《內(nèi)燃機基本原理》課件

內(nèi)燃機基本原理本課程將深入探討內(nèi)燃機的基本原理，從歷史發(fā)展到工作循環(huán)，從發(fā)動機組成到性能分析，并展望未來發(fā)展趨勢。課程概述本課程將帶領大家探索內(nèi)燃機領域的奧秘，從理論到實踐，幫助您深入理解內(nèi)燃機的核心原理和應用技術。我們將從內(nèi)燃機的歷史發(fā)展開始，逐步深入探討其工作原理、主要組成部件、性能分析以及未來發(fā)展趨勢。通過生動的案例和豐富的圖片，讓您對內(nèi)燃機有一個更直觀和全面的了解。內(nèi)燃機的歷史發(fā)展118世紀法國工程師尼古拉斯·雷諾發(fā)明了第一臺內(nèi)燃機，為內(nèi)燃機的發(fā)展奠定了基礎。219世紀內(nèi)燃機開始應用于工業(yè)生產(chǎn)，并不斷改進和發(fā)展，推動了工業(yè)革命的進程。320世紀內(nèi)燃機技術取得了重大突破，并廣泛應用于汽車、船舶、航空等領域。421世紀內(nèi)燃機技術不斷創(chuàng)新，朝著更高效、更節(jié)能、更環(huán)保的方向發(fā)展。內(nèi)燃機的工作原理燃燒內(nèi)燃機將燃料在氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞運動。能量轉(zhuǎn)換燃燒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，輸出動力。循環(huán)往復內(nèi)燃機通過不斷重復進氣、壓縮、燃燒、排氣四個循環(huán)，持續(xù)輸出動力。汽油機的工作循環(huán)進氣活塞向下運動，吸入空氣和燃油混合氣。1壓縮活塞向上運動，壓縮混合氣，使其溫度和壓力升高。2燃燒火花塞點燃混合氣，發(fā)生爆炸，推動活塞向下運動。3排氣活塞向上運動，將燃燒后的廢氣排出氣缸。4柴油機的工作循環(huán)進氣活塞向下運動，吸入空氣。1壓縮活塞向上運動，壓縮空氣，使其溫度和壓力升高。2噴油當空氣溫度和壓力達到一定程度時，噴油嘴噴入燃油，并自燃。3排氣活塞向上運動，將燃燒后的廢氣排出氣缸。4發(fā)動機的主要組成部件氣缸氣缸是內(nèi)燃機工作的核心部件，它容納了燃燒過程，并引導活塞運動。氣缸蓋氣缸蓋封閉氣缸，并容納了氣門、火花塞、噴油嘴等重要部件。氣門氣門控制氣缸進排氣的過程，確保發(fā)動機正常工作。曲軸和連桿曲軸和連桿將活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，輸出動力。活塞活塞在氣缸內(nèi)上下運動，將燃燒產(chǎn)生的能量傳遞給連桿。飛輪飛輪儲存發(fā)動機運行過程中的能量，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)將燃油輸送到氣缸，并控制燃油供應量。點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)在汽油機中負責點燃混合氣，使其燃燒爆炸。供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)將空氣輸送到氣缸，為燃燒提供必要的氧氣。排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)將燃燒后的廢氣排出氣缸，確保發(fā)動機正常工作。潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)為發(fā)動機各部件提供潤滑，減少摩擦，延長發(fā)動機壽命。冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)將發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的熱量帶走，保證發(fā)動機溫度在正常范圍內(nèi)。氣缸作用容納活塞，引導活塞運動，并承受燃燒產(chǎn)生的壓力。材料通常采用高強度鑄鐵或鋁合金制造，以承受高壓和高溫。結(jié)構(gòu)圓柱形，內(nèi)壁光滑，并有氣門座孔、火花塞孔或噴油嘴孔。氣缸蓋作用封閉氣缸，并容納氣門、火花塞、噴油嘴等重要部件。材料通常采用高強度鑄鐵或鋁合金制造，以承受高壓和高溫。結(jié)構(gòu)上部有氣門座孔、火花塞孔或噴油嘴孔，下部與氣缸連接。氣門作用控制氣缸進排氣過程，確保發(fā)動機正常工作。材料通常采用耐高溫、耐磨損的合金鋼制造。結(jié)構(gòu)圓盤狀，有氣門桿、氣門彈簧、氣門座等部件。