汽车冲程内燃机课程方案文档格式.docx
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进气行程时,此时进气门开启,排气门关闭;
压缩行程时,气缸内气体受到压缩,压力增高,温度上升;
膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火,使混合气燃烧,产生高温、高压,推动活塞下行并作功;
排气行程时,活塞推挤气缸内废气经排气门排出。
此后再由进气行程开始,进行下一个工作循环。
关键字:
内燃机,4冲程,压缩,做功,排气,吸气
Abstract
Theinternalcombustionengineisonekindofpowergenerator,itisthroughcausesthefuelatthemachineinternalignition,andtheheatenergywhichemitsittransformsdirectlyintothepowerheatengine.Theusuallycalledinternalcombustionenginereferstotheinternal-combustionreciprocatingengine.Theinternal-combustionreciprocatingenginemovesbackandforththeplungertypetobemostcommon.Theinternal-combustionreciprocatingenginethefuelandtheairmixing,initsaircylinderinternalcombustion,theheatenergywhichreleasescausesintheaircylindertoproducethehightemperaturehighpressurefuelgas.Thefuelgasinflationimpetuspistonmakesthemerit,againthroughcranklinkmotiongearorotherorganizationsmechanicalmeritoutput,actuationfollowerwork.Internalcombustionengine'
soperatingcyclebyprocessesandsoonairadmission,compression,combustionandinflation,exhaustiscomposed.Intheseprocessesonlythentheexpansionprocessismakesthemeritoutwardtheprocess,otherprocessesaretorealizewellmakethemeritprocess,butneedsprocess.Thefourstrokeisrefersto,intheairadmission,thecompression,inflateandexhaustinfourtravelingschedulestocompleteanoperatingcycle,crankshaftrotationtwo.Whenintakestroke,thistimeairintakevalveopening,exhaustgateclosure。
Whencompressionstroke,intheaircylinderthegasreceivesthecompression,thepressureadvances,temperaturerise。
Theexpansionstrokeisbeforecompressingthetopdeadcentertoblowortheignition,causesthemixtureaircombustion,hasthehightemperature,thehighpressure,impelsthepistondownwardandmakesthemerit。
Whenexhauststroke,thepistonpushesintheaircylinderthewastegastodischargeaftertheexhaustgate.Hereafterstartsbytheintakestroke,tocarryonthenextoperatingcycleagain.
Key:
InternalCombustionEngine,4-stroke,Compression,Work,Exhaust,Inhale
第一章设计要求
1.1设计任务
设计一个四冲程内燃机。
机器的功能与设计要求:
该机器的功能是把化学能转化成机械能。
须完成的动作为:
活塞的吸气,压缩,做功,排气4个过程,进,排气门的开关与关闭、燃料喷射。
1.2设计思路
设计四冲程内燃机的关键点在于活塞的吸气,压缩,做功,排气以及气门的开闭几个动作的完成。
而怎样将这个几个动作完成并按照运动循环图结合起来这是我们完成这次课程设计所需要解决的问题。
所以,我将从这些方面入手,依据这些需要来选择机构。
第二章内燃机的结构运动分析
2.1内燃机的工作原理
内燃机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的,这四个过程构成了一个工作循环。
活塞走过四个过程才能完成一个工作循环的内燃机成为4冲程内燃机。
2.1.1吸气冲程
此时,活塞被曲轴带动由上止点向下止点移动,同时,进气门开启,排起门关闭。
当活塞由上止点向下止点移动时,活塞上方的容积增大,气缸内气体压力下降,形成一定的真空度。
由于进气门开启,气缸与进气管相通,混合气被吸入汽缸。
当活塞移动到下止点时,汽缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。
空气由空气滤清器经进气道上的化油器,将汽油吸入并雾化成细小的油粒与空气混合,即形成可燃混合气,而后进入汽缸。
2.1.2压缩冲程
活塞由下止点移动到上止点,进排气门关闭。
曲轴在飞轮惯性力的作用下带动旋转,通过连杆推动活塞向上移动,汽缸内的气体容积逐渐减小,气体被压缩,汽缸内的混合压力与温度随着升高。
作用:
1.提高空气的温度,为燃料的自行发火作准备.
2.为气体膨胀作功创造条件
2.1.3做功冲程
此时,进排气门同时关闭,火花塞点火,混合气剧烈燃烧,汽缸内的温度、压力急剧上升,高温、高压气体推动活塞向下移动,通过连杆带动曲轴旋转。
在发动机工作的四个过程中,只有这个在行程才实现热能转化为机械能,所以,这个行程又称为作工行程。
2.1.4排气冲程.
