b第一章 發(fā)動機原理(汽車概論)

1、1第一章第一章 發(fā)動機的工作原理及總體構(gòu)造發(fā)動機的工作原理及總體構(gòu)造一、汽車發(fā)動機的分類一、汽車發(fā)動機的分類熱機：借助工質(zhì)狀態(tài)的變化，將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的機械。內(nèi)燃機、外燃機內(nèi)燃機：以燃料燃燒所生成的燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)的熱機。 體積小，質(zhì)量輕 活塞式內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C活塞式內(nèi)燃機：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機 2第一章第一章 發(fā)動機的工作原理及總體構(gòu)造發(fā)動機的工作原理及總體構(gòu)造一、汽車發(fā)動機的分類一、汽車發(fā)動機的分類1、 燃料種類：汽油機、柴油機、代用燃料發(fā)動機32、 冷卻方式：水冷式、風(fēng)冷式43、 工作循環(huán)中活塞往復(fù)運動的行程數(shù)： 四沖程、二沖程54、 氣缸數(shù)：單缸、多

2、缸65 、進氣狀態(tài)：增壓、非增壓76、按活塞運動的方式：往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式使用最多：水冷、四沖程、往復(fù)活塞式發(fā)動機，汽油機、柴油機使用最多：水冷、四沖程、往復(fù)活塞式發(fā)動機，汽油機、柴油機8二、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)及術(shù)語二、往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)及術(shù)語1、 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)汽缸：工作腔，內(nèi)表面為圓柱形汽缸：工作腔，內(nèi)表面為圓柱形活塞：活塞銷活塞：活塞銷連桿連桿 曲軸相連，曲柄連桿機構(gòu)曲軸相連，曲柄連桿機構(gòu)活塞：往復(fù)運動活塞：往復(fù)運動氣缸頂端：氣缸蓋封閉氣缸頂端：氣缸蓋封閉進氣門、排氣門：充氣和排氣進氣門、排氣門：充氣和排氣進、排氣門的開閉：凸輪軸進、排氣門的開閉：凸輪軸凸輪軸：曲軸

3、驅(qū)動凸輪軸：曲軸驅(qū)動頂置氣門配氣機構(gòu)頂置氣門配氣機構(gòu)氣缸體：構(gòu)成氣缸的零件氣缸體：構(gòu)成氣缸的零件曲軸箱：支承曲軸的零件曲軸箱：支承曲軸的零件機體：氣缸體與曲軸箱的連鑄體機體：氣缸體與曲軸箱的連鑄體92、 基本術(shù)語基本術(shù)語（1） 工作循環(huán)工作循環(huán)（2） 上止點、下止點、活塞行程上止點、下止點、活塞行程S、曲柄半徑、曲柄半徑R1011（3）氣缸工作容積）氣缸工作容積Vs、12（3）內(nèi)燃機排量）內(nèi)燃機排量VL：內(nèi)燃機所有氣缸所有氣缸工作容積工作容積的總和稱為內(nèi)燃機排量。 13（3）燃燒室容積Vc、14（3）氣缸總?cè)莘e）氣缸總?cè)莘eVa、15（4） 壓縮比壓縮比16三、四沖程發(fā)動機工作原理三、四沖程發(fā)動

4、機工作原理四沖程發(fā)動機一個工作循環(huán)要經(jīng)過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程。1、 四沖程汽油機工作原理 （1） 進氣行程 a 、進氣門開啟、排氣門關(guān)閉； b、 進氣終了時，氣體壓力約為0.075-0.09MPa； c、 進氣終了時，氣體溫度升高為320-380K； d、示功圖上的曲線ra。 （2） 壓縮行程 a、進、排氣門均關(guān)閉； b、壓縮終了時，氣體壓力約為0.81.5MPa； c、壓縮終了時，氣體溫度約為600750k； d、示功圖上的曲線ac。172、四沖程汽油機的工作原理1819（3）作功行程 a 、進、排氣門關(guān)閉； b、氣體壓力最大可達(dá)36.5MPa，溫度達(dá)22002800K； c、 行

5、程結(jié)束時，壓力為0.35-0.5MPa，溫度12001500K； d、 示功圖上曲線czb。（4）排氣行程a、進氣門關(guān)閉、排氣門開啟；b、排氣終了時，氣體壓力約為0.105-0.115MPa；c、排氣終了時，氣體溫度約為900-1100K；d、示功圖上曲線br。202、四沖程汽油機的工作原理2122 討論討論1. 一個工作循環(huán)，一個工作循環(huán)，4沖程，曲軸旋轉(zhuǎn)沖程，曲軸旋轉(zhuǎn)2周周2. 進排氣門的開關(guān)：早開晚關(guān)進排氣門的開關(guān)：早開晚關(guān)23二、二、 四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機工作原理 柴油和汽油的柴油和汽油的使用性能使用性能不同，使柴油機和汽油機在不同，使柴油機和汽油機在混合氣形成混合氣形成方

