汽車構(gòu)造第一章教案(上交)

1、第 二 次課摘 要授課題目（章、節(jié)）第一章 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 基 本 知 識(shí)教學(xué)主要內(nèi)容及重點(diǎn)難點(diǎn)： 主要內(nèi)容：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理、發(fā)動(dòng)機(jī)的總體機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性、 內(nèi)燃機(jī)名稱及型號(hào)編制規(guī)則 重點(diǎn)難點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性內(nèi) 容一、概述 （一）定義1.發(fā)動(dòng)機(jī)是將某一形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車最主要的總成之一，是汽車的動(dòng)力來(lái)源。 2.熱力發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器 （二）分類： 1.發(fā)動(dòng)機(jī)分為內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)。（交通工具中用內(nèi)燃機(jī)）2.車用發(fā)動(dòng)機(jī)分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。（交通工具中用往復(fù)活塞式） 3.車用內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其燃料不同分為汽油機(jī)

2、和柴油機(jī)。 （三）特點(diǎn) 內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是將燃料與空氣進(jìn)行混合在其機(jī)體內(nèi)燃燒，推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)再帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)、燃料在氣缸中燃燒，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能向汽車提供動(dòng)力。二、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理(一) 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(yǔ)1上止點(diǎn)；活塞頂距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置稱為上止點(diǎn)；2下止點(diǎn)活塞頂距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置，稱為下止點(diǎn)。3活塞行程上、下止點(diǎn)間的距離稱為活塞行程，用s表示。S=2R（R曲柄半徑） 即曲軸每轉(zhuǎn)一周，活塞完成兩個(gè)行程。4.燃燒室容積，活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上面的氣缸空間為燃燒室容積，用VC表示。5.氣缸工作容積活塞從一個(gè)止點(diǎn)移到另一個(gè)止點(diǎn)所

3、掃過(guò)的容積稱為氣缸工作容積，用Vh(L)表示。式中 D氣缸直徑，mm ； s活塞行程，mm ；6.氣缸總?cè)莘e活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上部的全部氣缸容積稱為氣缸總?cè)莘e，用Va表示，即： Va=Vc+Vh7.發(fā)動(dòng)機(jī)排量多缸發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量，用VL表示。VL= Vhi式中：i發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)。8.壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比，用表示。=Va/ Vc=1Vh/ Vc表示活塞從下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。汽油機(jī)一般為6-9(有的轎車可達(dá)9-11)，柴油機(jī)一般為16-22。 （二）四沖程汽油機(jī)的工作原理四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)需要經(jīng)過(guò)進(jìn)氣、壓縮、

4、膨脹（做功）和排氣四個(gè)行程，對(duì)應(yīng)活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)四次，相應(yīng)的曲軸旋轉(zhuǎn)了720度。具體曲柄活塞運(yùn)動(dòng)狀況如下圖：注：示功圖中曲線所圍成的面積表示發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作循環(huán)中氣體在單個(gè)氣缸內(nèi)所做的功。1.進(jìn)氣行程 進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，活塞上方的氣缸容積增大，產(chǎn)生真空度，氣缸內(nèi)壓力降到進(jìn)氣壓力以下，在真空吸力作用下，通過(guò)化油器或汽油噴射裝置霧化的汽油，與空氣混合形成可燃混合氣，由進(jìn)氣道和進(jìn)氣門(mén)吸入氣缸內(nèi)。進(jìn)氣過(guò)程一直延續(xù)到活塞過(guò)了下止點(diǎn)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉為止。接著上行的活塞開(kāi)始?jí)嚎s氣體。2.壓縮行程 進(jìn)排氣門(mén)全部關(guān)閉，壓縮缸內(nèi)可燃混合氣，混合氣溫度升高，壓力上升?；钊R近上止點(diǎn)前，可燃混

5、合氣壓力上升到0615MPa左右，溫度可達(dá)600700k。3.做功行程在壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí)，裝在氣缸蓋上方的火花塞發(fā)出電火花，點(diǎn)燃所壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚馊紵蠓懦龃罅康臒崃浚變?nèi)燃?xì)鈮毫蜏囟妊杆偕仙?，最高燃燒壓力可達(dá)36MPa，最高燃燒溫度可達(dá)2 2002 500。高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞快速向下止點(diǎn)移動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外作功。作功行程開(kāi)始時(shí)，進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉。4. 排氣沖程 可燃混合氣體燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排出，以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。 作功行程接近終了時(shí)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)開(kāi)啟，曲軸通過(guò)連桿推動(dòng)活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸由540度旋轉(zhuǎn)到720度。廢氣再自身殘余壓力

