、二、 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的基本原理往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的基本原理1.1.上止點上止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處，通常指活塞上行到最高位置。 2.2.下止點下止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處，通常指活塞下行到最低位置。 3.3.活塞行程活塞行程(S)(S)：上、下兩止點間的距離(mm)。 4.4.曲柄半徑曲柄半徑(R)(R)：與連桿下端(即連桿大頭)相連的曲柄銷中心到曲軸回轉(zhuǎn)中心的距離(mm)。

4、5.5.氣缸工作容積氣缸工作容積(h)(h)：活塞從上止點到下止點所讓出的空間容積(L)。 h =D2S/(4106) (L) 式中：D氣缸直徑(mm)。6.6.燃燒室容積燃燒室容積(C C) )：活塞在上止點時，活塞上方的空間叫燃燒室，它的容積叫燃燒室容積(L)。7.7.氣缸總?cè)莘e氣缸總?cè)莘e(a)(a)：活塞在下止點時，活塞上方的容積稱為氣缸總?cè)莘e(L)。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即 a =h8.發(fā)動機的工作循環(huán)發(fā)動機的工作循環(huán)：在氣缸內(nèi)進行的每一次將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一系列連續(xù)過程(進氣、壓縮、作功和排氣)稱發(fā)動機的工作循環(huán)。 （1）二沖程發(fā)動機）二沖程發(fā)動機：活塞往復(fù)

5、兩個行程完成一個工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動機。 （2）四沖程發(fā)動機）四沖程發(fā)動機：活塞往復(fù)四個行程完成一個工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動機。 9 .壓縮比壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比，用表示。V Va a 氣缸總?cè)莘e；氣缸總?cè)莘e； V Vh h 氣缸工作容積；氣缸工作容積； V Vc c 燃燒室容積；燃燒室容積；10.發(fā)動機排量發(fā)動機排量：多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和稱為發(fā)動機排量和稱為發(fā)動機排量 ，用，用表示表示VL 。VL=Vhi V Vh h氣缸工作容積氣缸工作容積 （氣缸排量）（氣缸排量） i 氣缸數(shù)目氣缸數(shù)目 與汽油機工作與汽油機工作原理相比，只

6、有一原理相比，只有一個行程即作功行程個行程即作功行程中，柴油機由于用中，柴油機由于用的柴油粘度比汽油的柴油粘度比汽油大、不易蒸發(fā)，且大、不易蒸發(fā)，且自然溫度又較汽油自然溫度又較汽油低，所以采用的是低，所以采用的是壓縮自燃式點火。壓縮自燃式點火。 汽油機汽油機柴油機柴油機汽油與空氣缸外混合，進汽油與空氣缸外混合，進入可燃混合氣入可燃混合氣進入氣缸的是純空氣進入氣缸的是純空氣電火花點燃混合氣電火花點燃混合氣高溫氣體加熱柴油燃燒高溫氣體加熱柴油燃燒有點火系有點火系無點火系無點火系無噴油器無噴油器有噴油器有噴油器燃料的理化性能決定了汽油機是點燃，柴油機是壓燃料的理化性能決定了汽油機是點燃，柴油機是壓燃

7、。燃。二、二、 四行程發(fā)動機工作原理四行程發(fā)動機工作原理1 1、進氣行程、進氣行程 2、壓縮行程、壓縮行程3、作功行程、作功行程4、排氣行程、排氣行程 進氣行程 起動機通電帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸的轉(zhuǎn)動使活塞自上而下運動，這時，排氣門關(guān)閉，進氣門打開，新鮮空氣進入氣缸和燃燒室。壓縮行程 活塞從下止點向上運動，這時，進氣門和排氣門均關(guān)閉，吸入氣缸內(nèi)的空氣受到活塞的壓縮，壓力提高，溫度也隨之升高。做功行程 當(dāng)活塞壓縮到上止點，噴油器向燃燒室噴入霧狀柴油，油霧與壓縮空氣充分混合，形成高溫高壓的燃氣，并開始自行著火燃燒，混合汽膨脹做功，推動活塞向下運動，從而推動曲軸轉(zhuǎn)動，對外輸出功。排氣行程 活塞從下止點往

8、上運動，這時，進氣門關(guān)閉，排氣門打開，燃燒廢氣在活塞的推動下排出燃燒室外，完成一個工作行程，這時曲軸轉(zhuǎn)動兩周。 當(dāng)柴油機完成排氣行程后，在曲軸飛輪總成的慣性力作用下，又重復(fù)上述工作循環(huán)過程，使柴油機連續(xù)運轉(zhuǎn)對外輸出功率。三、柴油機的構(gòu)造三、柴油機的構(gòu)造骨架骨架l 機體機體l 氣缸套氣缸套l 曲軸箱曲軸箱l 氣缸蓋氣缸蓋l 油底殼油底殼 兩大機構(gòu)l 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)l 配氣機構(gòu)配氣機構(gòu) 五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)l進排氣系統(tǒng)進排氣系統(tǒng)l燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)l潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)l冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)l起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)內(nèi)燃機的基本構(gòu)成內(nèi)燃機的基本構(gòu)成張緊輪張緊輪油標尺油標尺水泵水泵加機油口加機油口節(jié)溫器