排气时,排气门打开,活塞从下止点移动到上止点,废气随着活塞的上行,被排出气缸。
由于排气系统的阻力,且燃烧室也有一定的容积,所以在排气终了,不可能将废气排净,这部分留下来的废气称为残余废气。
残余废气不仅影响充气,对燃烧也有不良影响。
2.2内燃机结构的分解
了解内燃机完成相应动作所对应的零件,有利于我们选择与之对应的机构。
这有利于设计的完成。
内燃机主要由活塞,气缸,两个气门,火花塞,喷油嘴组成。
2.2.1活塞
活塞可以说是内燃机中最主要的一个零件,它主要完成对气体的压缩,吸气,排气也是又活塞的开闭所带动的,做功也是燃气膨胀对活塞做功。
活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。
活塞呈圆柱形,上面装有活塞环,借以在活塞往复运动时密闭气缸。
上面的几道活塞环称为气环,用来封闭气缸,防止气缸内的气体漏泄,下面的环称为油环,用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下,防止润滑油窜入气缸。
活塞销呈圆筒形,它穿入活塞上的销孔和连杆小头中,将活塞和连杆联接起来。
连杆大头端分成两半,由连杆螺钉联接起来,它与曲轴的曲柄销相连。
连杆工作时,连杆小头端随活塞作往复运动,连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动,连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。
2.2.2气缸
气缸是一个圆筒形金属机件。
密封的气缸是实现工作循环、产生动力的源地。
各个装有气缸套的气缸安装在机体里,它的顶端用气缸盖封闭着。
活塞可在气缸套内往复运动,并从气缸下部封闭气缸,从而形成容积作规律变化的密封空间。
燃料在此空间内燃烧,产生的燃气动力推动活塞运动。
活塞的往复运动经过连杆推动曲轴作旋转运动,曲轴再从飞轮端将动力输出。
由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构是内燃机传递动力的主要部分。
2.2.3气门
内燃机的吸气、排气冲程要根据活塞的运动进行,但吸气、排气冲程是由气门的开闭决定的。
因而气门的开闭必须与活塞的运动相协调。
2.2.4火花塞
燃气的点火由火花塞完成,活塞队气体压缩,压缩到一定成厚度后,火花塞放电点火,使燃气燃烧膨胀,对活塞做功。
2.2.5喷油嘴
燃料的喷射由喷油嘴完成,当活塞压缩到一定程度后,喷油嘴将雾化的燃料喷出,使燃气尽量充分燃烧。
2.3内燃机主要构件的运动形式
2.3.1活塞的运动形式
活塞在气缸中做往复运动。
完成对气体的压缩等过程。
2.3.2气门的运动形式
气门的运动形式也是往复运动,通过往复运动来完成气门开闭。
第三章内燃机的运动循环图
3.1循环图
准确的运动循环图决定了每个机构之间的配合与联系,对于我们选定每个机构间的联系方式具有决定性作用。
可以说,机器的运动循环图就是机器执行机构的协调图,其目的是使机器能够进行生产工作,故有称作机器的工作循环图。
3.1.1内燃机的运动分析
进气门打开,气缸开始进气,当进气结束后,进气门关闭,活塞开始压缩,当压缩到一定程度后,喷油嘴喷出雾化的燃料,火花塞放电点火,此时燃料燃烧迅速膨胀对活塞做功,做功完成后,活塞再一次压缩,排气门打开,废气排出,废气排出后,排气门关闭,进入下一次循环。
3.1.2内燃机的运动循环图
图2-1内燃机的圆形运动循环
内燃机的活塞、进气门、排气门、喷油嘴和火花塞必须按照圆形运动循环图所示协调运动,才能完成内燃机的功能。
而怎样才能使机构按照运动循环图的分配完成,则是我们在本次设计中需要攻克的一个难点。
第四章活塞机构的选定
4.1活塞的设计要求
活塞是内燃机中最重要的一个部件,它在气缸中做往复运动,并且有一定的行程,受到比较大的压力,所以活塞要求有一定的强度,不宜磨损、可靠,最重要的是能够保证持续的往复运动。
在设计活塞的机构时,必须循依照它的设计要求来对机构进行筛选,以获得最满意的机构。
4.2活塞机构的选定
活塞在内燃机的气缸中做往复运动,完成对气体的压缩过程,气体膨胀也是对活塞做功,再通过与活塞相连的机构将由化学能转化成的机械能输出。
可以说,活塞是内燃机设计中最为主要的一个部件。
4.2.1活塞机构方案
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