項(xiàng)目一發(fā)動(dòng)機(jī)總論

1、2022-3-211海南省交通學(xué)校海南省交通學(xué)校蔣小君蔣小君3/21/202223/21/20223優(yōu)點(diǎn)：與外燃機(jī)相比，優(yōu)點(diǎn)：與外燃機(jī)相比，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕和容易起動(dòng)等質(zhì)量輕和容易起動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)許多優(yōu)點(diǎn)1.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(1)熱熱機(jī)機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)外燃機(jī)直接以燃料燃燒所生直接以燃料燃燒所生成的燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)成的燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)的熱機(jī)為內(nèi)燃機(jī)，反的熱機(jī)為內(nèi)燃機(jī)，反之則為外燃機(jī)之則為外燃機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)和熱氣機(jī)等和熱氣機(jī)等3/21/202241.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(2)由于以上諸多優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)燃機(jī)，尤其是活塞式內(nèi)燃機(jī)被極其廣泛的

2、用作汽車動(dòng)力?；钊絻?nèi)燃機(jī)的分類：活塞式內(nèi)燃機(jī)按照活塞運(yùn)動(dòng)方式：往復(fù)活塞式；旋轉(zhuǎn)活塞式按照所用燃料：汽油機(jī)；柴油機(jī)；氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)按照點(diǎn)火方式：點(diǎn)燃式；壓燃式按照冷卻方式：風(fēng)冷式；水冷式按照行程數(shù)：四沖程；二沖程3/21/202251.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(3)往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式3/21/202261.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(4)3/21/202271.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(5)3/21/202281.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(6)3/21/202291.1.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型(7)3/21/2022101.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造汽油機(jī)：由以下兩大機(jī)構(gòu)和五大

3、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。 3/21/2022111.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 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。3/21/2022121.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 2 ）.配氣機(jī)構(gòu)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

4、過(guò)程3/21/2022131.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 3 ）.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(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、節(jié)溫器等組成。3/21/2022141.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 4 ）.燃料供給系統(tǒng)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。3/21/2022151.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 5 ）.潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系的功用是向作相

5、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)油濾清器和一些閥門等組成。3/21/2022161.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 6 ）.點(diǎn)火系統(tǒng)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。3/21/2022171.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造 7 ）.起動(dòng)系統(tǒng)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)

6、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。曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自動(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)起動(dòng)系。3/21/2022181.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ)基本術(shù)語(yǔ)1）、工作循環(huán)：四個(gè)沖程，進(jìn)氣，壓縮，做功，排氣2）、上下止點(diǎn)：活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處為上止點(diǎn)，反之為下止點(diǎn)3）、活塞行程：上下止點(diǎn)之間的距離s為活塞行程；3/21/2022191.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ)曲軸的回轉(zhuǎn)半徑R為曲柄半徑，顯然有： S=2*r3/21/2022201.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ)4）、氣缸工作

7、容積：上下止點(diǎn)間包含的氣缸容積稱為氣缸工作容積（Vs）5）、內(nèi)燃機(jī)排量：內(nèi)燃機(jī)所有氣缸工作容積的總和稱為內(nèi)燃機(jī)排量（VL，有： VL=i*Vs，其中i代表汽缸數(shù)）3/21/2022211.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ) 6）、燃燒室容積：活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，也叫壓縮容積（Vc）。 7）、氣缸總?cè)莘e：氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總?cè)莘e。（Va）有：Va=Vs+Vc3/21/2022221.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ) 8）、壓縮比：3/21/2022231.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理1.2.1、四沖程汽油機(jī)工作原理原理進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣沖程：(1

8、)作用：作用： 吸入新鮮混合氣吸入新鮮混合氣(2)活塞運(yùn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng): 從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 0o180 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進(jìn)氣門打開排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門打開排氣門關(guān)閉(5)終了壓力終了壓力: 7590 kPa(6)終了溫度終了溫度: 80130 oC壓縮沖程：壓縮沖程：(1)作用：作用： 壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)造條件造條件(2)活塞運(yùn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng): 從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 180o360 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進(jìn)、排氣門均關(guān)閉進(jìn)、排氣門均關(guān)閉(5)終了壓力終了壓力: 8001400 kPa(6)終

