汽車發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造

1、汽車發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造汽車發(fā)動機工作原理和總體構(gòu)造德州學(xué)院德州學(xué)院1 汽車發(fā)動機的類型車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機水冷發(fā)動機水冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機汽油發(fā)動機汽油發(fā)動機柴油發(fā)動機柴油發(fā)動機單缸發(fā)動機單缸發(fā)動機多缸發(fā)動機多缸發(fā)動機化油器式發(fā)動機化油器式發(fā)動機直接噴射式發(fā)動機發(fā)動機直接噴射式發(fā)動機發(fā)動機車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機單列式發(fā)動機單列式發(fā)動機雙列式發(fā)動機雙列式發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機（代用燃料）氣體燃料發(fā)動機（代用燃料）車用內(nèi)燃機車用內(nèi)燃機往復(fù)活塞式發(fā)動機往復(fù)活塞式發(fā)動機旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機

2、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機德州學(xué)院德州學(xué)院一、發(fā)動機基本結(jié)一、發(fā)動機基本結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)動機是汽車最主要的總成之一，動力的來源。被稱為汽車的“心臟”。2 2 發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)及基本術(shù)語德州學(xué)院德州學(xué)院二、基本術(shù)語上止點（上止點（Top Dead Top Dead CenterCenter ）下止點（下止點（Bottom Bottom Dead CenterDead Center ） 活塞行程活塞行程(S) (S) 曲柄半徑曲柄半徑(R) (R) 氣缸工作容積氣缸工作容積(V(V s s ) ) 發(fā)動機排量發(fā)動機排量(V(VL L) ) 燃燒室容積燃燒室容積(V(Vc c ) ) 氣缸總

3、容積氣缸總?cè)莘e(V(Va a ) ) 壓縮比 工作循環(huán)工作循環(huán)VL= Vs I= Va / Vc Vs= D2S 10-6/4 （L） D氣缸直徑mm S活塞行程mm工況（工況（P P、n n）負(fù)荷率（）負(fù)荷率（）德州學(xué)院德州學(xué)院壓縮比定義：壓縮前氣缸中氣體的最大容積及壓縮后的最小容積之比稱為壓縮比。用表示。 = Va/Vc壓縮比過大的不良后果 現(xiàn)代化油器式發(fā)動機壓縮比一般為69(轎車有的達(dá)911)。 上海桑塔納轎車汽油機壓縮比為8.2。越大，循環(huán)熱效率越高。汽油機=79 柴油機=1822德州學(xué)院德州學(xué)院壓縮比過大的不良后果名稱名稱成因成因現(xiàn)象現(xiàn)象后果后果爆燃爆燃由于氣體壓力和溫由于氣體壓力和

4、溫度過高，在燃燒室度過高，在燃燒室內(nèi)離點燃中心較遠(yuǎn)內(nèi)離點燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合處的末端可燃混合氣自燃而造成的一氣自燃而造成的一種不正常燃燒。種不正常燃燒?；鹧嬉詷O高的火焰以極高的速率向外傳播，速率向外傳播，形成壓力波，形成壓力波，以聲速向前推以聲速向前推進(jìn)。當(dāng)壓力波進(jìn)。當(dāng)壓力波撞擊燃燒室壁撞擊燃燒室壁時就發(fā)出尖銳時就發(fā)出尖銳的敲缸聲。的敲缸聲。還會引起發(fā)動機過還會引起發(fā)動機過熱，功率下降，燃熱，功率下降，燃油消耗量增加等一油消耗量增加等一系列不良后果。嚴(yán)系列不良后果。嚴(yán)重爆燃時甚至造成重爆燃時甚至造成氣門燒毀、軸瓦破氣門燒毀、軸瓦破裂，火花塞絕緣體裂，火花塞絕緣體擊穿等。擊穿等。表面點表面