6、和活塞的推力作用下從氣缸中排出，進(jìn)入大氣中。活塞到上止點(diǎn)附近時(shí)，排氣沖程結(jié)束。由于燃燒室占有一定容積，因此在排氣終了時(shí)，不可能將廢氣徹底排除干凈，剩余部分廢氣稱殘余廢氣。 汽油機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)氣閥開(kāi)關(guān)排氣閥開(kāi)關(guān)活塞運(yùn)動(dòng)曲軸運(yùn)動(dòng)沖程作用能量的轉(zhuǎn)化進(jìn)氣沖程開(kāi)關(guān)向下半周吸入汽油和空氣的混合物壓縮沖程關(guān)關(guān)向上半周燃料混合物被壓縮，溫度升高，壓強(qiáng)增大機(jī)械能內(nèi)能做功沖程關(guān)關(guān)向下半周燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸對(duì)外做功內(nèi)能機(jī)械能排氣沖程關(guān)開(kāi)向上半周排除廢氣說(shuō)明一個(gè)工作循環(huán)中，有兩次內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化：壓縮沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（三）四沖程柴油機(jī)的工作原理 四

7、沖程柴油機(jī)和四沖程汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也要經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)行程。由于柴油機(jī)用的柴油粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，且自燃溫度又較汽油低，因此可燃混合氣的行程及點(diǎn)火方式便不同于汽油機(jī)。 由于柴油機(jī)壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力可達(dá)3.5-4MP，同時(shí)溫度高達(dá)750-1000K，大大超過(guò)柴油的自燃溫度，故柴油噴入氣缸后，在很短的時(shí)間內(nèi)與高溫高壓空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。氣缸內(nèi)氣壓急劇上升到6-9MP，溫度也升到2000-2500K。·在高壓氣體推動(dòng)下，活塞向下運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而做功，廢氣同樣經(jīng)排氣管進(jìn)入大氣中。具體單缸演示圖如下：(4) 總結(jié)：柴油機(jī)和汽油機(jī)的區(qū)別：類別機(jī)種汽油

8、機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造不同汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴燃料不同汽油柴油吸氣沖程汽油機(jī)在吸氣沖程中吸入的是汽油和空氣的混合物柴油機(jī)在吸氣沖程中只吸入空氣點(diǎn)火方式壓縮沖程末，火花 塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃燃料，稱為點(diǎn)燃式壓縮沖程末，噴油嘴向汽缸內(nèi)噴出霧狀柴油遇到溫度超過(guò)柴油燃點(diǎn)的空氣而自動(dòng)點(diǎn)燃，稱為壓燃式效率效率低20一30效率高30%45應(yīng)用自重輕便，主要用于汽車、飛機(jī)、摩托車等機(jī)體笨重，主要用于載重汽車、火車、輪船等 （五）區(qū)分汽油機(jī)、柴油機(jī)以及判斷內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程的方法： 區(qū)分汽油機(jī)和柴油機(jī)時(shí)，要從構(gòu)造上區(qū)別，有噴油嘴的是柴油機(jī)，有火花塞的是汽油機(jī)，一要看進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，二要看活塞的運(yùn)動(dòng)方向，在

9、此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析。判斷四個(gè)沖程的關(guān)鍵是看兩個(gè)氣門(mén)的關(guān)閉情況和活塞的運(yùn)動(dòng)方向，具體情況如表所示：沖程進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向吸氣沖程打開(kāi)關(guān)閉向下運(yùn)動(dòng)壓縮沖程關(guān)閉關(guān)閉向上運(yùn)動(dòng)做功沖程關(guān)閉關(guān)閉向下運(yùn)動(dòng)排氣沖程關(guān)閉打開(kāi)向上運(yùn)動(dòng)三、發(fā)動(dòng)機(jī)的總體構(gòu)造 四沖程汽油機(jī)的構(gòu)造：機(jī)體組、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)圖一：圖二：一汽奧迪100型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)四、發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)包括動(dòng)力性指標(biāo)（有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速）、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率）、運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（排氣品質(zhì)、噪聲、啟動(dòng)性能）(一) 動(dòng)力性指標(biāo)1.有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)飛輪對(duì)外輸出的

