01-發(fā)動機的工作原理及總體構(gòu)造

1、1 學習“發(fā)動機構(gòu)造”的基本要求 1.組成組成 發(fā)動機由哪些基本部分構(gòu)成？各構(gòu)成部分又包括哪些總成？各總發(fā)動機由哪些基本部分構(gòu)成？各構(gòu)成部分又包括哪些總成？各總 成又包括哪些零件？學習成又包括哪些零件？學習“發(fā)動機構(gòu)造發(fā)動機構(gòu)造”后，應能將發(fā)動機的結(jié)構(gòu)層后，應能將發(fā)動機的結(jié)構(gòu)層 層分解，心中有數(shù)。層分解，心中有數(shù)。 2.功能及工作原理功能及工作原理 發(fā)動機各組成部分（包括總成、零件）的作用是什么？它是怎樣發(fā)動機各組成部分（包括總成、零件）的作用是什么？它是怎樣 實現(xiàn)（完成）它的功能？在此基礎(chǔ)上，理解發(fā)動機零件的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)（完成）它的功能？在此基礎(chǔ)上，理解發(fā)動機零件的結(jié)構(gòu)形式， 理解發(fā)動機的

2、裝配、調(diào)整、維護的相關(guān)基本知識。理解發(fā)動機的裝配、調(diào)整、維護的相關(guān)基本知識。 3.類型類型 發(fā)動機的型式多種多樣，各總成的型式也是多種多樣。它們有哪發(fā)動機的型式多種多樣，各總成的型式也是多種多樣。它們有哪 些基本類型？各基本類型的特點是什么？這是全面掌握發(fā)動機構(gòu)造必些基本類型？各基本類型的特點是什么？這是全面掌握發(fā)動機構(gòu)造必 須注意的。以此為基礎(chǔ)，有助于進一步學習和理解本課中未提及的一須注意的。以此為基礎(chǔ)，有助于進一步學習和理解本課中未提及的一 些發(fā)動機構(gòu)造。些發(fā)動機構(gòu)造。 4.認識認識 通過閱讀課本上的圖和觀察實物及實物模型，認識發(fā)動機的總成通過閱讀課本上的圖和觀察實物及實物模型，認識發(fā)動機

3、的總成 及主要零件。這個及主要零件。這個“認識認識”包括認識實物及名稱。包括認識實物及名稱。 2 第一章 汽車發(fā)動機的工作原理 及總體構(gòu)造 第一節(jié) 發(fā)動機分類 第二節(jié) 往復活塞式內(nèi)燃機基本結(jié)構(gòu)及術(shù)語 第三節(jié) 往復活塞式內(nèi)燃機工作原理 第四節(jié) 發(fā)動機的總體構(gòu)造 第五節(jié) 發(fā)動機主要性能指標與特性 第六節(jié) 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則 3 發(fā)動機的定義 n發(fā)動機是將某一種形式的能量轉(zhuǎn)變成機 械能的機器 n現(xiàn)代汽車大多使用往復活塞式內(nèi)燃機。 它將燃料在發(fā)動機氣缸內(nèi)部進行燃燒， 把產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能 4 第一節(jié) 發(fā)動機分類 n熱力發(fā)動機 n內(nèi)燃機 ： 活塞式內(nèi)燃機、燃氣輪機 n外燃機：蒸汽機、汽輪機

4、、熱氣機 5 n按活塞運動方式分為 n往復活塞式發(fā)動機 n旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機 活塞式內(nèi)燃機 往復活塞式發(fā)動機往復活塞式發(fā)動機 旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機 6 活塞式內(nèi)燃機 n按使用燃料 火花塞火花塞 汽油發(fā)動機汽油發(fā)動機柴油發(fā)動機柴油發(fā)動機 壓燃式發(fā)動機壓燃式發(fā)動機強制點火式強制點火式(點燃式點燃式)發(fā)動機發(fā)動機 n按點火方式 7 活塞式內(nèi)燃機 n按冷卻方式分為 n液冷發(fā)動機 n水冷發(fā)動機 n油冷發(fā)動機 n風冷發(fā)動機 8 活塞式內(nèi)燃機 n按完成一個工作循環(huán)所需行程數(shù)按完成一個工作循環(huán)所需行程數(shù) n四沖程發(fā)動機 n二沖程發(fā)動機 四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機 9 按氣缸數(shù)按氣缸

