發(fā)動機的基本知識

1、壓縮比壓縮比定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比。用縮后的最小容積之比稱為壓縮比。用表示。表示。 = Va/VcVa/Vc 現代發(fā)動機壓縮比一般為現代發(fā)動機壓縮比一般為6 69(9(轎車轎車有的達有的達9 911)11)。上海桑塔納轎車汽油機。上海桑塔納轎車汽油機壓縮比為壓縮比為8.2,8.2,用用9393號汽油（號汽油（92-9592-95號）號）。桑塔納桑塔納20002000為為9.59.5，用，用9595（95-10095-100號）號）曲柄連桿機構曲柄連桿機構 曲柄連桿機構是發(fā)動機實現工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運曲柄連桿

2、機構是發(fā)動機實現工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。在作功行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線運動，通過連桿轉換行程中，活塞承受燃氣壓力在氣缸內作直線運動，通過連桿轉換成曲軸的旋轉運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和成曲軸的旋轉運動，并從曲軸對外輸出動力。而在進氣、壓縮和排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直排氣行程中，飛輪釋放能量又把曲軸的旋轉運動轉化成活塞的直線運動。線運動。 配氣機構配氣機構 配氣機構的功用是根據發(fā)動機的工作順序和工作過程，定配氣機構的功用是根據

3、發(fā)動機的工作順序和工作過程，定時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣時開啟和關閉進氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出，實現換氣過程。配氣機構大多缸，并使廢氣從氣缸內排出，實現換氣過程。配氣機構大多采用頂置氣門式配氣機構，一般由氣門組、氣門傳動組和氣采用頂置氣門式配氣機構，一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動組組成。門驅動組組成。 燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng) 汽油機燃料供給系的功用是根據發(fā)動機的要求，配制出一定汽油機燃料供給系的功用是根據發(fā)動機的要求，配制出一定數量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸數量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣

4、從氣缸內排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空內排出到大氣中去；柴油機燃料供給系的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，最后將燃氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。燒后的廢氣排出。 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑系的功用是向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實現液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損潤滑油，以實現液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件的磨損。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、。并對零件表面進行清洗和冷卻。潤滑系通常由潤滑油道、機油泵、機油濾清器和一些閥

5、門等組成。機油泵、機油濾清器和一些閥門等組成。冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)冷卻系的功用是將受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。水冷發(fā)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)動機的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風扇、水箱、節(jié)溫器等組成。溫器等組成。 點火系統(tǒng)點火系統(tǒng) 在汽油機中，氣缸內的可燃混合氣是靠電火花點燃的，在汽油機中，氣缸內的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內。能夠按

6、時在火花塞電極間產生電火花的全部燃燒室內。能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部設備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電設備稱為點火系，點火系通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。器、點火線圈和火花塞等組成。 起動系統(tǒng)起動系統(tǒng) 要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉要使發(fā)動機由靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內的可燃混合氣動發(fā)動機的曲軸，使活塞作往復運動，氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發(fā)動機才能燃燒膨脹作功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發(fā)動機才能自行運轉，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲

7、軸在外力作用自行運轉，工作循環(huán)才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為發(fā)下開始轉動到發(fā)動機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為發(fā)動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發(fā)動機的起動系。系。 有效扭矩有效扭矩 指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的扭矩，通常用指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的扭矩，通常用M Me表示，單表示，單位為位為Nm。有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿、傳給。有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過連桿、傳給曲軸產生的扭矩，并克服了摩擦，驅動附件等損失之后從曲軸對外曲軸產生的扭矩，并

8、克服了摩擦，驅動附件等損失之后從曲軸對外輸出的凈扭矩。輸出的凈扭矩。 有效功率有效功率 指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，通常用指發(fā)動機通過曲軸或飛輪對外輸出的功率，通常用Pe表示，單表示，單位為位為kW。有效功率同樣是曲軸對外輸出的凈功率。它等于有效扭。有效功率同樣是曲軸對外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉速的乘積。發(fā)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用矩和曲軸轉速的乘積。發(fā)動機的有效功率可以在專用的試驗臺上用測功器測定，測出有效扭矩和曲軸轉速，然后用下面公式計算出有測功器測定，測出有效扭矩和曲軸轉速，然后用下面公式計算出有效功率。效功率。 式中：式中：Te 有效扭矩，單位為有效扭矩

