第一章 發(fā)動機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造

1、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)1、上止點、上止點2、下止點、下止點3、活塞行程、活塞行程4、曲柄半徑、曲柄半徑5、氣缸工作容積、氣缸工作容積6、燃燒室容積、燃燒室容積7、氣缸總?cè)莘e、氣缸總?cè)莘e8、壓縮比、壓縮比9、內(nèi)燃機(jī)排量、內(nèi)燃機(jī)排量10、工作循環(huán)工作循環(huán) 二、基本術(shù)語二、基本術(shù)語汽油機(jī)工作原理汽油機(jī)工作原理汽油機(jī)工作循環(huán)汽油機(jī)工作循環(huán) 進(jìn)氣行程進(jìn)氣行程排氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門開啟進(jìn)氣門開啟活塞溫度溫度370400 K， 壓力壓力0.070.09MPa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。示功圖大氣壓力線大氣壓力線PVra上止點下止點壓縮行程壓縮行程進(jìn)氣門關(guān)閉排

2、氣門關(guān)閉活塞壓縮比：=Va/VcPacVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線上止點下止點溫度600700K， 壓力0.61.5 MPa作功行程作功行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞ZbaPVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點下止點瞬時最高：溫度22002800 K， 壓力35MPa作功終了：溫度13001600 K， 壓力0.30.5 MPa 排氣行程排氣行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開活塞溫度9001200 K 壓力0.1050.115 MPa殘余廢氣Z上止點下止點bPVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線汽油機(jī)工作原理汽油機(jī)工作原理噴油器噴油器排氣行程排氣行程進(jìn) 氣 門進(jìn) 氣 門排氣門排氣門純 空 氣純 空 氣溫度溫

3、度300-370K300-370K壓力壓力0.07850.0932MPa溫度溫度750-1000K750-1000K壓力壓力3-5 MPa3-5 MPa瞬時：溫度瞬時：溫度2000-2000-2500K2500K壓力壓力6-9 MPa6-9 MPa溫度溫度800-1000K800-1000K壓力壓力0.105-0.105-0.125MPa0.125MPa終了：溫度終了：溫度12001500k壓壓力力0.2-0.4MPa0.2-0.4MPa吸氣行程吸氣行程壓縮行程壓縮行程作功行程作功行程柴油機(jī)的工作原理柴油機(jī)的工作原理柴油機(jī)的工作循環(huán)柴油機(jī)的工作循環(huán)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同點工作原理和結(jié)構(gòu)的不同點

4、汽油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)混合氣形成地點混合氣形成地點氣缸外（化油器內(nèi)）氣缸外（化油器內(nèi)）氣缸內(nèi)氣缸內(nèi)混合氣著火方式混合氣著火方式點燃式點燃式壓燃式壓燃式點火系點火系有有無無燃油供給系燃油供給系化油器化油器噴油器，噴油泵噴油器，噴油泵柴油機(jī)柴油機(jī) 優(yōu)點：燃油優(yōu)點：燃油 消耗率低，且柴油價格較消耗率低，且柴油價格較 低，低， 所所以燃油經(jīng)濟(jì)性好。以燃油經(jīng)濟(jì)性好。 缺點：轉(zhuǎn)速較汽油機(jī)低、質(zhì)量大、制缺點：轉(zhuǎn)速較汽油機(jī)低、質(zhì)量大、制 造和維修造和維修費用高。費用高。 應(yīng)用：應(yīng)用越來越廣泛。應(yīng)用：應(yīng)用越來越廣泛。柴油機(jī)與汽油機(jī)的特點比較柴油機(jī)與汽油機(jī)的特點比較汽油機(jī)汽油機(jī) 優(yōu)點：具有轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小、工作噪

5、優(yōu)點：具有轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小、工作噪 聲小、聲小、 起起動容易、制造動容易、制造 和維修和維修 費用低等特點。費用低等特點。 缺點：燃油缺點：燃油 消耗率高，燃油經(jīng)濟(jì)性差。消耗率高，燃油經(jīng)濟(jì)性差。 應(yīng)用：用在轎車和輕型貨車及應(yīng)用：用在轎車和輕型貨車及 越野車。越野車。 1、四沖程發(fā)動機(jī)在一個工作循環(huán)的四個活塞行程、四沖程發(fā)動機(jī)在一個工作循環(huán)的四個活塞行程中，只有一個行程是作功的，其余三個行程則是作功中，只有一個行程是作功的，其余三個行程則是作功的輔助行程。的輔助行程。 缺點：發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。缺點：發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。 改正措施：采用多缸發(fā)動機(jī)。改正措施：采用多缸發(fā)動機(jī)。 2、在多缸四沖程發(fā)動機(jī)的每

