第一章 發(fā)動機工作原理

1、第一章第一章 發(fā)動機的基本知識和發(fā)動機的基本知識和 工作原理工作原理 學(xué)習(xí)本章之前，你應(yīng)該掌握機械制圖、學(xué)習(xí)本章之前，你應(yīng)該掌握機械制圖、機械基礎(chǔ)的基本知識。機械基礎(chǔ)的基本知識。學(xué)習(xí)準備學(xué)習(xí)準備:課程導(dǎo)入： 在你乘坐汽車的時候，你是否有過這樣的問題：發(fā)動在你乘坐汽車的時候，你是否有過這樣的問題：發(fā)動機是汽車的心臟，它如何提供動力的呢？為什么油箱中機是汽車的心臟，它如何提供動力的呢？為什么油箱中的燃油和大氣中的空氣混合燃燒就能產(chǎn)生了動力？燃油的燃油和大氣中的空氣混合燃燒就能產(chǎn)生了動力？燃油和空氣又是怎樣進入氣缸的呢？發(fā)動機能夠正常工作需和空氣又是怎樣進入氣缸的呢？發(fā)動機能夠正常工作需要哪些機構(gòu)呢

2、？學(xué)習(xí)完本章之后，你能夠找到上述問題要哪些機構(gòu)呢？學(xué)習(xí)完本章之后，你能夠找到上述問題的答案。的答案。本章的主要教學(xué)內(nèi)容：本章的主要教學(xué)內(nèi)容：1-1 1-1 發(fā)動機的定義及類型發(fā)動機的定義及類型1-2 1-2 四沖程發(fā)動機的工作原理四沖程發(fā)動機的工作原理1-3 1-3 二沖程發(fā)動機的工作原理二沖程發(fā)動機的工作原理1-4 1-4 發(fā)動機的總體構(gòu)造發(fā)動機的總體構(gòu)造 1-5 1-5 發(fā)動機的主要性能指標發(fā)動機的主要性能指標1-6 1-6 內(nèi)燃機名稱和型號的編制規(guī)則內(nèi)燃機名稱和型號的編制規(guī)則學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 目目 標標n掌握汽車發(fā)動機的類型、總體構(gòu)造和基本掌握汽車發(fā)動機的類型、總體構(gòu)造和基本工作原理；工作原理

3、； n理解熟知發(fā)動機基本術(shù)語、主要技術(shù)參數(shù)理解熟知發(fā)動機基本術(shù)語、主要技術(shù)參數(shù)和國產(chǎn)發(fā)動機的編號規(guī)則；和國產(chǎn)發(fā)動機的編號規(guī)則； n掌握發(fā)動機主要性能指標的定義和作用。掌握發(fā)動機主要性能指標的定義和作用。 1-1 發(fā)動機的定義及分類發(fā)動機的定義及分類 一、一、發(fā)動機定義：發(fā)動機定義： 將某一種形式的能量（熱能、電能、化學(xué)將某一種形式的能量（熱能、電能、化學(xué)能、太陽能等）轉(zhuǎn)變成能、太陽能等）轉(zhuǎn)變成 機械能機械能 的機器。的機器。 熱力發(fā)動機：熱力發(fā)動機：將熱能轉(zhuǎn)變成械能的發(fā)動將熱能轉(zhuǎn)變成械能的發(fā)動機。機。返回返回 外燃外燃機：機：燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的燃料在機器外部燃燒，產(chǎn)生的 熱能輸入到機器

4、內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機械能輸出熱能輸入到機器內(nèi)部并轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如的熱力發(fā)動機。如蒸汽機。蒸汽機。 內(nèi)燃內(nèi)燃機：機：液體或氣體燃料和空氣混合后直液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再將熱接輸入機器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再將熱能轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。能轉(zhuǎn)變成機械能輸出的熱力發(fā)動機。如活塞式如活塞式內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機、燃氣輪機等。內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機、燃氣輪機等。性能比較性能比較： 1 外燃外燃機機體積大，重量重，熱效率低；體積大，重量重，熱效率低； 2 內(nèi)燃機內(nèi)燃機熱效率高，體積小，重量輕，便熱效率高，體積小，重量輕，便于移動，起動性能好于移動，起動

5、性能好; 燃氣輪機燃氣輪機功率大，轉(zhuǎn)速高，功率大，轉(zhuǎn)速高， 質(zhì)量?。]質(zhì)量小（沒有往復(fù)運動件，單位功率質(zhì)量小），轉(zhuǎn)矩特有往復(fù)運動件，單位功率質(zhì)量?。D(zhuǎn)矩特性好（減少性好（減少 變速器擋數(shù)），燃料適應(yīng)性好，變速器擋數(shù)），燃料適應(yīng)性好，起動性好，但耗油量、噪聲和制造成本均較起動性好，但耗油量、噪聲和制造成本均較高，適用于坦克發(fā)動機高，適用于坦克發(fā)動機二二 發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類 熱熱 力力 機：機：將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)變成機械能的發(fā)動機 電電 力力 機機發(fā)動機發(fā)動機 水水 力力 機機 風(fēng)風(fēng) 力力 機機 太陽能機太陽能機 原子能機原子能機 熱力機又可分為：熱力機又可分為： 往復(fù)式：