9、，單位為Nm； n 曲軸轉速，單位為曲軸轉速，單位為r/min。 轉速轉速 指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉數，單位為指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉數，單位為r/min。發(fā)動機產品銘牌。發(fā)動機產品銘牌上標明的功率及相應轉速稱為額定功率和額定轉速。按照汽車發(fā)動上標明的功率及相應轉速稱為額定功率和額定轉速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應能在額定工況下連續(xù)運行機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應能在額定工況下連續(xù)運行3001000小時。小時。 燃油消耗率燃油消耗率 是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動機每發(fā)出是指單位有效功的燃油消耗量，也就是發(fā)動機每發(fā)出1kW有效有效功率在功率在1小時內所消耗的燃油質

10、量小時內所消耗的燃油質量(以以g為單位為單位)，燃油消耗率通常用，燃油消耗率通常用ge表示，其單位為表示，其單位為g/kWh，計算公式如下，計算公式如下 式中：式中：GT 每小時的燃油消耗量，每小時的燃油消耗量，kg/h； Pe 有效功率，有效功率，kW。 很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所很明顯，有效燃油消耗率越小，表示發(fā)動機曲軸輸出凈功率所消耗的燃油越少，其經濟性越好。通常發(fā)動機銘牌上給出的有效燃消耗的燃油越少，其經濟性越好。通常發(fā)動機銘牌上給出的有效燃油消耗率油消耗率ge是最小值。是最小值。 排放性能指標包括排放煙度、有害氣體排放性能指標包括排放煙度、有害氣體(CO，

11、HC，NOx)排排放量、噪聲等。放量、噪聲等。 如果把汽油發(fā)動機如果把汽油發(fā)動機CO排放量當作排放量當作1的話，則液化氣發(fā)動機的的話，則液化氣發(fā)動機的CO排放量為排放量為1/2，而柴油發(fā)動機的，而柴油發(fā)動機的CO排放量為排放量為1/100?？梢钥闯觯?。可以看出，柴油發(fā)動機與其有發(fā)動機相比，其柴油發(fā)動機與其有發(fā)動機相比，其CO排出量要小得多。而且，柴排出量要小得多。而且，柴油發(fā)動機的油發(fā)動機的HC排出量也較少，但排出量也較少，但NOx排出量則和汽油機差不多，排出量則和汽油機差不多，且會排出令人討厭的黑煙。且會排出令人討厭的黑煙。 速度特性速度特性 發(fā)動機的速度特性指發(fā)動機的性能指標發(fā)動機的速度特

12、性指發(fā)動機的性能指標Te，Pe，ge，隨發(fā)動機，隨發(fā)動機轉速轉速n變化的規(guī)律，用曲線表示，稱為速度特性曲線。變化的規(guī)律，用曲線表示，稱為速度特性曲線。 發(fā)動機的外特性：節(jié)氣門全開時的速度特性；發(fā)動機的外特性：節(jié)氣門全開時的速度特性； 部分特性：節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性。部分特性：節(jié)氣門不全開的任意位置所得到的速度特性。發(fā)動機的外特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。發(fā)動機的外特性代表了發(fā)動機所具有的最高動力性能。 一般轎車發(fā)動機的最大輸出扭矩多在一般轎車發(fā)動機的最大輸出扭矩多在3千至千至4千轉千轉/分之間的轉速中產生。因此選擇分之間的轉速中產生。因此選擇汽車時，要注意最大扭矩指標

