發(fā)動機原理緒論

1、內(nèi)燃機結(jié)構內(nèi)燃機結(jié)構內(nèi)燃機內(nèi)燃機新技術新技術內(nèi)燃機學研究內(nèi)容內(nèi)燃機學研究內(nèi)容內(nèi)燃機學學習方法內(nèi)燃機學學習方法基本要求基本要求 氣缸內(nèi)油氣混合氣燃燒產(chǎn)生壓力，推動活塞往復氣缸內(nèi)油氣混合氣燃燒產(chǎn)生壓力，推動活塞往復運動，通過曲柄連桿機構轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動進行運動，通過曲柄連桿機構轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動進行動力輸出的裝置。動力輸出的裝置。 重要概念：內(nèi)燃機工作循環(huán)重要概念：內(nèi)燃機工作循環(huán)汽油機汽油機 兩大機構 曲柄連桿機構 配氣機構 五大系統(tǒng) 燃料供給系 潤滑系 冷卻系 起動系 點火系柴油機柴油機 兩大機構 曲柄連桿機構 配氣機構 四大系統(tǒng) 燃料供給系 潤滑系 冷卻系 起動系電控內(nèi)燃機：電控系統(tǒng)電控

2、內(nèi)燃機：電控系統(tǒng)通常可按下列特征進行分類：著火方式、沖程數(shù)、缸數(shù)及排列、冷卻、工作方式。通常可按下列特征進行分類：著火方式、沖程數(shù)、缸數(shù)及排列、冷卻、工作方式。著火方式著火方式點燃式內(nèi)燃機點燃式內(nèi)燃機壓燃式內(nèi)燃機壓燃式內(nèi)燃機 汽油自燃溫度高，采用火花塞強制點火，汽油發(fā)動機為點燃式內(nèi)燃機。汽油自燃溫度高，采用火花塞強制點火，汽油發(fā)動機為點燃式內(nèi)燃機。 柴油自燃溫度低，采用高壓縮比壓燃，柴油發(fā)動機為壓燃式內(nèi)燃機。柴油自燃溫度低，采用高壓縮比壓燃，柴油發(fā)動機為壓燃式內(nèi)燃機。沖程數(shù)沖程數(shù)二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)。由于曲軸旋轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)。由于

3、換氣不徹底，經(jīng)濟性較差，但結(jié)構簡單，換氣不徹底，經(jīng)濟性較差，但結(jié)構簡單，因此在摩托車上廣泛使用。因此在摩托車上廣泛使用。曲軸旋轉(zhuǎn)二周完成一個工作循環(huán)。曲軸旋轉(zhuǎn)二周完成一個工作循環(huán)。四沖程發(fā)動機有獨立的進氣和排氣四沖程發(fā)動機有獨立的進氣和排氣沖程，換氣徹底，在汽車上廣泛使沖程，換氣徹底，在汽車上廣泛使用，并已逐漸用于摩托車。用，并已逐漸用于摩托車。缸數(shù)及排列缸數(shù)及排列常聽到的對發(fā)動機的叫法常聽到的對發(fā)動機的叫法L42.4L直列直列LINE4缸缸排氣量排氣量V63.0LV形排列形排列6缸缸排氣量排氣量直列發(fā)動機直列發(fā)動機V形發(fā)動形發(fā)動水平對置發(fā)動機水平對置發(fā)動機工作方式工作方式轉(zhuǎn)子式發(fā)動機轉(zhuǎn)子式發(fā)

4、動機活塞式發(fā)動機活塞式發(fā)動機 轉(zhuǎn)子發(fā)動機采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動來控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復式發(fā)動轉(zhuǎn)子發(fā)動機采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動來控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復式發(fā)動機的直線運動迥然不同。機的直線運動迥然不同。轉(zhuǎn)子發(fā)動機取消了無用的直線運動，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機尺寸較小，重量轉(zhuǎn)子發(fā)動機取消了無用的直線運動，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機尺寸較小，重量較輕，較輕， 而且振動和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。而且振動和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、壓縮、做功和三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，