6、柴油機往復(fù)式：柴油機 活塞式活塞式 汽油機汽油機 內(nèi)燃機內(nèi)燃機 多燃料多燃料 轉(zhuǎn)子式轉(zhuǎn)子式 燃氣輪機（渦輪式）燃氣輪機（渦輪式） 外燃機外燃機 現(xiàn)代汽車大多使用現(xiàn)代汽車大多使用往復(fù)往復(fù) 活塞式活塞式 內(nèi)燃機。內(nèi)燃機。它將燃料它將燃料在發(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。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。1 按按使用燃料使用燃料分：汽油機、柴油機和多燃料機等。分：汽油機、柴油機和多燃料機等。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機分類往復(fù)活塞式內(nèi)燃機分類2 按按工作循環(huán)工作循環(huán)分：四沖程發(fā)動機、二沖程發(fā)動機。分：四沖程發(fā)動機、二沖程發(fā)動機。3 按按冷卻方式冷卻方式分：水冷式、風(fēng)冷式分：水

7、冷式、風(fēng)冷式按按氣門裝置位置氣門裝置位置/ /數(shù)量數(shù)量分：分： 側(cè)置式、頂置式側(cè)置式、頂置式/雙氣門、多氣門雙氣門、多氣門5 按凸輪軸位置按凸輪軸位置/數(shù)量來分數(shù)量來分n下置、中置和頂置下置、中置和頂置n 單、雙凸輪軸單、雙凸輪軸5 按按氣缸數(shù)氣缸數(shù)分：單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機。分：單缸發(fā)動機、多缸發(fā)動機。6 按按氣缸排列氣缸排列分分 直列式直列式L、V型、型、W型、對置式發(fā)動機等。型、對置式發(fā)動機等。直列式、直列式、V型、對置式、型、對置式、W型型直列式直列式-氣缸氣缸V 型機型機 -氣缸氣缸W型發(fā)動機 按燃油噴射方式分為 1、化油器式汽油機：、化油器式汽油機：汽油和空氣在化油器內(nèi)混合成可燃混

8、合汽油和空氣在化油器內(nèi)混合成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而氣，再輸入發(fā)動機氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功作功傳統(tǒng)式。傳統(tǒng)式。 2、汽油噴射式汽油機：、汽油噴射式汽油機： （1）進氣管內(nèi)噴射（進氣管內(nèi)噴射（EFI）：）： 將汽油噴射入進氣管內(nèi)，同空氣混合將汽油噴射入進氣管內(nèi)，同空氣混合成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒成可燃混合氣，再輸入發(fā)動機氣缸并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功發(fā)熱而作功（現(xiàn)代轎車電控汽油噴射式汽油機）。（現(xiàn)代轎車電控汽油噴射式汽油機）。（2）氣缸內(nèi)直接噴射（氣缸內(nèi)直接噴射

9、（FDI、FSI）：）：將汽油直接噴射入氣缸內(nèi)同將汽油直接噴射入氣缸內(nèi)同空氣混合成可燃混合氣并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功空氣混合成可燃混合氣并加以壓縮，然后用電火花使之點火燃燒發(fā)熱而作功 1、按所用的燃料分：（按所用的燃料分：（1）液體燃料發(fā)動機；汽油機（）液體燃料發(fā)動機；汽油機（gasoline engine）；）； 柴油機（柴油機（diesel engine）。）。 （2）氣體燃料發(fā)動機：壓縮天然氣發(fā)動機）氣體燃料發(fā)動機：壓縮天然氣發(fā)動機CNG）；）； 液化石油氣發(fā)動機（液化石油氣發(fā)動機（LPG）。）。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機往復(fù)活塞式內(nèi)燃機-分類小結(jié)分類小結(jié): : 2、按發(fā)火方

10、式分：（、按發(fā)火方式分：（1）點燃式發(fā)動機（如汽油機、氣體燃料發(fā)動機）；）點燃式發(fā)動機（如汽油機、氣體燃料發(fā)動機）； （2）壓燃式發(fā)動機（如柴油機）。）壓燃式發(fā)動機（如柴油機）。 3、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分：（、按工作循環(huán)的沖程數(shù)分：（1）四沖程發(fā)動機；）四沖程發(fā)動機； （2）二沖程發(fā)動機。）二沖程發(fā)動機。 4、按冷卻方式分：、按冷卻方式分： （1）水冷發(fā)動機；（）水冷發(fā)動機；（2）風(fēng)冷發(fā)動機。）風(fēng)冷發(fā)動機。 5、按進氣方式分：、按進氣方式分： （1）自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）；）自然吸氣式發(fā)動機（非增壓式發(fā)動機）； （2）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）。）強制吸氣式（增壓式發(fā)動機）。 6、