13、，數字愈大愈汽車時，要注意最大扭矩指標，數字愈大愈好，同時也要考慮最大扭矩輸出時的轉速值，好，同時也要考慮最大扭矩輸出時的轉速值，轉速越高的汽車對路面的適應性就越強，換轉速越高的汽車對路面的適應性就越強，換檔次數越少檔次數越少2000 3500 48005045322720I、節(jié)氣門全開IIIIIdcbaf發(fā)動機的工況發(fā)動機的工況用功率（或負荷）與曲軸的轉速來表示用功率（或負荷）與曲軸的轉速來表示P第一章第一章 發(fā)動機工作原理和總體構造發(fā)動機工作原理和總體構造基本術語基本術語 四沖程發(fā)動機工作原理和總體構造四沖程發(fā)動機工作原理和總體構造 二沖程發(fā)動機工作原理和總體構造二沖程發(fā)動機工作原理和總體

14、構造 發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類單缸發(fā)動機結構示意圖單缸發(fā)動機結構示意圖1.1 基本術語基本術語Vh= D2S 10-6/4 （L） VL= V h iD氣缸直徑氣缸直徑mm S活塞行程活塞行程mm v上止點上止點 v下止點下止點 v活塞行程活塞行程(S) v曲柄半徑曲柄半徑(R)氣缸工作容積氣缸工作容積(V h ) 發(fā)動機排量發(fā)動機排量(VL) 燃燒室容積燃燒室容積(Vc ) 氣缸總容積氣缸總容積(Va ) 工作循環(huán)工作循環(huán)1.2 四沖程發(fā)動機的簡單工作原理四沖程發(fā)動機的簡單工作原理一、四沖程汽油機的工作原理一、四沖程汽油機的工作原理 1、進氣行程、進氣行程2、壓縮行程、壓縮行程 3、作功行程

15、、作功行程 4、排氣行程、排氣行程 單缸四沖程汽油機的工作過程單缸四沖程汽油機的工作過程1、進氣行程進氣行程排氣門關閉排氣門關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 示功圖大氣壓力線大氣壓力線PVra上止點下止點示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況。2、壓縮行程壓縮行程進氣門關閉進氣門關閉排氣門關閉排氣門關閉活塞壓縮比：壓縮比： =Va/VcPVra示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點下止點溫度600800K， 壓力6001500 kPa 3、作功行程作功行程進氣門關閉進氣門關閉排氣門關閉排氣門關閉活塞V示功圖Pra大氣壓力線大氣壓力線cZ

16、b上止點下止點瞬時最高：溫度瞬時最高：溫度22002800 K， 壓壓力力35MPa作功終了：溫度作功終了：溫度15001700 K， 壓壓力力300500 kPaPVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點下止點4、排氣行程排氣行程進氣門關閉進氣門關閉排氣門打開排氣門打開活塞溫度溫度9001200 K 壓力壓力105125 kPa殘余廢氣殘余廢氣二、四沖程柴油機的工作原理二、四沖程柴油機的工作原理吸氣行程壓縮行程作功行程排氣行程思考思考四沖程汽油機和柴油四沖程汽油機和柴油機的工作循環(huán)有什么機的工作循環(huán)有什么相同之處呢？相同之處呢？共同特點：共同特點： 每個工作循環(huán)曲軸轉兩周，每一行程曲軸轉半

17、周。每個工作循環(huán)曲軸轉兩周，每一行程曲軸轉半周。 只有作功行程產生動力。只有作功行程產生動力。 不同點不同點 汽油機汽油機柴油機柴油機汽油與空氣缸外混合，進汽油與空氣缸外混合，進入可燃混合氣入可燃混合氣進入氣缸的是純空氣進入氣缸的是純空氣電火花點燃混合氣電火花點燃混合氣高溫氣體加熱柴油燃燒高溫氣體加熱柴油燃燒有點火系有點火系無點火系無點火系無噴油器無噴油器有噴油器有噴油器1.3 二沖程發(fā)動機的工作原理二沖程發(fā)動機的工作原理二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機 二沖程汽油發(fā)動機工作原理二沖程汽油發(fā)動機工作原理 二沖程柴油發(fā)動機工作原理二沖程柴油發(fā)動機工作原理 一、二沖程汽油機工作原理一、二沖程汽油機工作原理