5、點火火由于燃燒室內(nèi)熾熱由于燃燒室內(nèi)熾熱表面與熾熱處表面與熾熱處( (如如排氣門頭，火花塞排氣門頭，火花塞電極，積炭處電極，積炭處) )點點燃混合氣產(chǎn)生的另燃混合氣產(chǎn)生的另一種不正常燃燒。一種不正常燃燒。 伴有強烈的較伴有強烈的較沉悶敲擊聲。沉悶敲擊聲。 產(chǎn)生的高壓會使發(fā)產(chǎn)生的高壓會使發(fā)動機機件負(fù)荷增加，動機機件負(fù)荷增加，壽命降低。壽命降低。返回德州學(xué)院德州學(xué)院1.3 四沖程發(fā)動機的簡單工作原理1.3.1 1.3.1 四沖程汽油機的工作原理四沖程汽油機的工作原理 1 1、進(jìn)氣行程、進(jìn)氣行程2 2、壓縮行程、壓縮行程 3 3、作功行程、作功行程 4 4、排氣行程、排氣行程 單缸四沖程汽油機的工作過

6、程單缸四沖程汽油機的工作過程德州學(xué)院德州學(xué)院進(jìn)氣行程示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內(nèi)氣體壓力的變化情況。排氣門關(guān)閉進(jìn)氣門開啟活塞溫度370440 K， 壓力7590 kPa 大氣壓力線大氣壓力線PVra示功圖示功圖上止點下止點德州學(xué)院德州學(xué)院壓縮行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞壓縮比： =Va/VcPVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線c上止點下止點溫度600800K， 壓力6001500 kPa 德州學(xué)院德州學(xué)院作功行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門關(guān)閉活塞PVra示功圖示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點下止點瞬時最高：溫度22002800 K， 壓力35MPa 作功終了：溫度15001700 K，

7、壓力300500 kPa 德州學(xué)院德州學(xué)院排氣行程進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線大氣壓力線cZb上止點下止點溫度9001200 K 壓力105125 kPa殘余廢氣德州學(xué)院德州學(xué)院四沖程發(fā)動機工作狀態(tài) 狀狀態(tài)態(tài) 行程行程溫度溫度(K)(K)壓力壓力進(jìn)氣行程進(jìn)氣行程3704403704407590 kPa7590 kPa壓縮行程壓縮行程6008006008006001500 kPa6001500 kPa作功行程作功行程22002800(22002800(瞬時最高瞬時最高) ) 15001700(15001700(作功終了作功終了) )35MPa (35MPa (瞬時最高瞬時最高)

8、 ) 300500 kPa (300500 kPa (作功終了作功終了) )排氣行程排氣行程90012009001200105125 kPa105125 kPa德州學(xué)院德州學(xué)院1.3.2 四沖程柴油機的工作原理噴油器噴油泵吸氣行程吸氣行程壓縮行程壓縮行程作功行程作功行程排氣行程排氣行程進(jìn)氣門排氣門純空氣溫度300370K壓力800900 kPa 溫度8001000K壓力35 MPa 瞬時：溫度18002200K壓力510 MPa 溫度8001000K壓力105400 kPa 終了：溫8001000K壓力105400 kPa 德州學(xué)院德州學(xué)院柴油機工作時各行程狀態(tài)參數(shù) 狀狀態(tài)態(tài) 行程行程溫度溫度

9、(K)(K)柴油機工作時各柴油機工作時各行程狀態(tài)參數(shù)行程狀態(tài)參數(shù)壓力壓力進(jìn)氣行程進(jìn)氣行程320350320350800900 kPa800900 kPa壓縮行程壓縮行程8001000800100035MPa35MPa作功行程作功行程2200280022002800( (瞬時最高瞬時最高) ) 15001700(15001700(作功終了作功終了) )510MPa (510MPa (瞬時最高瞬時最高) ) 300500 kPa (300500 kPa (作功終了作功終了) )排氣行程排氣行程80010008001000105125 kPa105125 kPa德州學(xué)院德州學(xué)院思考四沖程汽油機和柴油

10、機的工作循環(huán)有什么異同之處呢？德州學(xué)院德州學(xué)院二沖程發(fā)動機的工作原理v二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機 v二沖程汽油發(fā)動機工作原理二沖程汽油發(fā)動機工作原理 v二沖程柴油發(fā)動機工作原理二沖程柴油發(fā)動機工作原理德州學(xué)院德州學(xué)院二沖程汽油機工作原理壓縮混合氣進(jìn)氣點火燃燒排氣掃氣孔進(jìn)氣孔排氣孔火花塞1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)德州學(xué)院德州學(xué)院二、沖程柴油機工作原理換氣燃燒排氣壓縮噴油器空氣掃氣泵廢氣排氣門德州學(xué)院德州學(xué)院德州學(xué)院德州學(xué)院思考1.理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動機的二倍。 2.由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動機的運轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。 3.構(gòu)造簡單，質(zhì)量較小。 4.易受磨損和經(jīng)常需要修理的運動部件數(shù)量較少。二沖程發(fā)動機

