：汽車發(fā)動機的工作原理及總體構造

1、第一章發(fā)動機工作原理及總體構造第一章發(fā)動機工作原理及總體構造v第一節(jié)概述第一節(jié)概述v發(fā)動機是將某一種形式的能量轉換發(fā)動機是將某一種形式的能量轉換為機械能的機器。發(fā)動機是汽車的動為機械能的機器。發(fā)動機是汽車的動力源。力源。v內(nèi)燃機是將液體或氣體燃料和空氣混內(nèi)燃機是將液體或氣體燃料和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，合后直接輸入機器內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，熱能再轉變?yōu)闄C械能。熱能再轉變?yōu)闄C械能。一、發(fā)動機的類型一、發(fā)動機的類型1.1.按活塞運動方式的不同，活塞式內(nèi)燃機可按活塞運動方式的不同，活塞式內(nèi)燃機可分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型轉子

2、發(fā)動機的優(yōu)缺點轉子發(fā)動機的優(yōu)缺點: :1 1、體積小重量輕、體積小重量輕2 2，精簡結構，精簡結構 3 3、均勻的扭矩特性、均勻的扭矩特性 4 4、運行更安靜，噪音更小、運行更安靜，噪音更小5 5、可靠性和耐久性、可靠性和耐久性1 1、工藝和本錢要求高、工藝和本錢要求高 2 2、轉子發(fā)動機的耗油量比較大、轉子發(fā)動機的耗油量比較大 3 3、功率輸出軸位置比較高，令整車布置安排不便。、功率輸出軸位置比較高，令整車布置安排不便。 4 4、國內(nèi)沒有維修此類發(fā)動機的廠家、國內(nèi)沒有維修此類發(fā)動機的廠家 2.2.根據(jù)所用燃料種類，活塞式內(nèi)燃機主要分根據(jù)所用燃料種類，活塞式內(nèi)燃機主要分為汽油機、柴油機和氣體燃

3、料發(fā)動機三類。為汽油機、柴油機和氣體燃料發(fā)動機三類。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型: :汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機汽油發(fā)動機的優(yōu)點：汽油發(fā)動機的優(yōu)點： 體積小、噪聲低、轉速高、速度快等。體積小、噪聲低、轉速高、速度快等。 汽油發(fā)動機的缺點：汽油發(fā)動機的缺點： 動力小、扭力小、排放高、易出故障等。動力小、扭力小、排放高、易出故障等。 柴油發(fā)動機的優(yōu)點：柴油發(fā)動機的優(yōu)點： 動力強、扭力大、排放低、故障率低等。動力強、扭力大、排放低、故障率低等。 柴油發(fā)動機的缺點：柴油發(fā)動機的缺點： 體積大、噪聲大、轉速低、速度慢等。體積大、噪聲大、轉速低、速度慢等。 3.3.

4、按冷卻方式的不同，活塞式內(nèi)燃機分為水按冷卻方式的不同，活塞式內(nèi)燃機分為水冷式和風冷式兩種。冷式和風冷式兩種。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型 4 4、往復活塞式內(nèi)燃機還按其在一個工作循、往復活塞式內(nèi)燃機還按其在一個工作循環(huán)期間活塞往復運動的行程數(shù)進行分類：環(huán)期間活塞往復運動的行程數(shù)進行分類：四沖程往復活塞式內(nèi)燃機二沖程往復活塞四沖程往復活塞式內(nèi)燃機二沖程往復活塞式內(nèi)燃機式內(nèi)燃機 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型5 5、按照氣缸數(shù)目分類可以分為單缸發(fā)動機和、按照氣缸數(shù)目分類可以分為單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。多缸發(fā)動機。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型 6 6、內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為

5、、內(nèi)燃機按照氣缸排列方式不同可以分為單列式和雙列式。單列式和雙列式。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型直列式發(fā)動機優(yōu)點：直列式發(fā)動機優(yōu)點：1 1、它的缸體和曲軸結構簡單，而且使用一個、它的缸體和曲軸結構簡單，而且使用一個汽缸蓋，制造本錢較低。汽缸蓋，制造本錢較低。2 2，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應用比較廣泛。尺寸緊湊，應用比較廣泛。缺點：功率較低。缺點：功率較低。“直列可用直列可用L L代表，后面加上汽缸數(shù)就是發(fā)代表，后面加上汽缸數(shù)就是發(fā)動機號，現(xiàn)代汽車上主要有動機號，現(xiàn)代汽車上主要有L3L3、L4L4、L5L5、L6L6型發(fā)動機。型發(fā)動機