18、1-進氣孔進氣孔 2-排氣孔排氣孔 3-掃氣孔掃氣孔A圖、圖、活塞向上運動，將三排孔都關閉，活塞上部開始壓縮活塞向上運動，將三排孔都關閉，活塞上部開始壓縮 B B圖、當活塞繼續(xù)上行時，活塞下方打開了進氣孔，可燃混合氣進圖、當活塞繼續(xù)上行時，活塞下方打開了進氣孔，可燃混合氣進入曲軸箱入曲軸箱C C圖、接近上止點時，火花塞點燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動活圖、接近上止點時，火花塞點燃混合氣，氣體燃燒膨脹，推動活塞向下運動，進氣孔關閉，曲軸箱內的混合氣受到壓縮塞向下運動，進氣孔關閉，曲軸箱內的混合氣受到壓縮D D圖、當活塞接近下止點時，排氣孔打開，排出廢氣，活塞再向下圖、當活塞接近下止點時，排氣孔打開

19、，排出廢氣，活塞再向下運動，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經進氣孔流入氣運動，換氣孔打開，受到壓縮的混合氣便從曲軸箱經進氣孔流入氣缸內，并掃除廢氣缸內，并掃除廢氣 二、二沖程柴油機工作原理二、二沖程柴油機工作原理第一行程：活塞從下止點向上止點運動，行程開始前不久，進氣第一行程：活塞從下止點向上止點運動，行程開始前不久，進氣孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當活孔和排氣門均以開啟，利用從掃氣泵流出的空氣使氣缸換氣。當活塞繼續(xù)向上運動進氣孔被關閉，排氣門也關閉，空氣受到壓縮，當塞繼續(xù)向上運動進氣孔被關閉，排氣門也關閉，空氣受到壓縮，當活塞接近上止點時，噴油器將高壓柴油以

20、霧狀噴入燃燒室，燃油和活塞接近上止點時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室，燃油和空氣混合后燃燒，使氣缸內壓力增大?？諝饣旌虾笕紵?，使氣缸內壓力增大。第二行程：活塞從上止點向下止點運動，開始時氣體膨脹，推動活第二行程：活塞從上止點向下止點運動，開始時氣體膨脹，推動活塞向下運動，對外作功，當活塞下行到大約塞向下運動，對外作功，當活塞下行到大約2/32/3行程時，排氣門開行程時，排氣門開啟，排出廢氣，氣缸內壓力降低，進氣孔開啟，進行換氣，換氣一啟，排出廢氣，氣缸內壓力降低，進氣孔開啟，進行換氣，換氣一直延續(xù)到活塞向上運動直延續(xù)到活塞向上運動1/31/3行程進氣孔關閉結束。行程進氣孔關閉結束。思考思考

21、二沖程發(fā)動機與四二沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機相比，沖程發(fā)動機相比，有何優(yōu)點？有何優(yōu)點？1. 理論上它的功率應等于四沖程發(fā)動機的二倍。 2. 由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動機的運轉比較均勻平穩(wěn)。 3. 構造簡單，質量較小。 4. 易受磨損和經常需要修理的運動部件數量較少。1.4 發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類1、按照所用燃料分類、按照所用燃料分類2、按照行程分類、按照行程分類 3、按照冷卻方式分類、按照冷卻方式分類 4、按照氣缸數目分類、按照氣缸數目分類 5、按照氣缸排列方式分類、按照氣缸排列方式分類 6、按是否采用增壓方式分、按是否采用增壓方式分 多缸發(fā)動機的工作原理多缸發(fā)動機的工作原理 前面介紹的是單