5、發(fā)動機點火做功三次。排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動機點火做功三次。還存在氣密性、潤滑和磨損等一系列技術難題。還存在氣密性、潤滑和磨損等一系列技術難題。上止點上止點下止點下止點活塞行程活塞行程S燃燒室容積燃燒室容積Vc工作容積工作容積Vh總?cè)莘e總?cè)莘e=Vh+Vc發(fā)動機排量發(fā)動機排量=Vh壓縮比壓縮比 =總?cè)莘e總?cè)莘e/燃燒室容積燃燒室容積發(fā)動機本體發(fā)動機本體發(fā)動機本體: 發(fā)動機本體主要包含缸蓋、缸體等零部件發(fā)動機本體主要包含缸蓋、缸體等零部件 發(fā)動機本體既是發(fā)動機各機構、各系統(tǒng)的裝配基體又同時是發(fā)動機發(fā)動機本體既是發(fā)動機各機構、各系統(tǒng)的裝配基體又同時是發(fā)動機其它機構其它機構/系統(tǒng)的組成部分系統(tǒng)的組成

6、部分缸蓋缸體缸體作用缸體作用: 是發(fā)動機的骨架以及相關零部件的安裝基體是發(fā)動機的骨架以及相關零部件的安裝基體 發(fā)動機燃燒室發(fā)動機燃燒室/冷卻水道冷卻水道/潤滑油道的組成部分潤滑油道的組成部分 承受發(fā)動機工作時可燃混合氣產(chǎn)生的氣體力以及發(fā)動機運動件的慣性力承受發(fā)動機工作時可燃混合氣產(chǎn)生的氣體力以及發(fā)動機運動件的慣性力 承受周期性的熱沖擊承受周期性的熱沖擊典型缸體結(jié)構圖缸體按照曲軸孔對開的位置是否與缸體下表面同一平面可常分為以下三種缸體按照曲軸孔對開的位置是否與缸體下表面同一平面可常分為以下三種:一般式一般式: 曲軸孔對開位置與缸體下表面同一平面曲軸孔對開位置與缸體下表面同一平面龍門式龍門式: 曲

7、軸孔對開位置高于缸體下表面曲軸孔對開位置高于缸體下表面隧道式：曲軸孔沒有對開，適用于安裝滾動軸承的組合式曲軸的缸體形式隧道式：曲軸孔沒有對開，適用于安裝滾動軸承的組合式曲軸的缸體形式各種缸體形式簡圖一般式實例RAA/C一般式實例PWA/C缸蓋作用缸蓋作用: 密封缸孔上部，并與活塞頂部和缸孔形成燃燒室密封缸孔上部，并與活塞頂部和缸孔形成燃燒室 承受發(fā)動機工作時可燃混合氣產(chǎn)生的氣體力承受發(fā)動機工作時可燃混合氣產(chǎn)生的氣體力 承受周期性的熱沖擊承受周期性的熱沖擊典型缸蓋結(jié)構圖發(fā)動機燃燒室按照缸蓋部分燃燒室的形狀可常分為以下三種發(fā)動機燃燒室按照缸蓋部分燃燒室的形狀可常分為以下三種:楔形燃燒室楔形燃燒室:

8、 結(jié)構簡單、緊湊，在壓縮終了時能形成擠氣渦流結(jié)構簡單、緊湊，在壓縮終了時能形成擠氣渦流盆型燃燒室盆型燃燒室: 結(jié)構簡單，但不緊湊結(jié)構簡單，但不緊湊半球形燃燒室：結(jié)構更加緊湊，散熱面積小半球形燃燒室：結(jié)構更加緊湊，散熱面積小各種典型燃燒室簡圖曲柄連桿機構曲柄連桿機構曲柄連桿機構: 曲柄連桿結(jié)構主要包含活塞連桿組和曲軸飛輪組兩大部分曲柄連桿結(jié)構主要包含活塞連桿組和曲軸飛輪組兩大部分 曲柄連桿機構的主要作用是把活塞的直線往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動曲柄連桿機構的主要作用是把活塞的直線往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動并輸出動力并輸出動力活塞連桿組概述活塞連桿組概述: 活塞連桿組主要包含活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿總成和