6、。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型V V型發(fā)動機：優(yōu)缺點型發(fā)動機：優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：1 1，V V型發(fā)動機的高度和長度尺寸小，布置起來較為方便。型發(fā)動機的高度和長度尺寸小，布置起來較為方便。2 2，發(fā)動機蓋低、迎風面越小。，發(fā)動機蓋低、迎風面越小。3 3，駕乘艙留出更大的空間，從而提高舒適性。，駕乘艙留出更大的空間，從而提高舒適性。4 4，從而迎合車身設計的要求。，從而迎合車身設計的要求。5 5，汽缸之間有較大的空間，這樣便于通過擴大汽缸直徑來，汽缸之間有較大的空間，這樣便于通過擴大汽缸直徑來提高排量和功率。提高排量和功率。6 6，V V型發(fā)動機的汽缸均成一角度對向布置，可抵消局部振動。型發(fā)動機的汽

7、缸均成一角度對向布置，可抵消局部振動。缺點：缺點：1 1，是必須使用兩個缸蓋，結構較為復雜。，是必須使用兩個缸蓋，結構較為復雜。2 2，其寬度加大，發(fā)動機兩側空間較小，不易安排其它裝置，其寬度加大，發(fā)動機兩側空間較小，不易安排其它裝置發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型水平對置發(fā)動機優(yōu)缺點：水平對置發(fā)動機優(yōu)缺點：1 1、是其產(chǎn)生的橫向震動容易為支架吸收能、是其產(chǎn)生的橫向震動容易為支架吸收能效地全車較重的發(fā)動機重心降低，使得在效地全車較重的發(fā)動機重心降低，使得在設計全車配重時更容易到達整體平衡。設計全車配重時更容易到達整體平衡。2 2、活塞運動的平衡良好、活塞運動的平衡良好180180度左右抵消度左右抵消相

8、比直列式在曲軸方面所需的平衡配重因素相比直列式在曲軸方面所需的平衡配重因素減少，從而有助于轉速的提升。減少，從而有助于轉速的提升。缺點：易磨損缺點：易磨損 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型按進氣狀態(tài)不同，活塞式內(nèi)燃機還可分為增按進氣狀態(tài)不同，活塞式內(nèi)燃機還可分為增壓和非增壓兩類。壓和非增壓兩類。 發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型按點火方式分：點燃式內(nèi)燃機和壓燃式內(nèi)燃按點火方式分：點燃式內(nèi)燃機和壓燃式內(nèi)燃機機發(fā)動機根本結構發(fā)動機根本結構發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v工作循環(huán)工作循環(huán)v活塞式內(nèi)燃機的工作循環(huán)是由進氣、壓縮、活塞式內(nèi)燃機的工作循環(huán)是由進氣、壓縮、作功和排氣等四個工作過程組成的封閉過作功和排氣等四個工

9、作過程組成的封閉過程。周而復始地進行這些過程，內(nèi)燃機才程。周而復始地進行這些過程，內(nèi)燃機才能持續(xù)地作功。能持續(xù)地作功。發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v2.2.上、下止點上、下止點v活塞頂離曲軸回轉中心最遠處為上止點；活塞頂離曲軸回轉中心最遠處為上止點；活塞頂離曲軸回轉中心最近處為下止點?；钊旊x曲軸回轉中心最近處為下止點。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v3. .活塞行程活塞行程v上、下止點間的距離上、下止點間的距離 S S 稱為活塞行程。稱為活塞行程。v4.4.氣缸工作容積氣缸工作容積v上、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸上、

10、下止點間所包容的氣缸容積稱為氣缸工作容積。工作容積。發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v6.6.燃燒室容積燃燒室容積v活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積。發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v7.7.氣缸總容積氣缸總容積v氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總容積。容積。發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v8.8.壓縮比壓縮比發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語v9.9.工況工況v內(nèi)燃機在某

11、一時刻的運行狀況簡稱工況，內(nèi)燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況，以該時刻內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉以該時刻內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉速表示。曲軸轉速即為內(nèi)燃機轉速。速表示。曲軸轉速即為內(nèi)燃機轉速。v10.10.負荷率負荷率v內(nèi)燃機在某一轉速下發(fā)出的有效功率與相內(nèi)燃機在某一轉速下發(fā)出的有效功率與相同轉速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值同轉速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值稱為負荷率，以百分數(shù)表示。負荷率通常稱為負荷率，以百分數(shù)表示。負荷率通常簡稱負荷。簡稱負荷。發(fā)動機根本術語發(fā)動機根本術語發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理四沖程汽油機工作原理：四沖程汽油機工作原理：發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理四沖程汽油

