发动机原理教案.docx

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发动机原理教案

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学科

发动机的构造与维修

教师

授课

时间

第周月日

教学章节

发动机的工作原理

教学内容

掌握发动机的基本术语掌握发动机的工作用原理

教学目标

2.通过学习和观察汽车发动机工作过程掌握发动机的工作用原理，对四行程发动机的工作用原理的认识3.培养学生对所学知识的理解与归纳能力，初步具有应用这些基本理论知识分析和解决简单的发动机拆装实际问题的基本能力。

教学重点

难点

　四行程发动机的工作用过程，发动机的各组成部件的认识，在发动机的安装部位。

教学方法

讲授。

师生互动多媒体

教学内容

『马自达RX8转子发动机』

一、发动机基本术语

通过多媒体让同学们认识1．上止点2．下止点3．活塞行程4．冲程5．曲柄半径6．汽缸工作容积7．燃烧室容积8．汽缸总容积9．发动机排量10．压缩比11．工作循环

往复式发动机

优点：

1.制造技术成熟，诞生已经有120多年，各种技术不断完善，是世界上应用最广的内燃机，保养维修成本低。

2.工作可靠，良好的气密性和功率传递可靠性。

3.良好的燃油经济性。

缺点：

1.结构复杂，体积大、重量大。

2.曲柄连杆机构中活塞的往复运动引起的往复惯性力和惯性力矩不能得到完全平衡，这个惯性力大小与转速平方成正比，使发动机运转平顺性下降，限制发展高转速发动机。

3.由于四冲程往复式活塞发动机的工作方式为四个冲程中有三个冲程完全依靠飞轮惯性旋转，导致发动机的功率、扭矩输出非常的不均匀，尽管现代发动机采用了多缸和V型排列来减小这个缺点，但是不可能完全消除。

转子发动机：

优点：

1.体积小、重量轻，便于降低车辆重心。

由于转子发动机没有曲柄连杆机构，所以大大减小了发动机高度，同时降低了车辆重心。

2.结构简单。

相比较于往复式活塞发动机，转子发动机减少了曲柄连杆机构，导致了发动机机构大为简化，零件减少。

3.均匀的扭矩特性。

由于转子发动机一个气缸同时有三个工作腔处于工作状态，所以扭矩输出比较于往复式活塞发动机更加均匀。

4.利于发展高速发动机，由于活塞转子与主轴转速比为1：

3，故不需很高的活塞转速即可实现发动机的高转速。

缺点：

1.油耗高，尾气排放难达标。

因其每个气缸有三个工作腔，活塞转子每旋转一周相当于有三个作功冲程，以3000rpm和往复式活塞发动机作对比，往复式活塞发动机喷油750次/分，转子发动机相当于转速为1000rpm,但是需要喷油3000次/分，可见转子发动机油耗明显高于往复式活塞发动机，同时转子发动机的燃烧室形状不利于可燃混合气的充分燃烧，火焰传播路径长，燃油机油消耗量大，同时导致废气中污染物含量较高。

2.发动机的结构导致只能采取点燃式而不能采用压燃式，即只能用汽油作为燃料而不能用柴油。

3.由于转子发动机采用偏心轴，导致发动机振动较大。

4.功率输出轴（主轴）位置高，不利于整车布置。

5.转子发动机的加工制造技术高，成本比较高

二、往复式发动机的工作原理

四冲程发动机是指曲轴转两圈（720°），活塞往复运动4次完成一个工作循环的发动机。

汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。

四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。

l）进气行程。

活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。

此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°。

在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。

由于进气系统存在阻力，进气终点（图中a点）汽缸内气体压力小于大气压力0p，即pa=（0.80～0.90）0p。

进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K。

（2）压缩行程。

压缩冲程时，进、排气门同时关闭。

活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。

活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达800～2000kPa，温度达600～750K。

在示功图上，压缩行程为曲线a～c。

（3）做功行程。

当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。

燃烧最高压力pZ达3000～6000kPa，温度TZ达2200～2800K。

高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。

随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b点时，其压力降至300～500kPa，温度降至1200～1500K。

在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。

在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。

（4）排气行程。

排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。

排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。

由于排气系统的阻力作用，排气终点r点的压力稍高于大气压力，即pr=（1.05～1.20）p0。

排气终点温度Tr=900～1100K。

活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。

四冲程柴油机

3．四冲程发动机工作循环的特点

（1）每完成一个工作循环，曲轴转两周（720°），每完成一个行程曲轴转半周（180°），进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。

（2）在4个行程中，只有做功行程产生动力，其余3个行程是为做功行程做准备的辅助行程，都要消耗一部分能量。

3）两种发动机运转的第一循环，都必须靠外力使曲轴旋转完成进气和压缩行程，做功行程开始后，做功能量储存在飞轮内，以维持循环继续进行。

本章小结

在对发动机的工作原理有了深刻的了解后再回到实践上，就会更容易理解，为以后的学习打下基础。