9、連桿軸瓦等。活塞連桿組主要包含活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿總成和連桿軸瓦等。 活塞連桿組的主要作用是承受氣缸中的氣體爆發(fā)壓力，并將此力傳遞給曲軸。活塞連桿組的主要作用是承受氣缸中的氣體爆發(fā)壓力，并將此力傳遞給曲軸?；钊B桿組典型構成曲軸飛輪組曲軸飛輪組曲軸飛輪組: 曲軸飛輪組主要包含曲軸、主軸瓦和飛輪曲軸飛輪組主要包含曲軸、主軸瓦和飛輪(液力變矩器液力變矩器)等零件等零件 曲軸飛輪組的主要作用是承受活塞連桿組傳遞來的力曲軸飛輪組的主要作用是承受活塞連桿組傳遞來的力,并由此造成繞其本身并由此造成繞其本身軸線的力矩軸線的力矩,輸出旋轉(zhuǎn)運動輸出旋轉(zhuǎn)運動曲軸飛輪組典型構成配氣機構配氣機構的作用配氣機構的

10、作用:按照發(fā)動機各缸工作循環(huán)和點火次序的要求，將曲軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸。按照發(fā)動機各缸工作循環(huán)和點火次序的要求，將曲軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸。凸輪軸上的凸輪適時地控制相應的氣門打開或關閉以完成進排氣動作，使新凸輪軸上的凸輪適時地控制相應的氣門打開或關閉以完成進排氣動作，使新鮮空氣及燃燒后的廢氣及時、充分地進入及排出氣缸鮮空氣及燃燒后的廢氣及時、充分地進入及排出氣缸配氣相位配氣機構的作用配氣機構的作用:按照發(fā)動機各缸工作循環(huán)和點火次序的要求，將曲軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸。按照發(fā)動機各缸工作循環(huán)和點火次序的要求，將曲軸的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸。凸輪軸上的凸輪適時地控制相應的氣門打開或關閉以完成進排氣動作，使新凸

11、輪軸上的凸輪適時地控制相應的氣門打開或關閉以完成進排氣動作，使新鮮空氣及燃燒后的廢氣及時、充分地進入及排出氣缸鮮空氣及燃燒后的廢氣及時、充分地進入及排出氣缸配氣相位：就是進、排氣門的配氣相位：就是進、排氣門的實際開閉時刻，通常用相對于實際開閉時刻，通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)上、下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角的環(huán)形圖來表示。角的環(huán)形圖來表示。不同發(fā)動機，由于結(jié)構形式、不同發(fā)動機，由于結(jié)構形式、轉(zhuǎn)速各不相同，因此配氣相位轉(zhuǎn)速各不相同，因此配氣相位也不相同。也不相同。 供給系統(tǒng)的作用是根供給系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機各種不同工況的據(jù)發(fā)動機各種不同工況的要求，將油和空氣混合成要求，將油和空氣混合成一

12、定濃度的可燃混合氣，一定濃度的可燃混合氣，并按需要輸送到各缸燃燒并按需要輸送到各缸燃燒室內(nèi)進行燃燒、作功。室內(nèi)進行燃燒、作功。 供給系統(tǒng)還要將廢氣供給系統(tǒng)還要將廢氣排出。供給系統(tǒng)的特性直排出。供給系統(tǒng)的特性直接影響到發(fā)動機的工作性接影響到發(fā)動機的工作性能。能。 供給系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)和排供給系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)組成。氣系統(tǒng)組成。 燃油供給系統(tǒng)由油箱、燃油濾清器、燃油泵、油管、噴油器和燃油蒸發(fā)排放控燃油供給系統(tǒng)由油箱、燃油濾清器、燃油泵、油管、噴油器和燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)等構成。油箱用來儲存燃油；燃油濾清器過濾燃油中的雜質(zhì)與灰塵；燃油泵制系統(tǒng)等構成。油箱用來儲