9、節(jié)溫器外部結(jié)構(gòu)：外部結(jié)構(gòu)：進氣管進氣管柴油濾清器柴油濾清器起動機起動機飛輪殼飛輪殼 油底殼油底殼噴油泵總成噴油泵總成風(fēng)扇風(fēng)扇充電發(fā)充電發(fā)電機電機起吊環(huán)起吊環(huán)空壓機空壓機廠牌廠牌機油冷卻器機油冷卻器機油濾清器機油濾清器放水閥放水閥渦輪增渦輪增壓器壓器曲軸箱曲軸箱氣缸體氣缸體氣缸墊氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋氣缸氣缸油底殼油底殼機體是發(fā)動機的骨架，用于安裝和支撐發(fā)動機各總成零部件，由氣機體是發(fā)動機的骨架，用于安裝和支撐發(fā)動機各總成零部件，由氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋、氣缸墊組成。缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋、氣缸墊組成。水道和油道水道和油道氣缸體氣缸體 水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成

10、一體，一般用灰鑄鐵鑄成，水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，挺柱腔其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，挺柱腔、冷卻水套和潤滑油道、水道等。、冷卻水套和潤滑油道、水道等。油底殼油底殼功用：貯存和冷卻機油并封閉曲軸箱。功用：貯存和冷卻機油并封閉曲軸箱。構(gòu)造：構(gòu)造：（1 1）用薄鋼板沖壓而成。）用薄鋼板沖壓而成。(2)(2)儲油、內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板，以防止汽車振動時油底殼油面產(chǎn)生較大的儲油、內(nèi)部設(shè)有

11、穩(wěn)油擋板，以防止汽車振動時油底殼油面產(chǎn)生較大的波動。波動。(3)(3)最低處有放油塞最低處有放油塞( (磁性磁性) )(4) (4) 曲軸箱與油底殼之間有密封曲軸箱與油底殼之間有密封襯墊。襯墊。 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 柴油機大部分機型的曲軸均采用整體式全支承柴油機大部分機型的曲軸均采用整體式全支承結(jié)構(gòu)（即相鄰兩個曲拐之間都設(shè)有主軸頸）。結(jié)構(gòu)（即相鄰兩個曲拐之間都設(shè)有主軸頸）。 小頭端與正時齒輪有多種定位安裝形式：鍵槽小頭端與正時齒輪有多種定位安裝形式：鍵槽、銷釘、過盈配合、銷釘、過盈配合曲軸飛輪總成曲軸飛輪總成氣環(huán)氣環(huán)油環(huán)油環(huán)活塞銷活塞銷活塞活塞連桿連桿連桿螺栓連桿螺栓連桿軸瓦連桿軸瓦連桿

12、蓋連桿蓋功用：功用： (1)活塞頂部與氣缸蓋、氣缸活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室；壁等共同組成燃燒室； (2) 活塞承受氣體壓力，并將活塞承受氣體壓力，并將此力傳給連桿，以推動曲軸旋此力傳給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。工作環(huán)境：工作環(huán)境：高溫、散熱條件差；頂部工作高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高且分布不均勻；高速，溫度高且分布不均勻；高速，活塞線速度，承受很大的慣性活塞線速度，承受很大的慣性力。力?；钊B桿總成活塞連桿總成根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排排氣

13、門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機構(gòu)，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。搖臂軸搖臂軸凸輪軸凸輪軸凸輪軸正凸輪軸正時齒輪時齒輪推桿推桿搖臂搖臂挺柱挺柱配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)排氣制動閥排氣制動閥消聲器消聲器中冷器中冷器增壓器增壓器空濾器空濾器進氣管進氣管排氣排氣管管 進排氣系統(tǒng)進排氣系統(tǒng)是柴油機第是柴油機第一重要度的一重要度的系統(tǒng)，因為系統(tǒng)，因為充足、清潔充足、清潔的空氣對柴的空氣對柴油機的性能油機的性能影響很大。影響很大。 功能：向柴

