發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

1、汽車運(yùn)用與維修專業(yè)教學(xué)模式改革教案發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理課題：發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理授課教師：張磊授課對(duì)象：汽修班授課內(nèi)容：發(fā)動(dòng)機(jī)的分類和基本構(gòu)造1分類r水冷內(nèi)燃機(jī)l風(fēng)冷內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的分類榕命田槪翹化油器式內(nèi)燃機(jī) 直接噴射式內(nèi)燃機(jī)廠曲斷叭協(xié)知榕冶斷數(shù)【紇術(shù)*1*1檄知榜冶斷址萬(wàn)|苗別我r±i橄知雙列式內(nèi)燃機(jī)車用內(nèi)燃機(jī)(internal combustion engine ),根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械能的主要構(gòu)件的型式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩 大類。前者又可按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)(reciprocating engine )和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)兩種。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)在汽車上應(yīng)用最

2、為廣泛，是本課研究的重點(diǎn)。汽車(automobile ) 發(fā)動(dòng)機(jī)(主要指車用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī))分類方法很多，按照不同 的分類方法可以把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)分成不同的類型，下面是其分類情 況。(1)按照所用燃料分類內(nèi)燃機(jī)按照所使用燃料的不同可以分為 汽油機(jī)(gasoline engine )和柴油機(jī)(diesel engine) o使用汽油為汽"汽車之涼dm.toohome.com.cn燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為汽油機(jī)；使用柴油機(jī)為燃料的內(nèi)燃機(jī)稱為柴油機(jī)。汽油機(jī)與柴油機(jī)比較各有特點(diǎn); 汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動(dòng)容易，制造成本低；柴油機(jī) 壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。(2)按

3、照行程(stroke)分類內(nèi)燃機(jī)按照完成一個(gè)工作循環(huán) (operating cycle)所需的行程數(shù)可分為四行程內(nèi)燃機(jī)(four - stroke cycle engine)和二行程內(nèi)燃機(jī) (two - stroke cycle engine)。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈(720° ),活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為四行程內(nèi)燃機(jī)；而把曲軸轉(zhuǎn)一(360° ),活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)稱為二行程內(nèi)燃機(jī)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 廣泛使用四行程內(nèi)燃機(jī)。(3)按照冷卻方式分類內(nèi)燃機(jī)按照冷卻方式不同可以分為水冷發(fā)動(dòng)機(jī)(liquid - coole

4、d engine)和風(fēng)冷 發(fā)動(dòng)機(jī)(air - cooled engine)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用在氣缸體和氣缸蓋 冷卻水套中進(jìn)行循環(huán)的冷卻液(coolant)作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的； 而風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)是利用流動(dòng)于氣缸體與氣缸蓋外表面散熱片(fins)之 間的空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻均勻，工作可 靠，冷卻效果好，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)。(4)按照氣缸 (cylinder)數(shù)目分類內(nèi)燃機(jī)按照氣缸數(shù)目不同可以分為單缸發(fā)動(dòng) 機(jī)(single - cylinder engine)和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)汽車之家毛衣autohome. com. cw(multi - cylinder engine )

5、。僅有一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為單缸發(fā)動(dòng) 機(jī)；有兩個(gè)以上氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如雙缸、三缸、四 缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代車用發(fā)動(dòng) 機(jī)多采用四缸、六缸、八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。(5)按照氣缸排列方式分類內(nèi)燃機(jī)按照氣缸排列方式不同可 以分為單列式和雙列式。單列式發(fā)動(dòng)機(jī)(inline engine)的各個(gè)氣缸 排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發(fā)動(dòng)機(jī)把氣缸排成兩列，兩列之間的夾角180° (一般為90° )稱為v型發(fā)動(dòng)機(jī)(v-type engine),若兩列之間的夾角=180°稱為對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)(oppos