11、按氣缸數(shù)分：、按氣缸數(shù)分： （1）單缸發(fā)動機）單缸發(fā)動機 ； （2）多缸發(fā)動機。）多缸發(fā)動機。 7、按氣缸排列方式分：（、按氣缸排列方式分：（1）單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機）單列發(fā)動機：直立式發(fā)動機、平臥式發(fā)動機 （2）雙列發(fā)動機：）雙列發(fā)動機： V型發(fā)動機、水平對置式發(fā)動機型發(fā)動機、水平對置式發(fā)動機8、按氣門數(shù)量分、按氣門數(shù)量分: (1)雙氣門雙氣門 (2) 多氣門多氣門: 3 4 5 活塞式內(nèi)燃機：活塞式內(nèi)燃機： 按活塞運動方式分：按活塞運動方式分： 1 1、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機 2 2、轉(zhuǎn)子活塞式內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子活塞式內(nèi)燃機 三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機（簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）于

12、三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機（簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）于19581958年由德國年由德國F.F.汪克爾發(fā)汪克爾發(fā)明，關(guān)鍵技術(shù)是明，關(guān)鍵技術(shù)是19541954年年F.F.汪克爾提出的氣密封系統(tǒng)，汪克爾提出的氣密封系統(tǒng)，19641964年德國年德國NSUNSU公司將公司將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上，轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在轎車上，19671967年日本東洋工業(yè)公司成批生產(chǎn)，至今。年日本東洋工業(yè)公司成批生產(chǎn)，至今。 比較：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)活塞式發(fā)動機相比，優(yōu)點是體積小，重量輕，比較：轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)活塞式發(fā)動機相比，優(yōu)點是體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，升功率大，現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃油消耗率水平接近往復(fù)活塞式發(fā)動機，轉(zhuǎn)速高，升功率大，現(xiàn)代轉(zhuǎn)子

13、發(fā)動機燃油消耗率水平接近往復(fù)活塞式發(fā)動機，但耐久性、可靠性等較差，制造成本較高。但耐久性、可靠性等較差，制造成本較高。課外知識轉(zhuǎn)子發(fā)動機工作原理動畫圖轉(zhuǎn)子發(fā)動機工作原理動畫圖 1 1 四沖程汽油機、柴油機的工作原理？（重點四沖程汽油機、柴油機的工作原理？（重點內(nèi)容）內(nèi)容） 2 2 四沖程汽油機和柴油機工作原理的不同？四沖程汽油機和柴油機工作原理的不同？（本節(jié)難點內(nèi)容）（本節(jié)難點內(nèi)容） 1-2 四沖程發(fā)動機工作原理四沖程發(fā)動機工作原理本節(jié)內(nèi)容及要求學(xué)習(xí)本節(jié)之后，你應(yīng)該掌握：學(xué)習(xí)本節(jié)之后，你應(yīng)該掌握： 1 1 發(fā)動機的基本術(shù)語及準確含義？（本節(jié)重點內(nèi)容）發(fā)動機的基本術(shù)語及準確含義？（本節(jié)重點內(nèi)容）

14、 2 2 什么是發(fā)動機排量？它是劃分轎車等級的指標。什么是發(fā)動機排量？它是劃分轎車等級的指標。 3 3 壓縮比的概念？汽油機、柴油機的壓縮比的范圍？壓縮比的概念？汽油機、柴油機的壓縮比的范圍？（本節(jié)難點內(nèi)容）（本節(jié)難點內(nèi)容） 1-2 四沖程發(fā)動機工作原理四沖程發(fā)動機工作原理一、發(fā)動機基本術(shù)語一、發(fā)動機基本術(shù)語發(fā)動機基本術(shù)語發(fā)動機基本術(shù)語上止點上止點 下止點下止點 活塞行程活塞行程(S) (S) 曲柄半徑曲柄半徑(R) (R) 氣缸工作容積氣缸工作容積(V(Vh h) ) 燃燒室容積燃燒室容積(V(Vc c) ) 氣缸總?cè)莘e氣缸總?cè)莘e(V(Va a) ) 壓縮比壓縮比發(fā)動機排量發(fā)動機排量工作循環(huán)