12、機的示功圖：四沖程汽油機的示功圖：發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理v四沖程柴油機的工作四沖程柴油機的工作原理原理發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理v四沖程汽油機與四沖程柴油機的共同點是：四沖程汽油機與四沖程柴油機的共同點是：v1)1)每個工作循環(huán)都包含進氣、壓縮、作功和排氣每個工作循環(huán)都包含進氣、壓縮、作功和排氣等四個活塞行程，每個行程各占等四個活塞行程，每個行程各占180180曲軸轉角，曲軸轉角，即曲軸每旋轉兩周完成一個工作循環(huán)。即曲軸每旋轉兩周完成一個工作循環(huán)。v2)2)四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三四個活塞行程中，只有一個作功行程，其余三個是耗功行程。顯然，在作功行程曲軸旋轉的角個是耗功

13、行程。顯然，在作功行程曲軸旋轉的角速度要比其他三個行程時大得多，即在一個工作速度要比其他三個行程時大得多，即在一個工作循環(huán)內(nèi)曲軸的角速度是不均勻的。為了改善曲軸循環(huán)內(nèi)曲軸的角速度是不均勻的。為了改善曲軸旋轉的不均勻性，可在曲軸上安裝轉動慣量較大旋轉的不均勻性，可在曲軸上安裝轉動慣量較大的飛輪或采用多缸內(nèi)燃機并使其按一定的工作順的飛輪或采用多缸內(nèi)燃機并使其按一定的工作順序依次進行工作。序依次進行工作。發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理v兩者不同之處是：兩者不同之處是：v1)1)汽油機的可燃混合氣在氣缸外部開始形汽油機的可燃混合氣在氣缸外部開始形成并延續(xù)到進氣和壓縮行程終了，時間較成并延續(xù)到進氣和壓縮行

14、程終了，時間較長。柴油機的可燃混合氣在氣缸內(nèi)部形成，長。柴油機的可燃混合氣在氣缸內(nèi)部形成，從壓縮行程接近終了時開始，并占小局部從壓縮行程接近終了時開始，并占小局部作功行程，時間很短。作功行程，時間很短。v2)2)汽油機的可燃混合氣用電火花點燃，柴汽油機的可燃混合氣用電火花點燃，柴油機那么是自燃。所以又稱汽油機為點燃油機那么是自燃。所以又稱汽油機為點燃式內(nèi)燃機，稱柴油機為壓燃式內(nèi)燃機。式內(nèi)燃機，稱柴油機為壓燃式內(nèi)燃機。發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理v二沖程發(fā)動機工作原二沖程發(fā)動機工作原理理發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理v二沖程內(nèi)燃機與四沖程內(nèi)燃機相比具有以下一些二沖程內(nèi)燃機與四沖程內(nèi)燃機相比具有以下

15、一些特點。特點。v1)1)曲軸每轉一周完成一個工作循環(huán)，作功一次。曲軸每轉一周完成一個工作循環(huán)，作功一次。當曲軸轉速相同時，二沖程內(nèi)燃機單位時間的作當曲軸轉速相同時，二沖程內(nèi)燃機單位時間的作功次數(shù)是四沖程內(nèi)燃機的兩倍。由于曲軸每轉一功次數(shù)是四沖程內(nèi)燃機的兩倍。由于曲軸每轉一周作功一次，因此曲軸旋轉的角速度比較均勻。周作功一次，因此曲軸旋轉的角速度比較均勻。v2)2)二沖程內(nèi)燃機的換氣過程時間短，僅為四沖程二沖程內(nèi)燃機的換氣過程時間短，僅為四沖程內(nèi)燃機的內(nèi)燃機的1/31/3左右。另外，進、排氣過程幾乎同時左右。另外，進、排氣過程幾乎同時進行，利用新氣掃除廢氣，新氣可能流失，廢氣進行，利用新氣掃除

16、廢氣，新氣可能流失，廢氣也不易去除干凈。因此，二沖程內(nèi)燃機的換氣質也不易去除干凈。因此，二沖程內(nèi)燃機的換氣質量較差。量較差。v3)3)曲軸箱換氣式二沖程內(nèi)燃機因為沒有進、排氣曲軸箱換氣式二沖程內(nèi)燃機因為沒有進、排氣門，而使結構大為簡化。門，而使結構大為簡化。發(fā)動機的工作原理發(fā)動機的工作原理v轉子發(fā)動機工作原理轉子發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理發(fā)動機工作原理v相關視頻相關視頻v四沖程汽油機工作原理四沖程汽油機工作原理v二沖程汽油機工作原理二沖程汽油機工作原理v四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機工作原理v二沖程柴油機工作原理二沖程柴油機工作原理v轉子發(fā)動機工作原理轉子發(fā)動機工作原理發(fā)動機的總體構造發(fā)動

17、機的總體構造v曲柄連桿機構：發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完曲柄連桿機構：發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉換的主要運動零件。它由機體組、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?；钊B桿組和曲軸飛輪組等組成。發(fā)動機總體構造發(fā)動機總體構造發(fā)動機總體構造發(fā)動機總體構造v3.3.冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)v4.4.燃料供給系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng) v5.5.潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) v6.6.點火系統(tǒng)點火系統(tǒng) v7.7.起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)v8.8.進排系統(tǒng)進排系統(tǒng) 發(fā)動機的性能指標發(fā)動機的性能指標v一、動力性指標：有效轉矩、有效功率、發(fā)動機一、動力性指標：有效轉矩、有效功率、發(fā)動機轉速、平均有效壓力轉速、平均有效