曲軸和連桿作用曲軸將活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，輸出動力。材料通常采用高強度鋼或鑄鐵制造。結(jié)構(gòu)曲軸呈S型，有曲柄、連桿軸承、主軸承等部件。活塞作用在氣缸內(nèi)上下運動，將燃燒產(chǎn)生的能量傳遞給連桿。材料通常采用鋁合金或鑄鐵制造，以減輕重量并提高耐磨性。結(jié)構(gòu)圓盤狀，有活塞頭、活塞裙、活塞銷等部件。飛輪作用儲存發(fā)動機運行過程中的能量，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。材料通常采用鑄鐵或鋼制造。結(jié)構(gòu)圓盤狀，安裝在曲軸末端，有飛輪齒圈、飛輪軸承等部件。燃料供給系統(tǒng)作用將燃油輸送到氣缸，并控制燃油供應量。類型主要包括化油器供油系統(tǒng)和燃油噴射供油系統(tǒng)。功能將燃油與空氣混合，形成可燃混合氣，并根據(jù)發(fā)動機工況調(diào)整燃油供應量。汽化器作用將液體燃油汽化，并與空氣混合形成可燃混合氣。類型主要包括單腔式、雙腔式和雙節(jié)流式等類型。功能通過改變氣流速度和燃油流量，控制空氣和燃油混合比。燃料噴射系統(tǒng)作用將燃油直接噴入氣缸，提高燃油經(jīng)濟性和排放水平。類型主要包括多點噴射和缸內(nèi)直噴兩種類型。功能通過電子控制單元，根據(jù)發(fā)動機工況控制燃油噴射時間和噴射量。點火系統(tǒng)作用在汽油機中負責點燃混合氣，使其燃燒爆炸。類型主要包括磁電機點火系統(tǒng)和電子點火系統(tǒng)。功能產(chǎn)生高壓電火花，點燃混合氣，并將火花時間精確控制。供氣系統(tǒng)作用將空氣輸送到氣缸，為燃燒提供必要的氧氣。類型主要包括自然吸氣式和增壓式。功能根據(jù)發(fā)動機工況控制空氣流量，并確?？諝赓|(zhì)量符合燃燒要求。排氣系統(tǒng)作用將燃燒后的廢氣排出氣缸，確保發(fā)動機正常工作。類型主要包括單排氣和雙排氣，以及各種排氣管路設計。功能減少排氣噪音，降低廢氣中的有害物質(zhì)排放。潤滑系統(tǒng)作用為發(fā)動機各部件提供潤滑，減少摩擦，延長發(fā)動機壽命。類型主要包括飛濺潤滑和壓力潤滑。功能將潤滑油送到各個摩擦表面，形成油膜，降低摩擦系數(shù)。冷卻系統(tǒng)作用將發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的熱量帶走，保證發(fā)動機溫度在正常范圍內(nèi)。類型主要包括水冷式和風冷式。功能通過循環(huán)冷卻液或空氣，將發(fā)動機熱量帶走，防止發(fā)動機過熱損壞。發(fā)動機的基本參數(shù)排量指氣缸工作容積的總和，單位為升(L)，決定了發(fā)動機的最大功率。壓縮比指壓縮行程末氣缸內(nèi)氣體體積與壓縮行程起始氣缸內(nèi)氣體體積之比，反映了發(fā)動機的壓縮能力。功率指發(fā)動機輸出的功率，單位為馬力(hp)或千瓦(kW)，反映了發(fā)動機的動力輸出能力。扭矩指發(fā)動機輸出的扭矩，單位為牛米(Nm)，反映了發(fā)動機驅(qū)動負載的能力。油耗指發(fā)動機在特定工況下每行駛100公里消耗的燃油量，反映了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。排量定義氣缸工作容積的總和，單位為升(L)，決定了發(fā)動機的最大功率。影響因素氣缸數(shù)量、氣缸直徑、活塞行程等因素決定了排量大小。意義排量越大，發(fā)動機的最大功率一般也越大，但同時也意味著油耗可能更高。壓縮比定義壓縮行程末氣缸內(nèi)氣體體積與壓縮行程起始氣缸內(nèi)氣體體積之比。影響因素氣缸形狀、活塞行程、氣門開閉時間等因素決定了壓縮比大小。意義壓縮比越高，發(fā)動機效率越高，但同時也會帶來更高的爆震風險。功率定義發(fā)動機輸出的功率，單位為馬力(hp)或千瓦(kW)，反映了發(fā)動機的動力輸出能力。影響因素排量、壓縮比、轉(zhuǎn)速、進氣量、燃油質(zhì)量等因素決定了功率大小。意義功率越大，發(fā)動機動力越強，車輛加速性能越好。扭矩定義發(fā)動機輸出的扭矩，單位為牛米(Nm)，反映了發(fā)動機驅(qū)動負載的能力。影響因素排量、壓縮比、轉(zhuǎn)速、進氣量、燃油質(zhì)量等因素決定了扭矩大小。意義扭矩越大，發(fā)動機驅(qū)動負載的能力越強，車輛爬坡性能越好。油耗定義發(fā)動機在特定工況下每行駛100公里消耗的燃油量，反映了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。