15、工作循環(huán)1-2 四沖程發(fā)動機工作原理四沖程發(fā)動機工作原理汽油機橫剖視圖1-2 四沖程發(fā)動機工作原理四沖程發(fā)動機工作原理1-2 四沖程發(fā)動機工作原理四沖程發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理示意圖ENGINE.SWF視頻動動態(tài)態(tài)演演示示 1-2 四沖程發(fā)動機工作原理四沖程發(fā)動機工作原理1 上止點：上止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處?；钊x曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處。2 下止點：下止點：活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處活塞離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處3 活塞行程活塞行程S: 上、下兩止點間的距離上、下兩止點間的距離(mm)，4 4 曲柄半徑曲柄半徑R R ：連桿與曲軸連接中心至曲連桿與曲軸連接中心至曲軸旋轉(zhuǎn)中心的距離。軸旋轉(zhuǎn)中心的

16、距離。曲曲軸軸實實物物圖圖 曲柄中心曲柄中心（曲柄軸頸）（曲柄軸頸）曲軸旋轉(zhuǎn)中心曲軸旋轉(zhuǎn)中心 （主軸頸）（主軸頸）平衡重平衡重5 5 氣缸工作容積（氣缸工作容積（V Vh h）：）：Vh= D2S 10-6/4 （L）D氣缸直徑（氣缸直徑（mm）S活塞行程（活塞行程（mm ）S發(fā)動機工作容積發(fā)動機工作容積（發(fā)動機排量發(fā)動機排量）VL發(fā)動機所有氣缸工作容積之和。發(fā)動機所有氣缸工作容積之和。 VL = V h i7 7 燃燒室容積（燃燒室容積（VcVc）：）：8 8 氣缸總?cè)莘e（氣缸總?cè)莘e（VaVa）：）：活塞在下止點時，活塞活塞在下止點時，活塞頂上面的空間容積。頂上面的空間容積。9 9 壓縮比壓

17、縮比(): (): 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值。氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值。VcVhVcVcVhVcVa1=Va/Vc壓縮比壓縮比與發(fā)動機性能緊密相關(guān)與發(fā)動機性能緊密相關(guān)汽油機壓縮比的制約因素汽油機壓縮比的制約因素： 壓縮比越高，壓縮終了時氣缸內(nèi)的壓縮比越高，壓縮終了時氣缸內(nèi)的T、P就就越高，同時膨脹做功越充分，發(fā)動機的熱效越高，同時膨脹做功越充分，發(fā)動機的熱效率愈高，經(jīng)濟性愈好。率愈高，經(jīng)濟性愈好。一般情況下汽油機壓縮比為：一般情況下汽油機壓縮比為：713 柴油機壓縮比為：柴油機壓縮比為：17-24 爆震爆震 表面點火表面點火 NOX增加增加10 10 工作循環(huán)：工作循環(huán)： 對于往復(fù)活塞

18、式發(fā)動機，每進行一次能對于往復(fù)活塞式發(fā)動機，每進行一次能量轉(zhuǎn)換，均要經(jīng)過量轉(zhuǎn)換，均要經(jīng)過進氣、壓縮、作功、進氣、壓縮、作功、排氣排氣四個過程。這種周而復(fù)始的連續(xù)過程，四個過程。這種周而復(fù)始的連續(xù)過程，稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。 返返 回回n工作循環(huán)：工作循環(huán)：對于往復(fù)活塞式發(fā)動機，每進行一次能量轉(zhuǎn)對于往復(fù)活塞式發(fā)動機，每進行一次能量轉(zhuǎn)換，均要經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。這種換，均要經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個過程。這種周而復(fù)始的連續(xù)過程周而復(fù)始的連續(xù)過程n氣缸工作容積氣缸工作容積（VhVh）：活塞從上止點到下止點）：活塞從上止點到下止點 所讓出的空間的容積（

19、所讓出的空間的容積（L L）；）；n發(fā)動機排量發(fā)動機排量（VlVl） 發(fā)動機所有氣缸工作容積發(fā)動機所有氣缸工作容積 之和，也叫發(fā)動機的排量之和，也叫發(fā)動機的排量n壓縮比壓縮比（）：）： 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值 發(fā)動機基本術(shù)語發(fā)動機基本術(shù)語-小結(jié)小結(jié) 1-2 四沖程發(fā)動機工作原四沖程發(fā)動機工作原理理 二、二、 四沖程四沖程發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理 四沖程發(fā)動機：四沖程發(fā)動機：活塞往復(fù)四個行程完成活塞往復(fù)四個行程完成一個循環(huán)的發(fā)動機。一個循環(huán)的發(fā)動機。1 1、進氣行程、進氣行程2 2、壓縮行程、壓縮行程3 3、作功行程、作功行程4 4、排氣行程、排氣行程單缸四

20、沖程汽油機的工作過程單缸四沖程汽油機的工作過程視頻1視頻2一一 四沖程汽油發(fā)動機四沖程汽油發(fā)動機工作原理工作原理1.1.進氣行程進氣行程. .壓縮行程壓縮行程. .作功行程作功行程4.4.排氣行程排氣行程每一行程工作的具體分析如下每一行程工作的具體分析如下 1 1 進氣行程進氣行程0-1800-1800 0 CACA排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉進氣門開啟進氣門開啟活塞溫度溫度370440 K， 壓力壓力7590 kPa大氣壓力線大氣壓力線PVra示功圖示功圖上止點上止點下止點下止點示功圖：表示活塞在不同位置示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。2 壓縮行程壓