5、數(shù) 單缸發(fā)動機單缸發(fā)動機多缸發(fā)動機多缸發(fā)動機 10 按氣缸排列方式分為：按氣缸排列方式分為： L型型(直列式直列式/單列式單列式)發(fā)動機發(fā)動機V型型(雙列式雙列式)發(fā)動機發(fā)動機 P型型(平臥式平臥式/對置式對置式)發(fā)動機發(fā)動機 11 活塞式內(nèi)燃機 n按照進氣狀態(tài)分類 n增壓發(fā)動機 n非增壓發(fā)動機（自然吸氣 式） 增壓式發(fā)動機增壓式發(fā)動機 非增壓非增壓(自然吸氣自然吸氣)式發(fā)動機式發(fā)動機 12 按混合氣形成方式 化油器化油器 化油器式發(fā)動機化油器式發(fā)動機直接噴射式發(fā)動機直接噴射式發(fā)動機 噴油器噴油器 噴油泵噴油泵 13 活塞式內(nèi)燃機分類小結(jié) n按活塞運動方式分為：往復活塞式發(fā)動機旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機

6、 n按工作循環(huán)分為：四沖程發(fā)動機、二沖程發(fā)動機； n按冷卻方式分為：風冷式發(fā)動機、水冷式發(fā)動機； n按所用燃料分為：汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機； n按氣缸數(shù)量分為：單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機； n按點火方式分為：強制點火式(點燃式)發(fā)動機、壓燃式發(fā)動機； n按氣缸排列方式分為：L型(直列式/單列式)發(fā)動機、V型(雙列式) 發(fā)動機、P型(平臥式/對置式)發(fā)動機； n按混合氣形成方式分為：化油器式發(fā)動機、直接噴射式發(fā)動機； n按是否對進氣增壓分為：非增壓式發(fā)動機、增壓式發(fā)動機 14 第二節(jié) 往復活塞式內(nèi)燃機的 基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語 n基本術(shù)語基本術(shù)語 n工作循環(huán)：進氣、壓縮、 作功、排氣 n上、下止點 n活

7、塞行程 S n氣缸工作容積（氣缸排 量）Vs n發(fā)動機工作容積（發(fā)動 機排量）VL = i Vs n燃燒室容積Vc n氣缸總?cè)莘e Va Va=Vs+Vc n壓縮比 =Va/Vc n工況：轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 n負荷率：P/Pmax 15 第三節(jié) 往復活塞式內(nèi)燃機工作原理 一、四沖程汽油機工作原理 工作工作 循環(huán)循環(huán) 活塞活塞 運動運動 進氣門進氣門排氣門排氣門 缸內(nèi)壓力缸內(nèi)壓力 （MPa） 缸內(nèi)溫度缸內(nèi)溫度 （K） 進氣進氣 行程行程 向下向下開開關(guān)關(guān) 0.075-0.09 （終了）（終了） 370-400 （終了）（終了） 壓縮壓縮 行程行程 向上向上關(guān)關(guān)關(guān)關(guān) 0.6-1.2 （終了）（終了） 600

8、-700 （終了）（終了） 作功作功 行程行程 向下向下關(guān)關(guān)關(guān)關(guān) 3-5 （最高）（最高） 0.3-0.5 （終了）（終了） 2200-2800 （最高）（最高） 1300-1600 （終了）（終了） 排氣排氣 行程行程 向上向上關(guān)關(guān)開開 0.105-0.115 （終了）（終了） 900-1200 （終了）（終了） 16 四沖程發(fā)動機的示功圖 n進氣行程 r - a n壓縮行程 a - c n作功行程 c - b n排氣行程 b - r P V r 示功圖示功圖 大氣壓力線大氣壓力線 c Z b 上止點上止點 下止點下止點 a 17 壓縮比 n定義：= Va/Vc n越大，（壓縮終了時的壓力越