影響因素排量、壓縮比、轉(zhuǎn)速、進氣量、燃油質(zhì)量、行駛工況等因素決定了油耗大小。意義油耗越低，車輛行駛成本越低，環(huán)保性能越好。發(fā)動機的性能分析燃料和燃燒過程不同的燃料具有不同的化學性質(zhì)，會影響燃燒效率和排放?？諝馊剂匣旌媳瓤諝馊剂匣旌媳鹊淖罴阎涤绊懼l(fā)動機的性能和排放。點火時間點火時間控制著燃燒的起始時間，影響發(fā)動機的動力和經(jīng)濟性。節(jié)氣門開度節(jié)氣門開度控制著進入氣缸的空氣量，影響發(fā)動機的功率輸出。燃料和燃燒過程燃料種類汽油、柴油、天然氣、酒精等，不同燃料具有不同的化學性質(zhì)和燃燒特點。燃燒過程燃料在氣缸內(nèi)與空氣混合，在高溫高壓下燃燒，產(chǎn)生能量，推動活塞運動。燃燒效率燃料燃燒效率取決于空氣燃料混合比、點火時間、氣缸溫度等因素?？諝馊剂匣旌媳榷x空氣與燃料的質(zhì)量比，決定了燃燒的充分程度。最佳值不同的發(fā)動機和工況下，最佳混合比會有所不同，一般在14-15之間。影響混合比過稀，會降低功率，增加排放；混合比過濃，會增加油耗，并可能造成發(fā)動機熄火。點火時間定義指活塞到達上止點前點火裝置開始點火的時間，以曲軸轉(zhuǎn)角為單位。最佳值最佳點火時間根據(jù)發(fā)動機工況和燃油種類而有所不同。影響點火時間過早，會造成爆震，降低發(fā)動機效率；點火時間過晚，會降低功率，增加排放。節(jié)氣門開度定義指節(jié)氣門開度的角度，控制進入氣缸的空氣量。最佳值最佳節(jié)氣門開度根據(jù)發(fā)動機工況和負載而有所不同。影響節(jié)氣門開度越大，進入氣缸的空氣量越多，發(fā)動機的功率輸出越大。發(fā)動機的檢修與維護發(fā)動機常見故障診斷通過觀察發(fā)動機運行狀況、聲音、排氣、油液等，判斷發(fā)動機是否存在故障。發(fā)動機保養(yǎng)周期定期進行發(fā)動機保養(yǎng)，更換機油、機濾等，延長發(fā)動機壽命。發(fā)動機油液更換根據(jù)發(fā)動機使用說明書，定期更換機油、冷卻液等油液。發(fā)動機性能調(diào)試根據(jù)需要，對發(fā)動機進行性能調(diào)試，確保發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。發(fā)動機常見故障診斷動力下降可能原因：燃油供給不足、點火系統(tǒng)故障、壓縮比降低等。冒黑煙可能原因：空氣燃料混合比過濃、燃燒不充分、噴油嘴故障等。冒藍煙可能原因：活塞環(huán)磨損、氣門油封損壞、機油進入燃燒室等。發(fā)動機異響可能原因：軸承磨損、連桿松動、氣門間隙過大等。發(fā)動機保養(yǎng)周期機油更換一般建議每5000公里更換一次機油，具體取決于使用說明書。機濾更換一般建議每5000公里更換一次機濾，與機油更換周期一致?？諡V更換一般建議每10000公里更換一次空濾，或根據(jù)使用環(huán)境決定更換周期?；鸹ㄈ鼡Q一般建議每20000公里更換一次火花塞，具體取決于使用說明書。發(fā)動機油液更換機油更換將舊機油排出，更換新的機油，并檢查機油尺，確保機油量充足。冷卻液更換根據(jù)發(fā)動機使用說明書，定期更換冷卻液，并檢查冷卻液液位，確保液位充足。變速箱油更換根據(jù)發(fā)動機使用說明書，定期更換變速箱油，并檢查油液液位，確保液位充足。發(fā)動機性能調(diào)試點火時間調(diào)整根據(jù)發(fā)動機工況和燃油種類，調(diào)整點火時間，以獲得最佳性能和燃油經(jīng)濟性。混合比調(diào)整通過調(diào)整空氣流量或燃油流量，控制空氣燃料混合比，以獲得最佳性能和排放水平。節(jié)氣門調(diào)整調(diào)整節(jié)氣門開度，控制進入氣缸的空氣量，以獲得最佳動力輸出。新能源發(fā)動機技術混合動力系統(tǒng)將內(nèi)燃機與電動機結(jié)合，實現(xiàn)高效節(jié)能，降低排放。純電動車動力系統(tǒng)完全依靠電力驅(qū)動，零排放，高效節(jié)能，但續(xù)航里程有限?；旌蟿恿ο到y(tǒng)類型主要包括HEV（混合動力）、PHEV（插電式混合動力）和REEV（增程式混合動力）三種類型。優(yōu)勢燃油經(jīng)濟性更好，排放更低，動力更強。應用廣泛應用于汽車、船舶、航空等領域。純電動車動力系統(tǒng)組成主要包括電池、電機、控制系統(tǒng)等部件。優(yōu)勢零排放，高效節(jié)能，加速性能好。劣勢續(xù)航里程有限，充電時間長，成本