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第十一章 内燃机辅助系统.ppt

第十一章 内燃机辅助系统

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2019-04-27 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第十一章 内燃机辅助系统ppt》,可适用于高等教育领域

第十一章内燃机辅助系统第一节润滑系第二节冷却系第三节起动系第一节润滑系一、机油二、润滑系统设计三、润滑系的主要元件四、曲轴箱通风一、机油、机油的使用性能粘度:是机油的主要特性参数之一也是机油品种分类的依据。机油粘度随温度的变化也是其重要的使用品质(用运动粘度比表示)。热氧化安定性:它表示机油在高温时抵抗氧化的能力。关系到机油的使用期限。腐蚀性:反映了机油对金属表面腐蚀作用强弱的指标。、机油的使用性能闪点和燃点:加热机油时机油挥发并和空气相混合形成可燃混合气当火焰接近它时能够发生闪火时的机油温度称为机油的闪点。继续增加温度使闪火后不再熄灭并能持续燃烧秒以上的最低温度称为机油的燃点。凝点:机油因凝固而丧失流动性时的温度。、机油的选用机油选用时要考虑下述因素:()发动机的轴承负荷和转速轴承负荷↑→粘度↗转速↗→粘度↘()发动机所用轴承合金的成分()地区、季节等环境条件环境温度↗→粘度↗()换油期限()发动机的磨损情况等。磨损↗→粘度↗、机油的换油期机油的使用寿命即换油期。机油变质的原因很复杂所以换油期国内外均未能确定一个通用的标准。我国车用发动机的换油期一般在~公里之间(相当于发动机运行~小时)。拖拉机、推土机的工作条件恶劣负荷重机油容易变质所以换油期要短些。内燃机车用柴油机热负荷高工作条件比较苛刻但它们体积较大、机油容量大所以换油期可以较长。二、润滑系统设计、概述、概述机油的储存方式有湿式曲轴箱和干式曲轴箱两种。应注意机油的滤清和冷却。机油的流动应为层流而不是湍流。油道中机油的流速不应超过ms不应不合理地增大机油泵的泵油量。润滑系统图润滑系统图润滑系总体方案现代内燃机一般采用复合式润滑方案压力润滑:主轴承飞溅润滑: 气缸连杆轴承 活塞销凸轮轴承 凸轮、挺柱摇臂轴、机油散热量和机油流量的确定发动机中机油循环流量可根据两种方法来确定:一种方法是根据发动机机油散热量来确定另一种方法是用统计方法即比较同类型机器在相同工作条件下的机油流量选择一适当的流量作为该机器的设计机油流量。机油散热量:Φj=aΦt(kJh)其中a机油散热量占总发热量的百分比一般为~,但活塞用机油冷却的柴油机为。机油散热量和机油流量的确定Φt--发动机气缸中每一小时燃料燃烧生成的热量。Φt=Peηe机油循环量:qv=Φj(ρCjΔt)(Lh)式中ρ-机油密度Cj-机油比热Δt-机油在完成一次循环过程中的温升一般可取Δt=~℃。估算:qv=(~)Pe汽油机qv=(~)Pe柴油机qv=Pe机油冷却活塞柴油机、机油泵实际流量的决定由于()各配合间隙的泄漏()存在调压阀作用()内燃机以后进一步强化的考虑。所以内燃机机油泵实际流量:qve=(~)qv(Lh)、机油的工作压力和温度()机油的工作压力汽油机和高速柴油机:~MPa强化发动机:~MPa低速柴油机:~MPa()机油的工作温度取决于机油的品质通常在~℃之间个别可达到℃。国外研究加特殊添加剂可达到℃。、油底壳机油容量为了降低发动机重量和减少更换机油时的损耗润滑系统中的机油储量应该尽可能少但可能导致机油更换频繁。对湿式曲轴箱油底壳中的储油量一般为:汽车用汽油机:(~)Pe(L)汽车用柴油机:(~)Pe(L)拖拉机用柴油机:(~)Pe(L)对干式曲轴箱机油箱容量一般为:(LkW)。