11、及四沖程發(fā)動機相比，有何優(yōu)點？德州學(xué)院德州學(xué)院1.4 發(fā)動機總體構(gòu)造機體及曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)燃油供給系點火系（汽油機）冷卻系潤滑系起動系德州學(xué)院德州學(xué)院 發(fā)動機的總體構(gòu)造兩大機構(gòu)兩大機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)五大系統(tǒng)五大系統(tǒng)供給系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德州學(xué)院德州學(xué)院連桿飛輪曲軸活塞進(jìn)氣門排氣門推桿挺柱正時齒輪配氣機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)德州學(xué)院德州學(xué)院搖臂凸輪軸德州學(xué)院德州學(xué)院1 1機體及氣缸蓋機體及氣缸蓋機體：骨架作用，安裝各個機構(gòu)和系統(tǒng)，包括氣缸體、油底殼、曲軸箱缸蓋：組成燃燒室，布置各種零部件2 2曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)組成：活塞、連桿、

12、曲軸三部分作用：將活塞的往復(fù)直線運動曲軸的旋轉(zhuǎn)運動對外輸出動力德州學(xué)院德州學(xué)院3 3供給系統(tǒng)供給系統(tǒng)組成：燃油供給系統(tǒng)和進(jìn)、排氣系統(tǒng)組成作用：將燃油系統(tǒng)和空氣及時地供給氣缸，并將燃燒后的廢氣及時排除主要部件：化油器（汽）、噴油泵和噴油器（柴）、空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、聲器等德州學(xué)院德州學(xué)院4 4配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)功用：定時開啟和關(guān)閉進(jìn)排氣門主要部件：氣門組、傳動組德州學(xué)院德州學(xué)院5 5點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)汽油機和煤氣機所采用，點燃混合氣主要部件：火花塞、點火線圈、斷電器、分電器德州學(xué)院德州學(xué)院6 6冷卻系冷卻系德州學(xué)院德州學(xué)院7 7潤滑系潤滑系德州學(xué)院德州學(xué)院8 8起動系起動系功用：內(nèi)燃機不能自

13、行起動，借助外力使之運轉(zhuǎn)主要部件：起動機、蓄電池、點火開關(guān)等德州學(xué)院德州學(xué)院桑塔納發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖德州學(xué)院德州學(xué)院桑塔納發(fā)動機冷卻系示意圖德州學(xué)院德州學(xué)院桑塔納發(fā)動機潤滑系示意圖德州學(xué)院德州學(xué)院1.5 1.5 發(fā)動機的性能指發(fā)動機的性能指標(biāo)標(biāo) 動力性指標(biāo) 概念：指內(nèi)燃機對外作功能力的指標(biāo) （1）有效轉(zhuǎn)矩Te：曲軸傳給汽車傳動系的 轉(zhuǎn)動力矩。單位：Nm （2）有效功率Pe: 發(fā)動機在單位時間對外輸出 的有效功率 Te有效轉(zhuǎn)矩，單位為Nm n曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min 二者關(guān)系二者關(guān)系 德州學(xué)院德州學(xué)院1.5 1.5 發(fā)動機的性能指標(biāo)發(fā)動機的性能指標(biāo)（4）平均有效壓力：單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功

14、。 Pme ：單位MPa（Pme越大，發(fā)動機的作功能力越強)（3）發(fā)動機（曲軸)轉(zhuǎn)速：指曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，通常用n表示，單位為r/min（發(fā)動機產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速）德州學(xué)院德州學(xué)院2.經(jīng)濟性指標(biāo)概念：通常用燃油消耗率來評價內(nèi)燃機的經(jīng)濟性能 （1）有效燃油消耗率be：發(fā)動機每發(fā)出一千瓦有效功率在一小時內(nèi)所消耗的燃油量 be=(B/Pe)10-3 (g/(KWh)vB每小時的燃油消耗量，kg/hvPe有效功率，kW 顯然燃油消耗率越低，燃油經(jīng)濟性越好顯然燃油消耗率越低，燃油經(jīng)濟性越好1.5 發(fā)動機的性能指標(biāo)德州學(xué)院德州學(xué)院1.5 發(fā)動機的性能指標(biāo)三、發(fā)動機的速度特

