WAUKESHA天然气发动机.pptVIP

第三章 发动机 第一节 发动机简介 发动机是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。根据燃料燃烧的位置不同发动机主要分为内燃机和外燃机(包括蒸汽机、汽轮机、和核动力装置等)两种,目前大家见到最多的是内燃机。 外燃机：燃料在机器外部燃烧的发动机，包括蒸汽机、汽轮机、和核动力装置等。 内燃机：燃料直接在机器内部燃烧的发动机，包括往复活塞式柴油机、汽油机、燃气轮机和喷气式发动机等（本文后面所提发动机均指内燃机）。 1发动机发展简史 内燃机的发展，已有一百多年的历史。通过长期的不断改进和提高，已经发展的比较完善。由于它的热效率高，适应性好，功率范围宽广，已广泛用于工业、农业、交通运输业和国防建设事业。 1824年，卡诺（法国工程师）发表了热力发动机的经典理论--卡诺原理。 1866年，奥托（德国工程师）提出了四冲程内燃机的“奥托循环”理论。 1879年，奔驰（德国工程师）首次研制成功火花塞点火内燃机。 1903年，首先装在船上；1907年，用于潜艇的正反转柴油机试验成功；1912年，远洋货轮上的柴油机首次远航试验成功。 1926年，有人设计出用排气能量将进气压缩的废气涡轮增压器。涡轮增压器是利用发动机排出的废气能量，经过涡轮变为转子的回转机械能，从而带动压气机高速旋转，将新鲜空气压缩进气缸，从而提高发动机的功率。 内燃机增压的发展起源可追溯到1885年。戈-戴姆勒在发明、制造煤气机和汽油机时，已开始考虑进气增压。鲁-狄塞尔在柴油机发明专利中也提出了要安装增压泵以提高功率和热效率的想法。 20世纪初，艾-比希申请专利，开创了涡轮增压的历史。最初是采用涡轮机、柴油机和压气机同轴连接，后改为涡轮单独驱动压气机的方法。 1923年，德国客船上安装的涡轮增压四冲程柴油机把柴油机的功率从1288 kW提高到1840 kW。 1925年，比希获得了脉冲增压专利并在试验中获得了成功，功率可提高50%~100%。 从50年代起，随着涡轮增压器效率的改进，柴油机采用涡轮增压技术后的功率和效率都得到了很大提高，从而被广泛地推广应用。 1936年,梅塞德斯-奔驰公司制造了第一台装有柴油机的轿车. 1950年起，开始在柴油机上采用增压方式。 如今，已经几乎无机不增压，增压后，柴油机的功率能提高1~3倍。废气涡轮增压对提高柴油机性能作出了重大的贡献。增压器是用来提高发动机的进气充气密度，以提高平均有效压力来提高功率和改善经济性的器件，主要用于柴油发动机。在发动机中采用比较普遍的就是废气涡轮增压系统。 在采用废气涡轮增压器后，不仅可以大大提高发动机功率，缩小外形尺寸，节约原材料，降低燃油消耗，而且可以使排烟浓度降低，减少废气中的CO、HC以及NOx的含量，从而降低汽车排放。另外，由于燃烧压力升高率降低，发动机工作柔和，噪声也比较小。 2 发动机分类 发动机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以分成不同的类型，下面让我们来看看发动机是怎样分类的。 2.1按照所用燃料分类 发动机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机、柴油机和气体机。使用汽油为燃料的发动机称为汽油机；使用柴油为燃料的发动机称为柴油机；使用天然气等气体为燃料的发动机称为气体机。 2.2 按照行程分类 发动机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程发动机和二行程发动机。曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成 一个工作循环的发动机称为四行程发动机；而曲轴转一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的发动机称为二行程发动机。 2.3 按照冷却方式分类 发动机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机(图3-2)。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代发动机。 2.4按照气缸数目分类 发动机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、四缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。 2.5 按照气缸排列方式分类 发动机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180°(一般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。 2.6按照进气系统是否采用增压方式分类 发动机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气(非增压)式发动机和强制进气(增压式)发动机(图3-5)。汽