14、功能：向柴油機各工作油機各工作氣缸提供新氣缸提供新鮮、清潔、鮮、清潔、密度足夠大密度足夠大的空氣。的空氣。進排氣系統(tǒng)進排氣系統(tǒng)1 功用功用 完成燃料的儲存、濾清和輸送工作，按柴油機各種不同工況的要求，定完成燃料的儲存、濾清和輸送工作，按柴油機各種不同工況的要求，定時、定量、定壓并以一定的噴油質(zhì)量噴入燃燒室，使其與空氣迅速而良時、定量、定壓并以一定的噴油質(zhì)量噴入燃燒室，使其與空氣迅速而良好地混合和燃燒，最后使廢氣排入大氣。好地混合和燃燒，最后使廢氣排入大氣。(1)在適當(dāng)?shù)臅r刻，將一定數(shù)量的潔凈燃油增壓后以適當(dāng)?shù)囊?guī)律噴入燃燒在適當(dāng)?shù)臅r刻，將一定數(shù)量的潔凈燃油增壓后以適當(dāng)?shù)囊?guī)律噴入燃燒室。室。(2)

15、在每一個工作循環(huán)內(nèi)，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序在每一個工作循環(huán)內(nèi)，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致一致(3)根據(jù)柴油機負荷的變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)供油量，以保證柴油機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)根據(jù)柴油機負荷的變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)供油量，以保證柴油機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，尤其是穩(wěn)定怠速，限制超速，尤其是穩(wěn)定怠速，限制超速(4)儲存一定數(shù)量的燃油，保證汽車的最大里程。儲存一定數(shù)量的燃油，保證汽車的最大里程。燃油供給系統(tǒng)必須滿足柴油的燃燒理論。燃油供給系統(tǒng)必須滿足柴油的燃燒理論。燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng) 要使燃燒過程進行得好，混合氣形成的好環(huán)是關(guān)鍵，所以要使燃燒過程進行得好，混合氣形成的好環(huán)是關(guān)鍵，所以對混合氣形

16、成的要求如下：對混合氣形成的要求如下： 必須要有足夠的空氣量和適當(dāng)?shù)牟裼土勘仨氁凶銐虻目諝饬亢瓦m當(dāng)?shù)牟裼土?因為柴油燃燒放出熱量是由于柴油和空氣中的氧氣在一定因為柴油燃燒放出熱量是由于柴油和空氣中的氧氣在一定溫度和壓力條件下產(chǎn)生化學(xué)作用的結(jié)果，所以空氣與柴油溫度和壓力條件下產(chǎn)生化學(xué)作用的結(jié)果，所以空氣與柴油是放熱的兩個重要因素。是放熱的兩個重要因素。 空氣量與柴油量比例不同，所空氣量與柴油量比例不同，所形成的可燃混合氣的成分也就不同，一般要求：形成的可燃混合氣的成分也就不同，一般要求： =1.31.5 過大，混合氣過稀，燃燒速度慢，散發(fā)熱量多，功率下過大，混合氣過稀，燃燒速度慢，散發(fā)熱量多，

17、功率下降。降。 過小，混合氣過濃，燃燒不完全，油耗增加，冒黑煙，過小，混合氣過濃，燃燒不完全，油耗增加，冒黑煙，經(jīng)濟性變壞。經(jīng)濟性變壞。 2 組成組成 燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器(柴油濾清器有粗細兩種，一柴油濾清器有粗細兩種，一般粗濾器設(shè)在輸油泵之前，細濾器設(shè)在輸油泵之后般粗濾器設(shè)在輸油泵之前，細濾器設(shè)在輸油泵之后 )、噴油泵、噴油器等。、噴油泵、噴油器等。吸油管路、低壓管路、高壓管路的分類吸油管路、低壓管路、高壓管路的分類帶水分離器帶水分離器的預(yù)濾器的預(yù)濾器主濾清器主濾清器帶過濾器的帶過濾器的油箱油箱高壓高壓傳感器傳感器執(zhí)行器執(zhí)行器噴油器

18、噴油器軌壓傳感器軌壓傳感器EDC7ECU軌軌CP3.3低壓低壓高壓共軌系統(tǒng)高壓共軌系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)的作用：一、冷卻系統(tǒng)的作用：保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。 發(fā)動機工作時，由于燃料的燃燒，氣缸內(nèi)氣體溫度高達發(fā)動機工作時，由于燃料的燃燒，氣缸內(nèi)氣體溫度高達2200K2800K，大約大約1/3做功轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，其余大部分隨做功轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，其余大部分隨 廢氣排出，其余則被發(fā)動廢氣排出，其余則被發(fā)動機零件吸收，使發(fā)動機零部件溫度升高，特別是直接與高溫氣體接觸機零件吸收，使發(fā)動機零部件溫度升高，特別是直接與高溫氣體接觸的零件，若不及時冷卻，則難以保證發(fā)動機正常