6、一個氣缸內(nèi)，所有的、在多缸四沖程發(fā)動機(jī)的每一個氣缸內(nèi)，所有的工作過程是相同的，并按上述次序進(jìn)行，但所有氣缸工作過程是相同的，并按上述次序進(jìn)行，但所有氣缸的作功行程并不同時發(fā)生。的作功行程并不同時發(fā)生。 優(yōu)點：氣缸數(shù)越多，發(fā)動機(jī)的工作越平穩(wěn)。優(yōu)點：氣缸數(shù)越多，發(fā)動機(jī)的工作越平穩(wěn)。 缺點：一般將使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸及質(zhì)量增加。缺點：一般將使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸及質(zhì)量增加。1.3 二沖程發(fā)動機(jī)工作原理二沖程發(fā)動機(jī)工作原理1.3.1 二沖程汽油機(jī)工作原理二沖程汽油機(jī)工作原理 1、定義、定義 二沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)是在兩個活塞行程內(nèi)，即二沖程發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)是在兩個活塞行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。曲

7、軸旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)完成的。 2、在二沖程發(fā)動機(jī)內(nèi)，一個工作循環(huán)所包含的兩、在二沖程發(fā)動機(jī)內(nèi)，一個工作循環(huán)所包含的兩個行程是個行程是: （1）第一行程）第一行程 (壓縮壓縮+進(jìn)氣進(jìn)氣) 活塞自下止點向上移動，事先已充入活塞上方氣缸活塞自下止點向上移動，事先已充入活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮，當(dāng)進(jìn)氣孔打開，新的可燃混合氣又內(nèi)的混合氣被壓縮，當(dāng)進(jìn)氣孔打開，新的可燃混合氣又自化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。自化油器被吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)。 （2）第二行程）第二行程 (作功作功+排氣或換氣排氣或換氣) 接近上止點時，燃燒?；钊陨现裹c向下移動，活接近上止點時，燃燒?；钊陨现裹c向下移動，活塞上方進(jìn)行著

8、作功過程和換氣過程。塞上方進(jìn)行著作功過程和換氣過程。 壓縮混合氣進(jìn)氣點火燃燒排氣換氣孔進(jìn)氣孔排氣孔火花塞單缸二沖程汽油機(jī)工作原理示意圖單缸二沖程汽油機(jī)工作原理示意圖單缸二沖程汽油機(jī)工作原理示意圖單缸二沖程汽油機(jī)工作原理示意圖 3、二沖程和四沖程相比較、二沖程和四沖程相比較 優(yōu)點：曲軸每轉(zhuǎn)一周，作功一次，在相同優(yōu)點：曲軸每轉(zhuǎn)一周，作功一次，在相同的的n,V下，功率是四沖程的下，功率是四沖程的2倍。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)倍。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、使用方便。構(gòu)簡單、質(zhì)量小、使用方便。 缺點：沒有專門的換氣機(jī)構(gòu)（造成廢氣排缺點：沒有專門的換氣機(jī)構(gòu)（造成廢氣排不干凈，有效行程減?。β适撬臎_程的不干凈，有

9、效行程減?。?，功率是四沖程的1.51.6倍，不經(jīng)濟(jì)。倍，不經(jīng)濟(jì)。 應(yīng)用：摩托車（廣泛）應(yīng)用：摩托車（廣泛）1、第一行程（換氣壓縮）、第一行程（換氣壓縮）活塞從下活塞從下上，進(jìn)氣孔、排氣門打開，進(jìn)行換上，進(jìn)氣孔、排氣門打開，進(jìn)行換氣。繼續(xù)向上，進(jìn)氣孔、排氣門關(guān)閉，進(jìn)行壓氣。繼續(xù)向上，進(jìn)氣孔、排氣門關(guān)閉，進(jìn)行壓縮?？s。2、第二行程、第二行程接近上止點處，噴油燃燒?；钊麖纳辖咏现裹c處，噴油燃燒。活塞從上下，作下，作功。功。23S處，進(jìn)行排氣。剩下處，進(jìn)行排氣。剩下13S，進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔打開，進(jìn)行換氣。打開，進(jìn)行換氣。應(yīng)用：大型低速船應(yīng)用：大型低速船1.3.2 二沖程柴油機(jī)工作原理二沖程柴油機(jī)工作原