21、縮行程 ( 18003600 CA )進氣門關(guān)閉進氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞壓縮比：=Va/VcPVra示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點上止點下止點下止點溫度600800K， 壓力6001200 kPa3 作功行程作功行程 (36005400CA)進氣門關(guān)閉進氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞PVra示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點上止點下止點下止點瞬時最高：溫度22002800 K， 壓力35MPa作功終了：溫度15001700 K， 壓力300500 kPa 4 排氣行程排氣行程 (54007200CA)進氣門關(guān)閉進氣門關(guān)閉排氣門打開排氣門打開活塞PVr示示 功圖功圖大氣壓力線

22、大氣壓力線cZb上止點下止點溫度溫度9001200 K 9001200 K 壓壓力力105125 kPa105125 kPa殘余廢氣殘余廢氣視頻視頻3示功圖動畫示功圖動畫 4工作循環(huán)動畫工作循環(huán)動畫看視頻四沖程汽油機工作狀態(tài)四沖程汽油機工作狀態(tài) 狀狀態(tài)態(tài)行程行程溫度溫度(K)(K)壓力壓力進氣行程進氣行程37044037044075-90 kPa75-90 kPa壓縮行程壓縮行程600700600700600-1200 kPa600-1200 kPa作功行程作功行程22002800(22002800(瞬時最高瞬時最高) )15001700(15001700(作功終了作功終了) )35MPa (

23、35MPa (瞬時最高瞬時最高) )300500 kPa(300500 kPa(作功終了作功終了) )排氣行程排氣行程900-1200900-1200105-125 kPa105-125 kPa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二、四沖程柴油機的工作原理二、四沖程柴油機的工作原理柴油機工作時各行程狀態(tài)參數(shù)柴油機工作時各行程狀態(tài)參數(shù) 狀狀態(tài)態(tài)行程行程溫度溫度(K)(K)壓力壓力進氣行程進氣行程300370300370800900 kPa800900 kPa壓縮行程壓縮行程7001000700100035MPa35MPa作功行程作功行程

24、2000250020002500( (瞬時最高瞬時最高) )15001700(15001700(作功終了作功終了) )6 69MPa (9MPa (瞬時最高瞬時最高) )300500 kPa (300500 kPa (作功終了作功終了) )排氣行程排氣行程80010008001000105125 kPa105125 kPa上上上上上上 作用作用曲曲 軸軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 角角活活塞塞進氣進氣門門排排氣氣門門壓力壓力Mpa溫度溫度K 進氣進氣 沖程沖程 吸入新鮮吸入新鮮混合氣混合氣0-180 開開關(guān)關(guān)0.075-0.09(0.08-0.095)370-440(300-370) 壓縮沖壓縮沖程程提高燃燒提高燃

25、燒速度速度180-360 關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)0.6-1.2(3.05.0)600-700(700-1000)作功作功 沖程沖程燃燒作功燃燒作功360-540 關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)Max 3-5(6-9)Max2200-2800(2000-2500)排氣排氣 沖程沖程排出廢氣排出廢氣540-720 關(guān)關(guān)開開0.105-0.115900-1200(800-1000)圖表圖表汽、柴油機各行程狀態(tài)參數(shù)汽、柴油機各行程狀態(tài)參數(shù)思思 考考 一一 四沖程汽油機和柴四沖程汽油機和柴油機的工作原理有什油機的工作原理有什么區(qū)別呢？么區(qū)別呢？每個工作循環(huán)中曲軸都轉(zhuǎn)兩周，每一行程曲每個工作循環(huán)中曲軸都轉(zhuǎn)兩周，每一行程曲軸都轉(zhuǎn)半周。軸都轉(zhuǎn)半

26、周。2 2 四個沖程中，只有作功沖程產(chǎn)生動力，其余四個沖程中，只有作功沖程產(chǎn)生動力，其余三個沖程消耗能量。三個沖程消耗能量。3 3 必須用外力起動。必須用外力起動。4 4 工作循環(huán)基本內(nèi)容相似，主要機件的運動相工作循環(huán)基本內(nèi)容相似，主要機件的運動相同，結(jié)構(gòu)基本相同。同，結(jié)構(gòu)基本相同。相同點：相同點：1 1、著火方式不同：、著火方式不同：汽油機是點燃式，柴汽油機是點燃式，柴油機是壓燃式。油機是壓燃式。 故汽油機故汽油機有點火系，柴油機則無點火系有點火系，柴油機則無點火系2 2、可燃混合氣形成方式不同：、可燃混合氣形成方式不同： 汽油機是氣缸外部均勻混合（傳統(tǒng)化油器式和現(xiàn)汽油機是氣缸外部均勻混合（