13、存燃油；燃油濾清器過濾燃油中的雜質(zhì)與灰塵；燃油泵將油箱的燃油通過濾清器過濾后加壓送到噴油系統(tǒng)，并和燃油壓力調(diào)節(jié)器一起建立將油箱的燃油通過濾清器過濾后加壓送到噴油系統(tǒng)，并和燃油壓力調(diào)節(jié)器一起建立起穩(wěn)定的燃油壓力，保證噴油系統(tǒng)在恒定的燃油壓力下工作；燃油蒸發(fā)排放控制起穩(wěn)定的燃油壓力，保證噴油系統(tǒng)在恒定的燃油壓力下工作；燃油蒸發(fā)排放控制（EVAP）系統(tǒng)的作用是盡量減少排入大氣的燃油蒸汽。）系統(tǒng)的作用是盡量減少排入大氣的燃油蒸汽。 DHEC生產(chǎn)的各系列發(fā)動機都是采用電子控制燃油直接噴射系統(tǒng)，即噴油器在生產(chǎn)的各系列發(fā)動機都是采用電子控制燃油直接噴射系統(tǒng)，即噴油器在ECU的控制下將燃油直接噴射到噴油器座或

14、缸蓋中，混合新鮮空氣后形成可燃混合的控制下將燃油直接噴射到噴油器座或缸蓋中，混合新鮮空氣后形成可燃混合氣用于發(fā)動機工作。氣用于發(fā)動機工作。 進氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器和進氣歧管組件組成?？諝鉃V清器的作用是清除流進氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器和進氣歧管組件組成?？諝鉃V清器的作用是清除流向進氣歧管的空氣中的塵土和砂粒，以減少氣缸、活塞和活塞環(huán)的磨損，提高發(fā)動向進氣歧管的空氣中的塵土和砂粒，以減少氣缸、活塞和活塞環(huán)的磨損，提高發(fā)動機的使用壽命。進氣歧管組件主要由進氣歧管、進氣歧管墊、傳感器等組成。機的使用壽命。進氣歧管組件主要由進氣歧管、進氣歧管墊、傳感器等組成。排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)主要由排氣歧管、排氣管、催

15、化轉(zhuǎn)化器、排氣消聲器等組成。排氣系排氣系統(tǒng)主要由排氣歧管、排氣管、催化轉(zhuǎn)化器、排氣消聲器等組成。排氣系統(tǒng)的作用是將混合氣燃燒后生成的廢氣經(jīng)過凈化和消聲等處理后排放到大氣中。統(tǒng)的作用是將混合氣燃燒后生成的廢氣經(jīng)過凈化和消聲等處理后排放到大氣中。 內(nèi)燃機經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，并且早已成為性能優(yōu)良，技術成熟，在國民經(jīng)濟各個領域中得到廣泛應用的熱能動力機械。 但是，由于越來越嚴重的世界性的石化能源短缺，人類生存環(huán)境的惡化以及其他新型動力機械（如燃料電池等）的競爭，使古老的內(nèi)燃機從以往只要求特定工況性能（包括動力性能、經(jīng)濟性能排放性能、噪聲及操縱性能等）優(yōu)化轉(zhuǎn)到對整個運行范圍內(nèi)的各個工況點的性能優(yōu)化；