6、ed engine)。jfu列汽車之家 club. autohome. com. cn(6)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增壓方式分類內(nèi)燃機(jī)按照進(jìn)氣系統(tǒng)是否采用增 壓方式可以分為自然吸氣(非增壓)式發(fā)動(dòng)機(jī)naturary aspirated engine (non - supercharged engine)和強(qiáng)制 進(jìn)氣(增壓式)發(fā)動(dòng)機(jī)(supercharged engine )。汽油機(jī)常采用自然吸氣式；柴油機(jī)為了提高功率有采用增壓式2.基本構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。無(wú)論是汽 油機(jī)，還是柴油機(jī)；無(wú)論是四行程發(fā)動(dòng)機(jī)，還是二行程發(fā)動(dòng)機(jī)；無(wú) 論是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，還是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。要完成能量轉(zhuǎn)換

7、，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作，都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。（1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完 成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。它由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪 組等組成。在作功行程中，活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng), 通過(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并從曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。而在進(jìn) 氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成 活塞的直線運(yùn)動(dòng)。（2）配氣機(jī)構(gòu)（圖1-8）配氣機(jī)構(gòu)的功用是根 據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過(guò)程，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門, 使可燃混合氣或空氣進(jìn)入。氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣 過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)大多采用頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)，一般

8、由氣門組、氣 門傳動(dòng)組和氣門驅(qū)動(dòng)組組成。吒點(diǎn)袈.彖 club. autohome. com. cn燃料供給系統(tǒng)（fuel suppling system）汽油機(jī)燃料供給系的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后 的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃料供給系的功用是把柴 油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。4）潤(rùn)滑系統(tǒng)（lubricating system）潤(rùn)滑系的功用是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤(rùn)滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件 的磨損。并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。潤(rùn)滑系通常由潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)

9、油濾清器和一些閥門等組成。（5）冷卻系統(tǒng)(cooling system)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下 工作。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、上止點(diǎn)/'燃燒室容積活塞行程工作容積/下止點(diǎn)總?cè)莘e水冷殺的組成節(jié)溫器等組成。汽車之涼club.a (7)點(diǎn)火系統(tǒng)(igniting system)在汽油機(jī)中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點(diǎn) 燃的，為此在汽油機(jī)的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒 室內(nèi)。能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為點(diǎn)火系, 點(diǎn)火系通常由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。汽車込

10、蘇 club. abtohome. com. cn(8)起動(dòng)系統(tǒng)(starting system)汽車?yán)翔?cevb. autohome. com. cn要使發(fā)動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸， 使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向 下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的 全過(guò)程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系。汽油機(jī)由以上兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成，即由曲柄連 桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系、點(diǎn)火系和起動(dòng) 系組成；柴油機(jī)由以

11、上兩大機(jī)構(gòu)和四大系統(tǒng)組成，即由曲柄連桿機(jī) 構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃料供給系、潤(rùn)滑系、冷卻系和起動(dòng)系組成，柴油機(jī)是壓燃的，不需要點(diǎn)火系。發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)如下圖所示：活塞在氣缸里作往復(fù)tdc汽車之家 club am cm 直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng) 到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為 上止點(diǎn)tdc (top dead center)?；钊跉飧桌镒魍鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的 極限位置，稱為下止點(diǎn)bdc (bottom dead center) o活塞從一個(gè)止點(diǎn) 到另一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)的距離，即上、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程。 一般用s表示

12、，對(duì)應(yīng)一個(gè)活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180。曲軸旋轉(zhuǎn)中心 到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用r表示。通?；钊?行程為曲柄半徑的兩倍，即s=2r。活塞從一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè) 止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，稱為氣缸工作容積。一般用vh表示：式中：d -氣缸直徑，單位mm； s-活塞行程，單位mm;活塞位于下止點(diǎn) 時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用va表示， 顯而易見(jiàn)，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃燒室容積之和，即va =vc + vho多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。 一般用vl表示：式中：vh -氣缸工作容積；i -氣缸數(shù)目。壓 縮比(compression ratio)是發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)非常重要的概念，壓縮比表示了氣體的壓縮程度，它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容 積之比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用£ 表示。式中：va -氣缸總?cè)莘e；vh -氣缸工作容積；vc -燃 燒室容積；通常汽油機(jī)的壓縮比為610,柴油機(jī)的壓縮比較高，