27、傳統(tǒng)化油器式和現(xiàn)代轎車進氣管內(nèi)電控汽油噴射式），柴油機是氣缸內(nèi)代轎車進氣管內(nèi)電控汽油噴射式），柴油機是氣缸內(nèi)部燃燒室內(nèi)不均勻混合（蒸發(fā)性差、混合氣形成時間部燃燒室內(nèi)不均勻混合（蒸發(fā)性差、混合氣形成時間的短）。（的短）。（故化油器汽油機無噴油器，柴油機則必須安裝噴油器）故化油器汽油機無噴油器，柴油機則必須安裝噴油器）不同點不同點 3 3、發(fā)動機功率調(diào)節(jié)方式不同：、發(fā)動機功率調(diào)節(jié)方式不同： 汽油機是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的大小改變可燃混合汽油機是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度的大小改變可燃混合氣的數(shù)量而改變發(fā)動機功率的大小，氣的數(shù)量而改變發(fā)動機功率的大小，屬屬“量量”的調(diào)節(jié)；的調(diào)節(jié)；柴油機是通過改變噴油泵每循環(huán)的

28、供油量即改變每循環(huán)柴油機是通過改變噴油泵每循環(huán)的供油量即改變每循環(huán)噴入氣缸內(nèi)的燃油量，從而改變可燃混合氣的濃度而改噴入氣缸內(nèi)的燃油量，從而改變可燃混合氣的濃度而改變發(fā)動機功率的大小，變發(fā)動機功率的大小，屬屬“質(zhì)質(zhì)”的調(diào)節(jié)。的調(diào)節(jié)。4、壓縮比不同：、壓縮比不同： 柴油機遠遠大于汽油機，故柴油機的經(jīng)濟性高柴油機遠遠大于汽油機，故柴油機的經(jīng)濟性高于汽油機（約于汽油機（約30%），排放低（約），排放低（約45%）。）。 （一）二沖程發(fā)動機的工作循環(huán)（一）二沖程發(fā)動機的工作循環(huán): : 活塞在兩個行程內(nèi)（即曲軸旋轉(zhuǎn)一活塞在兩個行程內(nèi)（即曲軸旋轉(zhuǎn)一周）完成一個工作循環(huán)。周）完成一個工作循環(huán)。（二）二）二沖程

29、汽油機的結(jié)構(gòu)特點二沖程汽油機的結(jié)構(gòu)特點： 二沖程汽油機采用曲軸箱掃氣，無進二沖程汽油機采用曲軸箱掃氣，無進排氣門，曲軸箱是密封的，氣缸壁上開排氣門，曲軸箱是密封的，氣缸壁上開有矩形有矩形進氣口、排氣口和掃氣口進氣口、排氣口和掃氣口。13 二沖程發(fā)動機工作二沖程發(fā)動機工作原理原理壓壓 縮縮進 氣燃 燒排 氣排氣孔排氣孔進氣孔進氣孔掃氣孔掃氣孔視頻3示意圖示意圖（三）二沖程汽油機的工作循環(huán)：（三）二沖程汽油機的工作循環(huán)：1、第一行程：、第一行程： 活塞自下止點開始向上止點移動，活塞自下止點開始向上止點移動，曲軸箱內(nèi)在上一行程中被預(yù)壓縮的新鮮曲軸箱內(nèi)在上一行程中被預(yù)壓縮的新鮮可燃混合氣自氣缸壁上的掃

30、氣口繼續(xù)向可燃混合氣自氣缸壁上的掃氣口繼續(xù)向氣缸內(nèi)掃氣，活塞頂將掃氣口關(guān)閉后，氣缸內(nèi)掃氣，活塞頂將掃氣口關(guān)閉后，由于排氣口仍未關(guān)閉，氣缸內(nèi)的新鮮可由于排氣口仍未關(guān)閉，氣缸內(nèi)的新鮮可燃混合氣被活塞強行從排氣口擠出，此燃混合氣被活塞強行從排氣口擠出，此謂燃料的過后排氣損失，不可避免；由謂燃料的過后排氣損失，不可避免；由于掃氣過程中或多或少有新氣與廢氣的于掃氣過程中或多或少有新氣與廢氣的混合，存在燃料的掃氣損失，因此，二混合，存在燃料的掃氣損失，因此，二沖程汽油機的燃油消耗率遠較四沖程汽沖程汽油機的燃油消耗率遠較四沖程汽油機的高，油機的高，HC排放嚴重。排放嚴重。（1）第一行程）第一行程（掃氣口關(guān)閉