三、润滑系的主要元件、机油泵常采用外啮合式齿轮泵和内啮合式转子泵。()齿轮泵特点:结构简单、加工方便、工作可靠、使用寿命长应用:捷达、桑塔纳、奥迪、切诺基等轿车()转子泵转子泵特点:结构紧凑、重量轻、外形尺寸小、泵油量大、供油均匀度好、成本低应用:红旗轿车、马自达、机油滤清器作用:使循环流动的机油在送往运动零件表面之前滤去机油中的金属屑和大气中的尘埃分类:集滤器、粗滤器、细滤器、复合式滤清器连接方式:串联一般为粗滤器并联一般为细滤器、集滤器功用:防止较大的机械杂质进入机油泵。分类:浮式集滤器浮于机油表面能吸入油面上较为清洁的机油但当油面上的泡沫被吸入时油道中机油压力降低润滑欠可靠。固定式集滤器集滤器淹没于机油下面吸入的机油清洁度较差但可防止泡沫吸入润滑可靠结构简单。浮式集滤器结构特点:浮于机油表面能吸入油面上较为清洁的机油但当油面上的泡沫被吸入时油道中机油压力降低润滑欠可靠、粗滤器作用:滤去机油中粒度较大(直径为mm以上)的杂质。安装:串联在机油泵与主油道之间。纸质滤芯式折叠型波纹型、细滤器作用:用来清除机油中细小(直径在mm)的杂质。安装:由于对机油的流动阻力较大采用并联方式。分类:过滤式细滤器、离心式细滤器离心式机油滤清器、机油冷却器有水冷式(常称机油冷却器)和风冷式(常称机油散热器)。四、曲轴箱通风原因:汽油蒸汽冷凝稀释机油废气中二氧化硫遇水亚硫酸遇氧硫酸废气进入曲轴箱压力增大机油泄露作用:为了延长机油的使用期限减少摩擦零件的磨损和腐蚀发动机漏油通风方式自然通风:从曲轴箱内抽出的气体直接导入大气中去。强制通风:将曲轴箱内抽出的气体导入发动机进气管道中。第二节冷却系一、主要任务和设计要求、冷却系的主要任务是:保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。应注意散热能力与使用工况和气候条件相适应。、发动机过热或过冷的危害()降低充气效率使发动机功率下降()爆燃的倾向加大使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏()运动件的正常间隙被破坏运动阻滞磨损加剧甚至损坏()润滑情况恶化加剧了零件的摩擦磨损()零件的机械性能降低导致变形或损坏。一、主要任务和设计要求、设计要求()内燃机在各种工况、气候下都能正常工作()本身消耗功率小()拆装维修方便()使用可靠、寿命长、成本低。二、冷却系总体设计方案蒸发式水冷却(开式、闭式)局部热点冷却不可靠需常加水。强制式水冷却   闭式强制冷却系由缸体和缸盖的水套、水泵、风扇(风扇离合器)散热器组成三、闭式强制冷却系统参数计算、冷却系统散走的热流量(kJs)(估算)A为比例系数指冷却系统带走的热量占燃料热量的百分比。汽油机为~柴油机为~。现代发动机较多采用EGR和废气增压技术加上这部分的冷却A的取值更大。三、闭式强制冷却系统参数计算、冷却水循环量(ms)、冷却空气需要量(ms)三、闭式强制冷却系统参数计算、泵水量(ms):水泵的容积效率一般取~、泵水压力:中小型发动机为~MPa大型发动机为~MPa四、散热器的结构设计1、散热器散热器的作用是将流经散热器的循环热水的热量由风扇强制吸入的冷空气散走。散热器设计过程:估算冷却水带走热量估算空气带走的热量散热器换热面积估算散热器结构设计四、散热器的结构设计2、散热器的正面积(m)3、散热器的水管数四、散热器的结构设计4、传热系数KR(Wm℃)传热系数可根据散热器特性曲线查得也可以利用CFD方法进行仿真计算得到。5、散热器的散热面积(m)四、风扇计算风扇设计不仅考虑风量还要考虑噪声。现在利用CFD方法进行仿真计算已达到了足够的精度(%)。、风扇的扇风量即qva、风扇的压力(包括散热器阻力和其它阻力)、确定风扇外径(根据总布置及经验)、计算外径处的圆周速度u、……五、冷却强度调节、硅油离合器+变速风扇、自控电动冷却风扇。