9、大、溫度越高，燃 燒速度越快，因此）發(fā)動機功率越大，油耗率越 低。 n過大，易產(chǎn)生爆燃，易產(chǎn)生表面點火。 n爆燃（爆震）：離點燃中心較遠處的可燃混合氣自燃而 造成的一種不正常燃燒。 n表面點火：由燃燒室內(nèi)熾熱面或熾熱點點燃混合氣而產(chǎn) 生的一種不正常燃燒。 n汽油機的壓縮比一般為 611（車用汽油機一般 8 11）。柴油機壓縮比一般為1622。 18 二、四沖程柴油機工作原理 n柴油的主要特點 n粘度大；不易蒸發(fā)；自燃溫度低。 n柴油機工作循環(huán)與汽油機相同 n柴油機與汽油機主要不同點 n混合氣形成：柴油機不用化油器，燃油直接噴射 入氣缸內(nèi)。 n點火方式：壓燃，無點火系統(tǒng)。 19 二、四沖程柴油機

10、工作原理 n柴油機的特點 n壓縮比高 柴油機1622,汽油機為611； n最高轉(zhuǎn)速較低 柴油機25003000(r/min), 汽油機40007000 (r/min)； n油耗較低 比汽油機低約30% n質(zhì)量較大 n制造、維修費用高 噴油泵、噴油器的制造難度大 n振動、噪聲較大 工作粗暴 n排氣污染小 過量空氣系數(shù)大，燃燒比較完全，CO、HC、 NOx 的排放量較少。 20 與汽油機工作與汽油機工作 原理相比，只有一原理相比，只有一 個行程即作功行程個行程即作功行程 中，柴油機由于用中，柴油機由于用 的柴油粘度比汽油的柴油粘度比汽油 大、不易蒸發(fā)，且大、不易蒸發(fā)，且 自燃溫度又較汽油自燃溫度又

11、較汽油 低，所以采用的是低，所以采用的是 壓縮自燃式點火壓縮自燃式點火。 二、四沖程柴油機工作原理 21 進氣行程進氣行程壓縮行程壓縮行程 作功行程作功行程 排氣行程排氣行程 新鮮空氣新鮮空氣開始噴油開始噴油 四沖程柴油機各行程示意圖 22 三、發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)問題 n曲軸每轉(zhuǎn)兩周，1個氣缸作功1次曲軸 轉(zhuǎn)速是不均勻的，發(fā)動機運轉(zhuǎn)是不平穩(wěn) 的。 n飛輪轉(zhuǎn)動慣量越大，越平穩(wěn) n缸數(shù)越多，越平穩(wěn) 23 三、二沖程汽油機工作原理 n工作循環(huán) n第一行程（活塞向上）： 壓縮；進氣（進入曲軸箱） n第二行程（活塞向下）： 燃燒作功；換氣（缸內(nèi)進 氣、排氣）。 n結(jié)構(gòu) n無進、排氣閥（進氣孔、 排氣孔、掃氣

12、孔均由活塞 開、閉）； n活塞頂部為一特殊形狀， 以利換氣。 24 帶掃氣泵的二沖程柴油機 n第一行程 n活塞上行 n掃、換、壓 n第二行程 n活塞下行 n排、掃 n比二沖程汽油機的 經(jīng)濟性好 25 三、二沖程發(fā)動機工作原理 n特點特點 n功率大功率大 理論上為四沖程的理論上為四沖程的2 2倍，實際為倍，實際為1.51.51.61.6倍；倍； n運轉(zhuǎn)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 每兩次行程就有一次作功；每兩次行程就有一次作功； n結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小 無配氣機構(gòu)無配氣機構(gòu) n使用、維修方便使用、維修方便 n燃油經(jīng)濟性差燃油經(jīng)濟性差 換氣時有部分新鮮可燃混合氣隨廢氣被排出換氣時有部分新鮮可燃混合氣隨