31、）（掃氣口關(guān)閉） 排氣口關(guān)閉后，氣缸內(nèi)才開排氣口關(guān)閉后，氣缸內(nèi)才開始真正的壓縮，活塞上移到接近始真正的壓縮，活塞上移到接近上止點時，火花塞點火，點燃被上止點時，火花塞點火，點燃被壓縮的可燃混合氣。壓縮的可燃混合氣。 掃氣口關(guān)閉后，隨著活塞的掃氣口關(guān)閉后，隨著活塞的上移，曲軸箱內(nèi)形成一定真空，上移，曲軸箱內(nèi)形成一定真空，當活塞底端打開氣缸壁上的進氣當活塞底端打開氣缸壁上的進氣口，曲軸箱內(nèi)開始進氣，直至活口，曲軸箱內(nèi)開始進氣，直至活塞運動到上止點，此時，進氣口塞運動到上止點，此時，進氣口應(yīng)全開，曲軸箱容積最大。應(yīng)全開，曲軸箱容積最大。（2）第一行程（進氣）第一行程（進氣口開啟）口開啟）（3）第二行

32、程（燃燒膨脹作功）第二行程（燃燒膨脹作功）（4）第二行程）第二行程（排氣口、掃氣口開啟）（排氣口、掃氣口開啟） 著火后，高溫、高壓燃氣膨脹迫使活塞著火后，高溫、高壓燃氣膨脹迫使活塞從上止點向下止點移動從上止點向下止點移動，進氣口，進氣口逐漸關(guān)閉，逐漸關(guān)閉，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始被預(yù)壓縮曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始被預(yù)壓縮。2、第二行程、第二行程： 當活塞頂打開排氣口時，缸內(nèi)壓力仍有當活塞頂打開排氣口時，缸內(nèi)壓力仍有0.30.6MPa，故大部分廢氣以音故大部分廢氣以音速從缸內(nèi)排出，當活塞頂打開掃氣口時，缸內(nèi)壓力已降低到低于曲軸箱內(nèi)壓速從缸內(nèi)排出，當活塞頂打開掃氣口時，缸內(nèi)壓力已降低到低于曲軸箱內(nèi)壓

33、力，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始掃入氣缸，并向排氣口驅(qū)除剩余廢氣。活塞力，曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣開始掃入氣缸，并向排氣口驅(qū)除剩余廢氣?；钊竭_下止點時，排氣口和掃氣口應(yīng)全開，曲軸箱容積最小。到達下止點時，排氣口和掃氣口應(yīng)全開，曲軸箱容積最小。思思 考考 二二 ？二沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機相比，有何不同點？理論上它的功率應(yīng)等于四理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動機的二倍。實際沖程發(fā)動機的二倍。實際上由于汽缸排量利用率低，上由于汽缸排量利用率低，約為約為1.51.6倍。倍。故二沖程故二沖程機升功率高。機升功率高。由于換氣損失，由于換氣損失，經(jīng)濟性低經(jīng)濟性低于四沖程機。于四沖程機。由于作功頻率較大，二沖由于作

34、功頻率較大，二沖程發(fā)動機的程發(fā)動機的運轉(zhuǎn)比較均勻運轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。平穩(wěn)。構(gòu)造簡單，質(zhì)量較小。構(gòu)造簡單，質(zhì)量較小。易受磨損和經(jīng)常需要修理易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動部件數(shù)量較少。的運動部件數(shù)量較少。14 發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)1 1 發(fā)動機由哪些部件組成發(fā)動機由哪些部件組成? (? (本節(jié)重點內(nèi)容本節(jié)重點內(nèi)容) ) 2 2 各個組成的功用是什么？各個組成的功用是什么？ 3 3 汽油機和柴油機在構(gòu)造上有哪些不同？汽油機和柴油機在構(gòu)造上有哪些不同？ 學(xué)習(xí)本節(jié)之后，你應(yīng)該掌握：返回返回桑塔納發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖桑塔納發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖奧迪奧迪 2.0 FSI 2.0 FSI 奧迪奧迪 V6 V6

35、東風(fēng)柴油發(fā)動機外觀圖東風(fēng)柴油發(fā)動機外觀圖兩大機構(gòu)兩大機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)供給系供給系點火系點火系冷卻系冷卻系潤滑系潤滑系起動系起動系發(fā)動機的總體構(gòu)造發(fā)動機的總體構(gòu)造1.曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) n作用：作用： 將燃料燃燒時產(chǎn)生的將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃哭D(zhuǎn)變?yōu)榛钊钊鶑?fù)運動的復(fù)運動的機械能機械能，再通過連桿將活塞往復(fù)運，再通過連桿將活塞往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力對外輸出動力。n組成：組成：n 由機體組由機體組( (氣缸體和曲軸箱組氣缸體和曲軸箱組) ) 、活塞連桿活塞連桿組、曲軸飛輪組組、曲軸飛輪組組成組成