16、 從單純追求延長大修期壽命轉(zhuǎn)到對整個使用期內(nèi)的全壽命的檢測、故障診斷和維修預測；要求內(nèi)燃機從過去以經(jīng)驗設計為主的時代過渡到以近代新學科和新技術為基礎的計算機輔助設計及制造上來。目前內(nèi)燃機已基本上實現(xiàn)了上述要求，已成為機電一體化的高科技產(chǎn)品。 內(nèi)燃機新技術主要體現(xiàn)在燃油噴射系統(tǒng)、點火系統(tǒng)及發(fā)動機結(jié)構方面的改進上。 內(nèi)燃機的新技術涉及到提高發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性和降低排放等方面。 電控噴射是根據(jù)空氣流量計實際測定的空氣量，通過電子控制精確配置必要的燃油量，使空燃比在發(fā)動機工況下達到理想要求。使用電控技術既經(jīng)濟又少公害，進氣阻力小又可改善動力性能，應用很普遍。雙火花塞順序點火技術 新一代的微電腦電子

17、點火系出現(xiàn)，淘汰了了原有的點火提前調(diào)節(jié)裝置，用微電腦更精確地控制發(fā)動機的最佳點火提前角，使點火系發(fā)展到電腦控制階段。 無分電器電子點火系統(tǒng)完全取消了分電器，每二缸配置一個點火線圈，微電腦根據(jù)傳感器傳送發(fā)動機工況的信息，指令點火器準時通斷點火線圈低壓電流，產(chǎn)生高壓點火。節(jié)氣門開度噴油量節(jié)氣門位置傳感節(jié)氣門位置傳感器器（APSAPS）DBW DBW 驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置ECUECU節(jié)氣門踏節(jié)氣門踏板板l采用多氣門，同時相應的驅(qū)動凸輪軸有單根頂置和雙根頂置，雙根頂置的優(yōu)點是有利于減輕配氣機構慣性質(zhì)量以及氣道的布置。多進氣門可以提高充氣系數(shù)，進入氣缸的空氣量也有相應增加。l四氣門發(fā)動機還有利于火花塞中央布

18、置，可采用緊湊型燃燒室，改善燃燒，提高經(jīng)濟性，減少污染。怠速控制模式怠速控制模式稀薄燃燒控制模式稀薄燃燒控制模式普通燃燒控制模式普通燃燒控制模式低速高負荷控制模式低速高負荷控制模式l借助于電子控制技術優(yōu)化氣門相位和氣門升程，即采用可變氣門機構，使發(fā)動機獲得高轉(zhuǎn)速大功率及低轉(zhuǎn)速高扭矩的運轉(zhuǎn)性能。l目前應用較多的最簡單的一種是僅改變氣門相位而不改變凸輪型線。采用可變氣門相位時優(yōu)化的只是進氣遲關角，它提高了最大功率和穩(wěn)定了怠速。l為了充分利用氣缸在進氣過程中產(chǎn)生于進氣管內(nèi)的壓力波動，這種系統(tǒng)根據(jù)慣性效應和諧振效應所確定的進氣管長度、截面積、穩(wěn)壓容積和發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關系設計。l在可變進氣系統(tǒng)中有兩種不同長度的進氣管路，它可以通過電子轉(zhuǎn)換閥門的控制，使發(fā)動機在轉(zhuǎn)速低時空氣流經(jīng)細而長的管道，產(chǎn)生大扭矩；高速時空氣流經(jīng)粗而短的進氣管，產(chǎn)生大功率。 稀薄燃燒是降低汽油機油耗的有效措施之一。 實現(xiàn)稀燃的著眼點是提高燃燒速度，使混合氣在較大空燃比下穩(wěn)定燃燒。 渦輪增壓是強化發(fā)動機提高升功率的一種技術措施。汽油機實現(xiàn)渦輪增壓因受燃燒過程爆震影響和高負荷限制，技術難度大，發(fā)展遲于柴油機增壓。 防止汽油機增壓爆震的方法有設置進氣放氣閥，排氣放氣閥，可變幾何參數(shù)渦輪，其中典型的是在增壓系統(tǒng)中設置一個排氣放氣閥裝置。l電子控制技術的發(fā)展，已經(jīng)可以