19、工作。的零件，若不及時冷卻，則難以保證發(fā)動機正常工作。二、發(fā)動機過熱或過冷的危害二、發(fā)動機過熱或過冷的危害 1.發(fā)動機過熱的危害發(fā)動機過熱的危害 1)降低充氣效率，使發(fā)動機功率下降；降低充氣效率，使發(fā)動機功率下降；2)早燃和爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負荷而造成早期損早燃和爆燃的傾向加大，使零件因承受額外沖擊性負荷而造成早期損壞；壞； 3)運動件的正常間隙（熱脹冷縮）被破壞，運動阻滯，磨損加劇，甚至運動件的正常間隙（熱脹冷縮）被破壞，運動阻滯，磨損加劇，甚至損壞；損壞； 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)1 、壓力潤滑：、壓力潤滑：利用機油泵，將具有一定壓力的潤滑油源源不利用機油泵，將具有一定壓力的潤

20、滑油源源不斷地送往摩擦表面。例如，曲軸主軸承、連桿軸承及凸輪軸軸斷地送往摩擦表面。例如，曲軸主軸承、連桿軸承及凸輪軸軸承等處承受的載荷及相對運動速度較大，需要以一定壓力將機承等處承受的載荷及相對運動速度較大，需要以一定壓力將機油輸送到摩擦面的間隙中，方能形成油膜以保證潤滑。這種潤油輸送到摩擦面的間隙中，方能形成油膜以保證潤滑。這種潤滑方式稱為壓力潤滑。滑方式稱為壓力潤滑。 2 、飛濺潤滑：、飛濺潤滑：利用發(fā)動機工作時運動零件飛濺起來的油滴或利用發(fā)動機工作時運動零件飛濺起來的油滴或油霧來潤滑摩擦表面的潤滑方式稱為飛濺潤滑。這種潤滑方式油霧來潤滑摩擦表面的潤滑方式稱為飛濺潤滑。這種潤滑方式可使裸露

21、在外面承受載荷較輕的氣缸壁，相對滑動速度較小的可使裸露在外面承受載荷較輕的氣缸壁，相對滑動速度較小的活塞銷，以及配氣機構(gòu)的凸輪表面、挺柱等得到潤滑?；钊N，以及配氣機構(gòu)的凸輪表面、挺柱等得到潤滑。 3、定期潤滑：、定期潤滑：發(fā)動機輔助系統(tǒng)中有些零件則只需定期加注潤發(fā)動機輔助系統(tǒng)中有些零件則只需定期加注潤滑脂（黃油）進行潤滑，例如水泵及發(fā)電機軸承就是采用這種滑脂（黃油）進行潤滑，例如水泵及發(fā)電機軸承就是采用這種方式定期潤滑。近年來在發(fā)動機上采用含有耐磨潤滑材料（如方式定期潤滑。近年來在發(fā)動機上采用含有耐磨潤滑材料（如尼龍、二硫化鉬等）的軸承來代替加注潤滑脂的軸承。尼龍、二硫化鉬等）的軸承來代替加

22、注潤滑脂的軸承。 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 發(fā)動機工作時，傳力零件相對運動表發(fā)動機工作時，傳力零件相對運動表面之間不能直接接觸。因為，任何零件面之間不能直接接觸。因為，任何零件的工作表面，即使經(jīng)過極為精密的加工的工作表面，即使經(jīng)過極為精密的加工，也難免存在一定程度的表面粗糙度。，也難免存在一定程度的表面粗糙度。在它們接觸且相對運動時，必然產(chǎn)生摩在它們接觸且相對運動時，必然產(chǎn)生摩擦和磨損。而摩擦產(chǎn)生的阻力，既要消擦和磨損。而摩擦產(chǎn)生的阻力，既要消耗動力，阻礙零件的運動，又使零件發(fā)耗動力，阻礙零件的運動，又使零件發(fā)熱，甚至導(dǎo)致工作表面燒損。因此，必?zé)?，甚至?dǎo)致工作表面燒損。因此，必須進行潤滑。即在兩零件的工作表面之須進行潤滑。即在兩零件的工作表面之間加入一層潤滑油使其形成油膜，將零間加入一層潤滑油使其形成油膜，將零件完全隔開，處于完全的液體摩擦狀態(tài)件完全隔開，處于完全的液體摩擦狀態(tài)，這樣，功率消耗和磨損就會大為減少，這樣，功率消耗和磨損就會大為減少。潤滑系統(tǒng)的作用潤滑系統(tǒng)的作用1、潤滑：、潤滑：將潤滑油不斷地供給各零件的摩擦表面，形成潤滑油膜，減小零件的摩擦、磨將潤滑油不斷地供給各零件的摩擦表面，形成潤滑油膜，減小零件的摩擦、磨損和功率消耗。損和功率消耗。2、清潔、清潔 ：發(fā)動