10、理換氣換氣燃燒燃燒排氣壓縮噴油器空空氣氣掃氣泵廢廢氣氣排氣門排氣門兩大機(jī)構(gòu)兩大機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)燃油供給系燃油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 （1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)）曲柄連桿機(jī)構(gòu) 構(gòu)成：包括機(jī)體、構(gòu)成：包括機(jī)體、氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、活塞、連桿、帶有飛輪活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。的曲軸等。 作用：支承發(fā)動機(jī)作用：支承發(fā)動機(jī)的所有零部件，將活塞的所有零部件，將活塞的直線往復(fù)運動變?yōu)榍闹本€往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動并輸出動軸的旋轉(zhuǎn)運動并輸出動力。力。 （2）配氣機(jī)構(gòu)）配氣機(jī)構(gòu) 構(gòu)成：包括進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、

11、氣門間隙構(gòu)成：包括進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶輪。調(diào)節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶輪。 作用：使可燃混合氣（或空氣）及時充入氣缸并作用：使可燃混合氣（或空氣）及時充入氣缸并及時從氣缸及時從氣缸 排出廢氣。排出廢氣。 （3）燃料供給系）燃料供給系 構(gòu)成：包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、構(gòu)成：包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、排氣消聲器等。空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、排氣消聲器等。 作用：把汽油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供作用：把汽油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。入氣缸

12、，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。化油器式燃油供給系統(tǒng)化油器式燃油供給系統(tǒng)電控燃油噴射式燃油供給系統(tǒng)電控燃油噴射式燃油供給系統(tǒng)柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng) （4）點火系）點火系 構(gòu)成：包括供給低壓電流的蓄電池和發(fā)電機(jī)以及分構(gòu)成：包括供給低壓電流的蓄電池和發(fā)電機(jī)以及分電器、點火線圈與火花塞等。電器、點火線圈與火花塞等。 作用：保證按規(guī)定時刻準(zhǔn)時點燃?xì)飧字斜粔嚎s的混作用：保證按規(guī)定時刻準(zhǔn)時點燃?xì)飧字斜粔嚎s的混合氣。合氣。點火系統(tǒng)點火系統(tǒng) （5）潤滑系）潤滑系 構(gòu)成：油底殼、構(gòu)成：油底殼、機(jī)油泵、機(jī)油集濾器、機(jī)油泵、機(jī)油集濾器、限壓閥、潤滑油道、限壓閥、潤滑油道、機(jī)油濾清器等。機(jī)油濾

13、清器等。 作用：將潤滑油作用：將潤滑油供給作相對運動的零供給作相對運動的零件，以減少它們之件，以減少它們之 間間的摩擦的摩擦 阻力，減輕機(jī)阻力，減輕機(jī)件的磨損，并部分地件的磨損，并部分地冷卻摩擦零件，清洗冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。摩擦表面。潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) （6）冷卻系）冷卻系 構(gòu)成：包括水泵、構(gòu)成：包括水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、分水管以及氣缸體和氣分水管以及氣缸體和氣缸蓋里鑄出的空腔水缸蓋里鑄出的空腔水套等。套等。 作用：把受熱機(jī)件作用：把受熱機(jī)件的熱量散到大氣中去，的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動機(jī)正常工作。以保證發(fā)動機(jī)正常工作。冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) （7）起動系）起動

14、系 構(gòu)成：蓄電構(gòu)成：蓄電池、起動開關(guān)、池、起動開關(guān)、起動機(jī)等組成。起動機(jī)等組成。 作用：用以作用：用以使靜止的發(fā)動機(jī)使靜止的發(fā)動機(jī)起動并轉(zhuǎn)入自行起動并轉(zhuǎn)入自行運轉(zhuǎn)。運轉(zhuǎn)。起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)一、動力性指標(biāo)一、動力性指標(biāo) 1、有效轉(zhuǎn)矩、有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為表示，單位為Nm。 2、有效功率、有效功率 發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，用發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，用Pe表示，單位為表示，單位為kW。 二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 發(fā)動機(jī)每發(fā)出發(fā)動機(jī)每發(fā)出lkW有效功率，在有效功率，在lh