15、性三、發(fā)動機的速度特性 指發(fā)動機的功率、轉(zhuǎn)矩和燃指發(fā)動機的功率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。的規(guī)律。 德州學(xué)院德州學(xué)院發(fā)動機外特性：發(fā)動機外特性：當(dāng)節(jié)氣門開度達(dá)到最當(dāng)節(jié)氣門開度達(dá)到最大時，所得到的速度大時，所得到的速度特性稱為發(fā)動機外特特性稱為發(fā)動機外特性性發(fā)動機部分特性：發(fā)動機部分特性：在節(jié)氣門其他開度情在節(jié)氣門其他開度情況下得到的速度特性況下得到的速度特性稱為部分特性稱為部分特性德州學(xué)院德州學(xué)院四、發(fā)動機的工況及負(fù)荷四、發(fā)動機的工況及負(fù)荷 Pe/kW n/rmin-1 0 050504545323227272020abcde分析右圖發(fā)動機的負(fù)荷 f

16、1 1、工況（指發(fā)動機的工作狀況）：、工況（指發(fā)動機的工作狀況）：一般用它的功率及曲軸一般用它的功率及曲軸轉(zhuǎn)速來表征，有時也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來表明轉(zhuǎn)速來表征，有時也用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來表明 。 2 2、發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷：、發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷：是當(dāng)時發(fā)動機發(fā)出的功率是當(dāng)時發(fā)動機發(fā)出的功率及同一轉(zhuǎn)速下所有可能發(fā)出的最大功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示。及同一轉(zhuǎn)速下所有可能發(fā)出的最大功率之比，以百分?jǐn)?shù)表示。 德州學(xué)院德州學(xué)院1.5 內(nèi)燃機名稱及型號編制規(guī)則內(nèi)燃機名稱及型號編制規(guī)則一、內(nèi)燃機型號由以下四部分組成一、內(nèi)燃機型號由以下四部分組成 首部首部：為產(chǎn)品特征代號為產(chǎn)品特征代號( (產(chǎn)品系列符號和

17、換代標(biāo)志符號產(chǎn)品系列符號和換代標(biāo)志符號) )，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準(zhǔn)。由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需主管部門核準(zhǔn)。 中部中部：由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸由缸數(shù)符號、沖程符號、氣缸排列形式符號和缸徑符號等組成。徑符號等組成。 后部：后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號，以字母表示。 尾部尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進(jìn)等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。德州學(xué)院德州學(xué)院二、內(nèi)燃機型號的排列順序及符號所代表的意義二、內(nèi)燃機型號的排列順序及

18、符號所代表的意義德州學(xué)院德州學(xué)院三、型號編制舉例三、型號編制舉例 (1) (1) 汽油機汽油機 1E65F1E65F： 表示單缸，二行程，缸徑表示單缸，二行程，缸徑65mm65mm，風(fēng)冷通用型，風(fēng)冷通用型 4100Q-44100Q-4： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑100mm100mm，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品，水冷車用，第四種變型產(chǎn)品 TJ376QTJ376Q： 表示三缸，四行程，缸徑表示三缸，四行程，缸徑76mm76mm，水冷車用，水冷車用，TJTJ表示系列符號表示系列符號 CA488CA488： 表示四缸，四行程，缸徑表示四缸，四行程，缸徑88mm88mm，水冷通用型，水冷通用型，CACA表示系列符號表示系列符號 (2) (2) 柴油機柴油機 195195： 表示單缸，四行程，缸徑表示單缸，四行程，缸徑95mm95mm，水冷通用型，水冷通用型 165F165F： 表示單缸，四行程，缸徑表示單缸，四行程，缸徑65mm65mm，風(fēng)冷通用型，風(fēng)冷通用型 6135Q6135Q： 表示六缸，四行程，缸徑表示六缸，四行程，缸徑135mm135mm，水冷車用，水冷車用 X4105X4105： 表示四缸，四