18、壓力v發(fā)動機對外輸出的平均轉矩稱為有效轉矩發(fā)動機對外輸出的平均轉矩稱為有效轉矩TeTe v發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱有效功發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱有效功PePe單位為單位為 kW kWv3 3發(fā)動機轉速發(fā)動機轉速v發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉數(shù)稱為發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉數(shù)稱為發(fā)動機轉速，用發(fā)動機轉速，用n n表示，單位為表示，單位為 r/min r/min 。v4 4平均有效壓力平均有效壓力v單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力，記作，單位為稱為平均有效壓力，記作，單位為 MPa MPa 。顯然，平均有效壓力越大，。顯然，平均有效壓力越大，發(fā)動機的作功能

19、力越強。發(fā)動機的作功能力越強。二、經(jīng)濟性指標二、經(jīng)濟性指標: :v有效熱效率、有效燃油消耗率有效熱效率、有效燃油消耗率v燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉化為有效功的百燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉化為有效功的百分數(shù)稱為有效熱效率。分數(shù)稱為有效熱效率。v發(fā)動機每輸出發(fā)動機每輸出1KW1KW的有效功率所消耗的燃油的有效功率所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率量稱為有效燃油消耗率bebe. .三、強化指標：三、強化指標：升功率、強化系數(shù)升功率、強化系數(shù)發(fā)動機在標定工況下，單位發(fā)動機排量輸出發(fā)動機在標定工況下，單位發(fā)動機排量輸出的有效功率稱為升功率。的有效功率稱為升功率。平均有效壓力與活塞平均速度的乘積。平均有效壓力與活塞

20、平均速度的乘積。四、緊湊性指標：四、緊湊性指標：比容積比容積- -發(fā)動機外廓體積與其標定功率的比值發(fā)動機外廓體積與其標定功率的比值稱比容積。稱比容積。比質量比質量- -發(fā)動機的干質量與其標定功率的比值發(fā)動機的干質量與其標定功率的比值稱為比質量。稱為比質量。五、環(huán)境指標：五、環(huán)境指標：v發(fā)動機排氣品質、噪聲水平發(fā)動機排氣品質、噪聲水平六、可靠性指標：六、可靠性指標：首發(fā)故障行駛里程、平均故首發(fā)故障行駛里程、平均故障間隔里程、主題零件的損壞障間隔里程、主題零件的損壞七、耐久性指標七、耐久性指標v指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作指發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常工作的極限時間。通常用發(fā)動機的大

21、修里程，即的極限時間。通常用發(fā)動機的大修里程，即發(fā)動機從出廠到第一次大修之間汽車行駛的發(fā)動機從出廠到第一次大修之間汽車行駛的里程數(shù)來衡量。里程數(shù)來衡量。八、工藝性指標八、工藝性指標評價發(fā)動機制造工藝性和維修評價發(fā)動機制造工藝性和維修工藝性好壞的指標。工藝性好壞的指標。九、速度特性九、速度特性v發(fā)動機性能指標隨調整狀況及運行工況而發(fā)動機性能指標隨調整狀況及運行工況而變化的關系稱為發(fā)動機特性變化的關系稱為發(fā)動機特性發(fā)動機有效功率、有效轉矩和有效燃油消耗發(fā)動機有效功率、有效轉矩和有效燃油消耗率雖轉速變化而變化關系稱為發(fā)動機速度率雖轉速變化而變化關系稱為發(fā)動機速度特性特性當油門開到最大的時候的速度特性

22、稱為外當油門開到最大的時候的速度特性稱為外特性特性; ;否那么叫局部特性否那么叫局部特性第五節(jié)第五節(jié) 內(nèi)燃機名稱及型號編制規(guī)那內(nèi)燃機名稱及型號編制規(guī)那么么國家標準國家標準GB/T725-2021GB/T725-2021。該標準的主要內(nèi)容為：。該標準的主要內(nèi)容為：1 1內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名，例如柴油內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名，例如柴油機、汽油機、天然氣機等。機、汽油機、天然氣機等。2 2內(nèi)燃機型號由以下四局部內(nèi)容組成：內(nèi)燃機型號由以下四局部內(nèi)容組成： 第一局部：由制造商代號或系列符號組成。第一局部：由制造商代號或系列符號組成。 第二局部：由氣缸數(shù)、氣缸布置型式符號、沖程型第二局部：由氣缸數(shù)、氣缸布置型式符號、沖