22、缸發(fā)動機的工作過程，而現代汽車發(fā)動機都是前面介紹的是單缸發(fā)動機的工作過程，而現代汽車發(fā)動機都是多缸四行程發(fā)動機，那么，多缸四行程發(fā)動機與單缸四行程發(fā)動機多缸四行程發(fā)動機，那么，多缸四行程發(fā)動機與單缸四行程發(fā)動機的工作過程有什么區(qū)別呢？的工作過程有什么區(qū)別呢？ 就能量轉換過程，發(fā)動機的每一個氣缸和單缸機的工作過就能量轉換過程，發(fā)動機的每一個氣缸和單缸機的工作過程是完全一樣的，都要經過進氣、壓縮、作功和排氣四個行程。但程是完全一樣的，都要經過進氣、壓縮、作功和排氣四個行程。但是單缸發(fā)動機的四個行程中只有一個行程作功，其余三個行程不作是單缸發(fā)動機的四個行程中只有一個行程作功，其余三個行程不作功，即曲

23、軸轉兩圈，只有半圈作功，所以功，即曲軸轉兩圈，只有半圈作功，所以運轉平穩(wěn)性較差，功率越運轉平穩(wěn)性較差，功率越大，平穩(wěn)性就越差。大，平穩(wěn)性就越差。 為了使運轉平穩(wěn)，單缸機一般都裝有一個大飛輪。而為了使運轉平穩(wěn)，單缸機一般都裝有一個大飛輪。而多缸多缸發(fā)動機的作功行程是差開的發(fā)動機的作功行程是差開的，按照工作順序作功，即曲軸轉兩圈交，按照工作順序作功，即曲軸轉兩圈交替作功，因此，運轉平穩(wěn)，振動小。缸數越多，作功間隔角越小，替作功，因此，運轉平穩(wěn)，振動小。缸數越多，作功間隔角越小，同時參與作功的氣缸越多，發(fā)動機運轉越平穩(wěn)。多缸機使用最多的同時參與作功的氣缸越多，發(fā)動機運轉越平穩(wěn)。多缸機使用最多的有四缸

24、發(fā)動機，六缸發(fā)動機和八缸發(fā)動機。有四缸發(fā)動機，六缸發(fā)動機和八缸發(fā)動機。 1.5 發(fā)動機的總體構造發(fā)動機的總體構造兩大機構兩大機構曲柄連桿機構曲柄連桿機構配氣機構配氣機構燃料燃料供給系供給系五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)點火系點火系冷卻系冷卻系潤滑系潤滑系起動系起動系連桿連桿飛輪飛輪曲軸曲軸活塞活塞進氣門進氣門排氣門排氣門推桿推桿挺柱挺柱正時齒輪正時齒輪 配氣機構 曲柄連桿機構搖臂搖臂凸輪軸凸輪軸桑塔納發(fā)動機結構示意圖桑塔納發(fā)動機結構示意圖桑塔納發(fā)動機冷卻系示意圖桑塔納發(fā)動機冷卻系示意圖桑塔納發(fā)動機潤滑系示意圖桑塔納發(fā)動機潤滑系示意圖四、發(fā)動機的主要性能指標和特性四、發(fā)動機的主要性能指標和特性動力性能指標動力

25、性能指標經濟性能指標經濟性能指標排放性能排放性能 速度特性速度特性負荷特性負荷特性 有效扭矩有效扭矩 有效功率有效功率轉速轉速 燃油消耗率燃油消耗率 動力性能指標動力性能指標特性特性內燃機名稱及型號編制規(guī)則首部：為產品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據需要自選首部：為產品系列符號和換代標志符號，由制造廠根據需要自選相應字母表示，但需主管部門核準。相應字母表示，但需主管部門核準。 中部：由缸數符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等中部：由缸數符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。組成。 后部：結構特征和用途特征符號，以字母表示。后部：結構特征和用途特征符號，以字母表示。 尾部：區(qū)分符號。同一系列產品因改進等原因需要區(qū)分時，由制尾部：區(qū)分符號。同一系列產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造廠選用適當符號表示表示六缸，四行程，缸徑表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通