36、機體組機體組活塞連桿組、曲軸飛輪組活塞連桿組、曲軸飛輪組看圖片2.配氣機構(gòu) n作用作用：使可燃混合氣及時充入氣缸并及時使可燃混合氣及時充入氣缸并及時從氣缸中排出廢氣。從氣缸中排出廢氣。n組成組成：它由進氣門、排氣門、挺桿、推桿、：它由進氣門、排氣門、挺桿、推桿、搖臂、凸輪軸、正時齒輪等組成搖臂、凸輪軸、正時齒輪等組成 圖片3.冷卻系 作用作用：把受熱零件的熱量散到大氣中去，以把受熱零件的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動機正常工作。保證發(fā)動機正常工作。 組成：組成：它由水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管、它由水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管、水套等組成。水套等組成。 4.潤滑系 n作用：作用： 潤滑、冷卻、清洗、

37、密封等。潤滑、冷卻、清洗、密封等。n組成：組成： 由機油泵、濾清器、限壓閥、油道等組成。由機油泵、濾清器、限壓閥、油道等組成。 圖片5.5.燃料供給系燃料供給系 汽油機汽油機 作用：作用：按需要向氣缸內(nèi)供應(yīng)已配制好的可燃混合氣，燃燒后排出廢氣。 組成：組成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、進、排氣管、濾清器等組成。 直噴式由燃油箱、電動汽油泵、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器、進、排氣管、濾清器等組成。 圖片 作用作用： 向氣缸內(nèi)供應(yīng)純空氣并在規(guī)定時刻向氣缸向氣缸內(nèi)供應(yīng)純空氣并在規(guī)定時刻向氣缸內(nèi)噴入柴油，燃燒后排出廢氣。內(nèi)噴入柴油，燃燒后排出廢氣。 組成：組成： 燃油箱、噴油泵、噴油器、進、排氣管、燃油箱

38、、噴油泵、噴油器、進、排氣管、濾清器等組成。濾清器等組成。 柴油機柴油機圖片6.點火系點火系 1. 作用作用： 按規(guī)定時刻及時點燃氣缸內(nèi)的混合氣。 2. 組成組成： 蓄電池、分電器、點火線圈、火花塞等組成。 圖片7.起動系起動系 n 1. 作用：作用： 使靜止的發(fā)動機使靜止的發(fā)動機起動。起動。n 2. 組成：組成： 由起動機及附屬由起動機及附屬裝置組成。裝置組成。 發(fā)動機零件圖15 發(fā)動機的主要性能指標發(fā)動機的主要性能指標n為了使汽車能很好地完成運輸任務(wù)，汽車發(fā)動機應(yīng)具有良好的動力性能和經(jīng)濟性能。n動力性能動力性能指標：有效扭矩Te、有效功率Pe等；n經(jīng)濟性能經(jīng)濟性能指標:有燃料消耗率be,百

39、公里燃料消耗量等。返回返回1 1） 有效扭矩有效扭矩T Te en它是它是內(nèi)燃機曲軸傳給汽車傳內(nèi)燃機曲軸傳給汽車傳動系的力矩動系的力矩，單位為，單位為NmNm。它是作功過程產(chǎn)生的氣體作它是作功過程產(chǎn)生的氣體作用力用力P P，克服了各部分阻力之，克服了各部分阻力之后，曲軸能夠供給外界使用后，曲軸能夠供給外界使用的扭矩，見右圖。的扭矩，見右圖。n式中：式中：轉(zhuǎn)動曲軸的切向轉(zhuǎn)動曲軸的切向力（）；力（）；n 曲柄半徑（曲柄半徑（m m）圖 曲柄連桿機構(gòu)作用力RTMe連桿活塞活塞曲柄曲柄連桿軸頸連桿軸頸2 2）有效功率）有效功率N Ne en它是它是內(nèi)燃機曲軸輸出的功率內(nèi)燃機曲軸輸出的功率，單位為，單位

40、為kwkw。有。有效功率可用下式計算效功率可用下式計算)(9550KWnTNee有效扭矩有效扭矩發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速3 3）燃料消耗率）燃料消耗率 n它是內(nèi)燃機每發(fā)出1kw有效功率，在lh內(nèi)消耗的燃料克數(shù)。燃料消耗率越低，說明燃油經(jīng)濟性能越好。單位是 gkwh，燃料消耗率用下式計算：n式中：b內(nèi)燃機每小時耗油量（kg/h）。)/(103hkWgNGgebe1-6 內(nèi)燃機名稱和型號的編制規(guī)則返回返回15 內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則 國家標準國家標準GB72599規(guī)定：內(nèi)燃機型號由規(guī)定：內(nèi)燃機型號由由以下四由以下四部分部分組成。組成。 首部首部：為產(chǎn)品特征代號為產(chǎn)品特征代號( (產(chǎn)品系列符號和換代標志符號產(chǎn)品系列符號和換代標志符號) )，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準。由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準。 中部中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。徑符號等組成。 后部：后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。 尾部尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進等原因需要區(qū)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。時，由制造廠選用適當