15、內(nèi)所消耗內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量，稱的燃油質(zhì)量，稱 為燃油消耗率，用為燃油消耗率，用be表示。很表示。很明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。明顯，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。三、發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)性能指標(biāo)三、發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)性能指標(biāo) 發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)性能指標(biāo)主要指排氣品質(zhì)、噪發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)性能指標(biāo)主要指排氣品質(zhì)、噪聲、起動性等。聲、起動性等。 1、排氣品質(zhì)、排氣品質(zhì) 發(fā)動機(jī)的排氣中含有對人體有害的物質(zhì)，主要發(fā)動機(jī)的排氣中含有對人體有害的物質(zhì)，主要 有有氮氧化合物氮氧化合物(NO，)、碳?xì)浠衔?、碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳和一氧化碳(CO)等以及排氣顆粒。它對大氣的污染已形成公害。為此，等以及排氣顆粒。它對大氣的污染

16、已形成公害。為此，各國采取了許多對策，并制定相應(yīng)的控制法規(guī)。各國采取了許多對策，并制定相應(yīng)的控制法規(guī)。 2、噪聲、噪聲 汽車是城市主要的噪聲源之一，發(fā)動機(jī)又是汽車汽車是城市主要的噪聲源之一，發(fā)動機(jī)又是汽車的主要噪聲源，故必須給予控制。的主要噪聲源，故必須給予控制。 3、起動性能、起動性能 起動性能好的發(fā)動機(jī)在一定溫度下能可靠發(fā)動，起動性能好的發(fā)動機(jī)在一定溫度下能可靠發(fā)動，起動迅速，起動消耗的功率小，起動期磨損少。起動迅速，起動消耗的功率小，起動期磨損少。四、發(fā)動機(jī)的速度特性四、發(fā)動機(jī)的速度特性 發(fā)動機(jī)速度特性：發(fā)動發(fā)動機(jī)速度特性：發(fā)動機(jī)的速度特性指發(fā)動機(jī)的功機(jī)的速度特性指發(fā)動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和燃

17、油消耗率三者率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。 測量：可以通過發(fā)動機(jī)測量：可以通過發(fā)動機(jī)在試驗臺上進(jìn)行試驗求得。在試驗臺上進(jìn)行試驗求得。 發(fā)動機(jī)外特性：如果改發(fā)動機(jī)外特性：如果改變節(jié)氣門開度可得到不同組變節(jié)氣門開度可得到不同組特性，當(dāng)節(jié)氣門到最大時所特性，當(dāng)節(jié)氣門到最大時所得到的發(fā)動機(jī)的速度特性。得到的發(fā)動機(jī)的速度特性。 作用：發(fā)動機(jī)外特性代作用：發(fā)動機(jī)外特性代表了發(fā)動機(jī)所具有的最高動表了發(fā)動機(jī)所具有的最高動力性能。力性能。五、發(fā)動機(jī)工作狀況五、發(fā)動機(jī)工作狀況 發(fā)動機(jī)工作狀況發(fā)動機(jī)工作狀況一般是用它的功率與一般是用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有

18、時也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)時也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來表征。速來表征。內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則 內(nèi)燃機(jī)名稱均按所使用的主要燃料命名，例內(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。如汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)等。 內(nèi)燃機(jī)型號由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組內(nèi)燃機(jī)型號由阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組成。成。 內(nèi)燃機(jī)型號由以下四部分組成：內(nèi)燃機(jī)型號由以下四部分組成： 1、 汽油機(jī)汽油機(jī) 1E65F： 表示單缸，二行程，缸徑表示單缸，二行程，缸徑65mm，風(fēng)冷通用，風(fēng)冷通用型型 4100Q： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車用，水冷車用 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑100mm，水冷車，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品用，第四種變型產(chǎn)品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸徑表示六缸，四行程，缸徑102mm，水冷通，水冷通用型，用型，CA表示系列符號表示系列符號 8V100： 表示八缸，四行程、缸徑表示八缸，