9、了溫度終了溫度: 350400 oC做功沖程：做功沖程：(1)作用：作用： 燃燒高溫高壓氣體膨脹做燃燒高溫高壓氣體膨脹做功功(2)活塞運(yùn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng): 從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 360o540 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉(5)最高壓力最高壓力: 2490 3520 kPa(6)終了壓力終了壓力: 300500 kPa(7)終了溫度終了溫度: 1200 oC排氣沖程：排氣沖程：(1)作用：作用： 排出膨脹做功后的廢氣排出膨脹做功后的廢氣(2)活塞運(yùn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng): 從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)(3)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角: 540

10、o720 o(4)氣門狀態(tài)氣門狀態(tài): 進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開開(5)終了壓力終了壓力: 105120 kPa(6)終了溫度終了溫度: 600900 oC3/21/2022241.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理四沖程汽油機(jī)工作原理3/21/2022251.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理綜上所述：綜上所述： 發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)二周（環(huán)時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)二周（720A），進(jìn)、排氣門各），進(jìn)、排氣門各開啟一次，活塞完成四個(gè)開啟一次，活塞完成四個(gè)行程，其中進(jìn)氣、壓縮和行程，其中進(jìn)氣、壓縮和排氣行程是消耗動(dòng)力，只排氣行程是消耗動(dòng)力，只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。

11、每完成一次進(jìn)氣、壓縮、每完成一次進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣的過(guò)程，稱為作功、排氣的過(guò)程，稱為一個(gè)工作循環(huán)。一個(gè)工作循環(huán)。四行程發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)四行程發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn) ： 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)二周，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)二周，活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)。作循環(huán)。3/21/2022261.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理四沖程汽油機(jī)工作原理3/21/2022271.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理1.2.2、 四沖程柴油機(jī)工作原理同樣包括進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣等四個(gè)過(guò)程在各個(gè)活塞行程中，進(jìn)、排氣門的開閉和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與汽油機(jī)完全相同。只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油機(jī)和汽油機(jī)在混合氣形成方法及著火方式上有著根本的

12、差別。1）.進(jìn)氣行程在柴油機(jī)進(jìn)氣行程中，被吸入氣缸的只是純凈的空氣。2）.壓縮行程因?yàn)椴裼蜋C(jī)的壓縮比大，所以壓縮行程終了時(shí)氣體壓力高。3/21/2022281.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理3）.作功行程在壓縮行程結(jié)束時(shí)，噴油泵將柴油泵入噴油器，并通過(guò)噴油器噴入燃燒室。因?yàn)閲娪蛪毫芨?，噴孔直徑很小，所以噴出的柴油呈?xì)霧狀。細(xì)微的油滴在熾熱的空氣中迅速蒸發(fā)汽化，并借助于空氣的運(yùn)動(dòng)，迅速與空氣混合形成可燃混合氣。由于氣缸內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于柴油的自燃點(diǎn)，因此柴油隨即自行著火燃燒。燃燒氣體的壓力、溫度迅速升高，體積急劇膨脹。在氣體壓力的作用下，活塞推動(dòng)連桿，連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)作功。4）.排氣行程排氣行程開始，排氣門開

13、啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，燃燒后的廢氣排出氣缸。3/21/2022291.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理四行程柴油機(jī)工作原理概略表四行程柴油機(jī)工作原理概略表3/21/2022301.2 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)工作原理1.2.3、汽油機(jī)與柴油機(jī)的比較共同點(diǎn)：1)每個(gè)工作循環(huán)都包含進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣等四個(gè)活塞行程，每個(gè)行程各占180曲軸轉(zhuǎn)角，即曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周完成一個(gè)工作循環(huán)。2)四個(gè)活塞行程中，只有一個(gè)作功行程，其余三個(gè)是耗功行程。顯然，在作功行程曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度要比其他三個(gè)行程時(shí)大得多，即在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)曲軸的角速度是不均勻的。為改善曲軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性，可在曲軸上安裝轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的飛輪或采用多缸內(nèi)燃機(jī)并使其按一定的工作順序依次工作。3/21/2022311.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理不同之處是：1)汽油機(jī)的可燃混合氣在氣缸外部開始形成并延續(xù)到進(jìn)氣和壓縮行程終了，時(shí)間較長(zhǎng)。柴油機(jī)的可燃混合氣在氣缸內(nèi)部形成，從壓縮行程接近終了時(shí)開始，并占小部分作功行程，時(shí)間很短。2