10、平均轉(zhuǎn)矩，有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的阻力矩平衡。指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的扭矩，通常用T e表示，單位為N·m。有效扭矩是作用在活塞頂部的氣體壓力通過(guò)連桿、傳給曲軸產(chǎn)生的扭矩，并克服了摩擦，驅(qū)動(dòng)附件等損失之后從曲軸對(duì)外輸出的凈扭矩。2.有效功率 指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用P e表示，單位為kW。有效功率同樣是曲軸對(duì)外輸出的凈功率。它等于有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速的乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以在專用的試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)功器測(cè)定，測(cè)出有效扭矩和曲軸轉(zhuǎn)速，然后用下面公式計(jì)算出有效功率。 n-曲軸轉(zhuǎn)速（r/min）(二) 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)燃油消耗率是指單位時(shí)間內(nèi)單位有效功的燃油消耗

11、量，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，通常用表示，其單位為g/kW·h B為發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的耗油量 （1-2） 有效燃油消耗率越小，其經(jīng)濟(jì)性越好。（三）發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性指發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和燃袖消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。這個(gè)特性可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上(例如測(cè)功器試驗(yàn)臺(tái))進(jìn)行試驗(yàn)而求得。試驗(yàn)時(shí)，先保持一定的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，同時(shí)用測(cè)功器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸施加一定的阻力矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，即阻力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，可用轉(zhuǎn)速表測(cè)出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n，同時(shí)在測(cè)功器上測(cè)出該轉(zhuǎn)速下的發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩，根據(jù)式(11)即可計(jì)算出

12、有效功率Pe。另外，可測(cè)出消耗一定量汽油所經(jīng)歷的時(shí)間，用以換算出發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)耗油量B，從而技式(12)計(jì)算出燃油消耗率。改變測(cè)功器的阻力矩?cái)?shù)值，用與上述相同的方法，又可以得到相應(yīng)于另一轉(zhuǎn)速的Ttq、Pe、be 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)外特性圖(四)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況和負(fù)荷 發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況(簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)工況)一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來(lái)表征有時(shí)也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來(lái)表征。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是指發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械所耗費(fèi)的功率或有效轉(zhuǎn)矩的大??；也可表述為發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷，就是當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大功率之比（在同一轉(zhuǎn)速下，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度不同，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率不同）注意：負(fù)荷的概念不同于功率，如某一轉(zhuǎn)速全

13、負(fù)荷不意味著發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率，如圖上的f點(diǎn)，所以功率大小不等于負(fù)荷大小。在外特性曲線上各點(diǎn)都表示在各轉(zhuǎn)速下的全負(fù)荷工況，但在同一條部分負(fù)荷速度特性曲線上各點(diǎn)的負(fù)荷值不相同。五、國(guó)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)的編號(hào)規(guī)則 為了便于內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)管理和使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB72582）內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制 規(guī)則中對(duì)內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號(hào)作了統(tǒng)一規(guī)定。 (一)內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號(hào) 內(nèi)燃機(jī)名稱均按所使用的主要燃料命名，例如汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語(yǔ)拼音字母組成。（二）內(nèi)燃機(jī)型號(hào)的排列順序及符號(hào)所代表的意義規(guī)定如下 內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由以下四部分組成： 1.首部：為產(chǎn)品系列符號(hào)和換代標(biāo)志符號(hào)，由制造廠根據(jù)需要

14、自選相應(yīng)字母表示，但需主管 部門(mén)核準(zhǔn)。 2.中部：由缸數(shù)符號(hào)、沖程符號(hào)、氣缸排列形式符號(hào)和缸徑符號(hào)等組成。后部：結(jié)構(gòu)特征和 用途特征符號(hào)，以字母表示。 3.尾部：區(qū)分符號(hào)。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時(shí)，由制造廠選用適當(dāng)符號(hào)表示。 4.舉例說(shuō)明： 1）165F 型柴油機(jī)的含義是：?jiǎn)胃罪L(fēng)冷柴油機(jī)，氣缸直徑為65mm。 2）12V150ZQ 型柴油機(jī)的含義是：12缸、V 型排列、氣缸直徑為150mm、增壓（Z）、車用（Q）柴油機(jī)。 3）12V135D 型柴油機(jī)的含義是：12缸、V 型排列、氣缸直徑為135mm 的發(fā)電機(jī)組用柴油機(jī)。（三）進(jìn)口柴油機(jī)編號(hào)的含義 對(duì)于進(jìn)口柴油機(jī)，其機(jī)型編號(hào)的含義完全與國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)不同。且生產(chǎn)廠家不同，編號(hào)含義也 不一樣。本文僅以進(jìn)口道依茨柴油機(jī)編號(hào)為例予以說(shuō)明，例如：道依茨