图示、利用节温器实现大小循环切换第三节起动系一般要求内燃机在-℃下能在S内起动。起动性能:使用方便性、机动性、经济性、排污、磨损等。汽油机起动问题不大。柴油机上一般都装有起动辅助装置如电热塞等。对特种柴油机(要求在-~-℃起动)开始应用综合起动加热器。概述起动过程:起动装置:辅助装置驱动装置从外力开始转动曲轴到内燃机能自行运转的全过程主要要求:起动条件(必要条件)压缩终了点火前在缸内形成能够着火的可燃混合气压缩终了缸内温度必须高于柴油自燃所需的温度汽油机:柴油机:影响起动性能的因素燃烧室结构、燃油品质、混合气形成质量、环境温度、润滑状况、起动转速等)起动阻力:柴油机起动阻力>汽油机起动阻力机油的粘温特性)起动转速:一定环境条件下保证顺利起动的最低转速主要取决于压缩终了时的温度另外与散热损失、漏气损失、环境温度、机型等有关与压缩终了时的温度、混合气成分、点火装置有关柴油机:汽油机:)起动时间:按部颁标准人力起动≤S电动机起动≤S且能连续数次起动起动时间、起动转速是评价起动性能的重要标志压缩比高起动转速低但起动阻力大起动测试系统硬件构成试验车型:JXZQPD(AVL标准样机)试验车型:JXQ(装普通预热塞)Chart转速起动电流预热塞电流转速起动电流预热塞电流时间(S)转速(rpm)图42 JXQ型发动机的低温起动各参数曲线图附:试验数据、装普通电热塞冷起动数据时间转速电瓶电压起动电流预热塞电流srpmvAA、装陶瓷电热塞冷起动数据电瓶电压起动电流预热塞电流时间vAAs转速起动电流预热塞电流转速起动电流预热塞电流时间(S)转速(rpm)图42 JXQ型发动机的低温起动各参数曲线图试验车型:JXQ(装陶瓷预热塞)起动方式(方法)根据内燃机用途功率大小结构型式使用燃料不同有:)人力起动)电动机起动)汽油机起动)压缩空气起动)汽油起动结构简单工作可靠但劳动强度大)人力起动:用于小型内燃机中等功率汽油机备用方式KW柴油机广泛使用)汽油机起动:功率较大的柴油机专门配置主机需设有减压机构。)电动机起动:多采用串激直流电动机汽车都采用此法结构紧凑起动迅速可靠操作方便能远距离操纵不能长时间拖动)压缩空气起动:依工作顺序将高压空气分别在各个气缸的膨胀行程供入借助高压空气压力推动活塞移动使曲轴旋转而起动。用于大、中功率柴油机)汽油起动:以汽油作燃料起动柴油机柴油机低温时难以起动低温时:)润滑油、脂粘度增加甚至凝固起动阻力剧增)压缩终了时缸内温度、压力下降混合气着火困难)柴油粘度增加蒸发性差雾化不良混合气形成不好)蓄电池能量和起动机功率减小达不到起动转速?起动辅助装置)作用:)常用措施:改善起动性能在一定环境条件下使起动轻便、迅速、可靠a)预热机油c)冷却系加注热水b)保温蓄电池d)预热塞电热塞纸捻e)减压机构电热塞进气预热器起动机起动机组成:离合机构直流电动机操纵机构起动机起动机一般由直流电动机、操纵机构和离合机构组成。直流电动机常采用串激直流电动机其特点是低速时转矩很大随转速n↑转矩T↓这一特征非常适合发动机起动的要求。汽油机用起动机  功率为kw   电压为v柴油机用起动机  功率为kw       电压为v保持线圈吸引线圈离合机构?只有在起动时起动机才与曲轴相联发动机起动后发动机转速迅速增加将使起动机大大超速产生很大的离心力使电动机损坏(电枢绕组松弛甚至飞散)滚柱式离合机构减速起动机体积小重量轻驱动转矩大特点全部结束润滑油膜冷却系统齿轮泵齿轮式机油泵出油腔主动齿轮从动齿轮进油腔壳体转子式机油泵工作演示散热器芯主要分两种:管片式和管带式压缩比高起动转速低但起动阻力大结构简单工作可靠但劳动强度大

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