13、廢氣被排出 n排氣污染大排氣污染大 n與二沖程汽油機的主要不同之處與二沖程汽油機的主要不同之處 n進入缸內(nèi)的是空氣而不是可燃混合氣，因此可方便地增大進 氣量（如用掃氣泵）。進氣充分、燃油經(jīng)濟性好； n進氣不經(jīng)過曲軸箱； n無火花塞，有噴油系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)較復雜。 26 二沖程發(fā)動機的示功圖 na-c 壓縮 nc-z 燃燒 nz-b 膨脹作功 nb-f 自由排氣 nf-d-h 換氣 nh-a 額外排氣 27 第四節(jié) 發(fā)動機的總體構(gòu)造 n曲柄連桿機構(gòu)：曲柄連桿機構(gòu)：把燃氣作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向把燃氣作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向 工作機械輸出機械能。工作機械輸出機械能。(力力

14、轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)矩；直線運動直線運動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動) n配氣機構(gòu)：配氣機構(gòu)：按要求定時開啟和關(guān)閉進、排氣門，使新鮮可燃混合氣（汽按要求定時開啟和關(guān)閉進、排氣門，使新鮮可燃混合氣（汽 油機）或空氣及時進入氣缸，廢氣及時從氣缸排出。油機）或空氣及時進入氣缸，廢氣及時從氣缸排出。 n燃油系統(tǒng)：燃油系統(tǒng)：把燃油按工況供入氣缸以供燃燒。把燃油按工況供入氣缸以供燃燒。 n進排氣系統(tǒng)：進排氣系統(tǒng)： 把空氣按需供入氣缸，并將把空氣按需供入氣缸，并將 燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。 n點火系：點火系：按照點火次序在規(guī)定時刻產(chǎn)生電火花點燃氣缸中已被壓縮的混按照點火次序在規(guī)定時刻產(chǎn)生電火花點燃氣缸中已被壓縮

15、的混 合氣。合氣。 n冷卻系：冷卻系：把發(fā)動機的部分熱量散發(fā)到大氣中，以保證發(fā)動機正常工作。把發(fā)動機的部分熱量散發(fā)到大氣中，以保證發(fā)動機正常工作。 n潤滑系：潤滑系：減少摩擦阻力以減輕零件的磨損，并有冷卻和清洗磨擦面的作減少摩擦阻力以減輕零件的磨損，并有冷卻和清洗磨擦面的作 用。用。 n起動系：起動系：使靜止的發(fā)動機起動以轉(zhuǎn)入自行轉(zhuǎn)動。使靜止的發(fā)動機起動以轉(zhuǎn)入自行轉(zhuǎn)動。 2個機構(gòu) 個機構(gòu) 6 個系統(tǒng) 個系統(tǒng) 供給系供給系 發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖 曲柄連桿機構(gòu) 配氣機構(gòu) 供給系 供給系 供給系 冷卻系 潤滑系 點火系 起動系 38 第五節(jié) 主要性能指標與特性 表征發(fā)動機性能特點、評價發(fā)動機性能、促進發(fā)

16、動機結(jié)構(gòu)改進和創(chuàng)新 n動力性指標：有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、平均有效壓力 n經(jīng)濟性指標：有效熱效率、有效燃油消耗率 n強化指標：升功率、強化系數(shù) n緊湊性指標：比容積、比質(zhì)量 n環(huán)境指標： n可靠性指標： n耐久性指標： n工藝性指標： 39 第五節(jié) 主要性能指標與特性 n發(fā)動機的速度特性 nPe、Te和be隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速n的變化關(guān)系 n發(fā)動機外特性 節(jié)氣門全開時的轉(zhuǎn)速特性 n發(fā)動機部分特性 節(jié)氣門部分開啟時的轉(zhuǎn)速特性 Pe Tee be n 發(fā)動機外特性曲線發(fā)動機外特性曲線 40 發(fā)動機工況（工作狀況） n發(fā)動機工況用負荷表示 n負荷 發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下可能發(fā)出的最 大功率之比

17、，用百分數(shù)表示 n同一轉(zhuǎn)速下，節(jié)氣門開度越大，負荷越大。但二者不 成比例。 工況工況a 負荷負荷=0/45=0 工況工況b 負荷負荷=20/45=44.4% 工況工況c 負荷負荷=32/45=71.1% 工況工況d 負荷負荷=45/45=100% Pe n d c b a 45 32 20 0 (kw)節(jié)氣門全開節(jié)氣門全開 節(jié)氣門部分開啟節(jié)氣門部分開啟 節(jié)氣門部分開啟節(jié)氣門部分開啟 注意：負荷與功率的概念不可混淆；注意：負荷與功率的概念不可混淆； 負荷與載荷的概念不可混淆。負荷與載荷的概念不可混淆。 41 第六節(jié) 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編 制規(guī)則（GB/T 725-2008） n內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱均

18、按所采用的燃料命名 如：汽油機、柴油機、雙燃料發(fā)動機。 n內(nèi)燃機型號由以下四部分組成 n第一部分：第一部分：制造商代號或系列符號，由制造廠根據(jù) 需要選擇相應13位字母表示。 n第二部分：第二部分：由氣缸數(shù)、氣缸布置型式符號、沖程型 式符號、缸徑符號組成。 n第三部分：第三部分：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。 n第四部分：第四部分：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進等原因 需要區(qū)分時，由制造廠選用適當符號表示。第三部 分與第四部分可用“-”分隔。 42 型號的表示方法 缸數(shù)符號缸數(shù)符號 制造商代號制造商代號 或系列代號或系列代號 沖程型式符沖程型式符 號號 缸徑或缸徑缸徑或缸徑/行程符號行程符號

19、（宜可用發(fā)動機排量或功率）（宜可用發(fā)動機排量或功率） 氣缸布置形式符號氣缸布置形式符號 結(jié)構(gòu)特征符號結(jié)構(gòu)特征符號 用途特征符號用途特征符號 區(qū)分符號區(qū)分符號 無符號無符號多缸多缸 直列及單缸臥式直列及單缸臥式 V V V V形形 P P 平臥形平臥形 H H H H形形 X X X X形形 無符號無符號冷卻液冷卻冷卻液冷卻 F F 風冷風冷 N N 凝氣冷卻凝氣冷卻 S S 十字頭式十字頭式 D Dz z可倒轉(zhuǎn)可倒轉(zhuǎn) Z Z 增壓增壓 Z ZL L增壓中冷增壓中冷 無符號無符號通用型及固定動力通用型及固定動力 T T 拖拉機拖拉機 M M 摩托車摩托車 G G 工程機械工程機械 Q Q 車用車

20、用 J J 鐵路機車鐵路機車 D D 發(fā)電機組發(fā)電機組 C C 船用主機，右機基本型船用主機，右機基本型 CZCZ船用主機，左機基本型船用主機，左機基本型 Y Y 農(nóng)用運輸車農(nóng)用運輸車 L L 林業(yè)機械林業(yè)機械 E E表示二沖程，表示二沖程， 四沖程不標符號四沖程不標符號 單位由制單位由制 造商自定造商自定 第一部分第一部分第二部分第二部分第三部分第三部分第四部分第四部分 燃料符號燃料符號 / 無符號無符號柴油柴油 P P 汽油汽油 T T 天然氣（煤層氣）天然氣（煤層氣） CNG CNG 壓縮天然氣壓縮天然氣 LNG LNG 液化天然氣液化天然氣 LPG LPG 液化石油氣液化石油氣 Z Z 沼氣沼氣 W W 煤礦瓦斯煤礦瓦斯 M M 煤氣煤氣 S S 柴油柴油/ /天然氣雙燃料天然氣雙燃料 SCZ SCZ 柴油柴油/ /沼氣雙燃料沼氣雙燃料 M M 甲醇甲醇 E E 乙醇乙醇 DME DME 二甲醇二甲醇 FME FME 生物柴油生物柴油 43 型號編制舉例 n