6、法方法及及著火方式著火方式上有著根本的差別。上有著根本的差別。1.進氣行程進氣行程 被吸入氣缸的只是純凈的空氣被吸入氣缸的只是純凈的空氣 2.壓縮行程壓縮行程 柴油機的柴油機的壓縮比壓縮比大，所以壓縮行程終了時氣體壓力高（大，所以壓縮行程終了時氣體壓力高（35MPa），溫度高（），溫度高（7501000K）。）。3.作功行程作功行程 壓縮行程結(jié)束壓縮行程結(jié)束 噴油泵噴油泵將柴油泵入將柴油泵入噴油器噴油器，噴入燃燒室。，噴入燃燒室。 呈細(xì)霧狀，蒸發(fā)汽化，形成可燃混合氣呈細(xì)霧狀，蒸發(fā)汽化，形成可燃混合氣 自行著火燃燒自行著火燃燒4.排氣行程排氣行程 排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，燃燒后的廢氣排出氣缸

7、。排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，燃燒后的廢氣排出氣缸。242、四沖程柴油機的工作原理253 、四沖程汽油機與柴油機的對比、四沖程汽油機與柴油機的對比相同點：相同點： （1）每個循環(huán)都包括四個行程，每個行程各占）每個循環(huán)都包括四個行程，每個行程各占180曲軸轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn) 角，曲軸角，曲軸2周周完成一個完成一個工作循環(huán)工作循環(huán) （2）四個行程中只有一個作功行程，其余三個耗功行程，）四個行程中只有一個作功行程，其余三個耗功行程， 不均勻。不均勻。不同點：不同點： （1）進氣成分不同：）進氣成分不同： （2）可燃混合氣的形成方式不同；）可燃混合氣的形成方式不同； 壓縮比大，壓縮后壓力大、溫度高 （3）點火方

8、式；）點火方式； 特點：汽油機轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、工作時噪聲小、啟動容易；特點：汽油機轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、工作時噪聲小、啟動容易； 柴油機經(jīng)濟性好、轉(zhuǎn)速低、質(zhì)量大。柴油機經(jīng)濟性好、轉(zhuǎn)速低、質(zhì)量大。26四、二沖程發(fā)動機工作原理：四、二沖程發(fā)動機工作原理： 1個工作循環(huán)個工作循環(huán)2個活塞行程個活塞行程1、二沖程汽油機：、二沖程汽油機：（1）第一行程：活塞自下止點向上移動，）第一行程：活塞自下止點向上移動，掃氣額外排氣，掃氣額外排氣，事先已事先已充入活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被充入活塞上方氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮壓縮，新的可燃混合氣又自化油器，新的可燃混合氣又自化油器被被吸入吸入活塞下方的曲軸箱內(nèi)；活塞下方的曲軸箱

9、內(nèi)；（2）第二行程：活塞自上止點下止點，點燃，膨脹作功，可燃混）第二行程：活塞自上止點下止點，點燃，膨脹作功，可燃混合氣的預(yù)壓，先期排氣，掃氣（換氣過程）合氣的預(yù)壓，先期排氣，掃氣（換氣過程）272、 二沖程汽油機與四沖程汽油機比較1) 曲軸每轉(zhuǎn)一周完成一個工作循環(huán)，作功一次。由于曲軸每轉(zhuǎn)一周作功一次，因此曲軸旋轉(zhuǎn)的角速度比較均勻。2）當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)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。3) 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1/3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，廢氣也不易清除干凈。因此，二沖程內(nèi)燃機的換氣質(zhì)量較差。4) 曲

10、軸箱換氣式二沖程內(nèi)燃機因為沒有進、排氣門，而使結(jié)構(gòu)大為簡化。28五、發(fā)動機的總體構(gòu)造五、發(fā)動機的總體構(gòu)造 通常由機體、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給通常由機體、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系、冷卻系、潤滑系、點火系（汽油發(fā)動機用）、起動系系、冷卻系、潤滑系、點火系（汽油發(fā)動機用）、起動系等部分組成。等部分組成。2930六、發(fā)動機主要六、發(fā)動機主要性能指標(biāo)性能指標(biāo)與特性與特性 評價發(fā)動機工作性能的指標(biāo)有指示指標(biāo)（以工質(zhì)在氣缸內(nèi)對活塞作功為基礎(chǔ)的指標(biāo)）和有效指標(biāo)（以發(fā)動機曲軸對外輸出功率為基礎(chǔ)的指標(biāo)），實際使用中，評價發(fā)動機性能好壞都使用有效指標(biāo)。1 、動力性指標(biāo)、動力性指標(biāo) 反映發(fā)動機對外

11、作功能力大小作功能力大小的指標(biāo)。（1）有效扭矩Me或Te （N.m）：發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩 （2）有效功率Pe（Kw）：發(fā)動機在單位時間單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率 （3）平均有效壓力Pme（MPa）：氣缸單位工作容積單位工作容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力 （4）轉(zhuǎn)速n：發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，活塞平均速度312 、經(jīng)濟性指標(biāo)、經(jīng)濟性指標(biāo) 顯示了燃料的熱能有多少轉(zhuǎn)化為能被利用的有效功有效功。 （1）有效熱效率e：燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù) （2）有效燃油消耗率be：發(fā)動機每輸出 1kW*h 的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗

12、率 3、 強化指標(biāo)強化指標(biāo) 發(fā)動機承受熱負(fù)荷和機械負(fù)荷的能力。 （1）升功率NL：標(biāo)定工況時，單位發(fā)動機排量輸出的有效功率 （2）強化系數(shù)：平均有效壓力與活塞平均速度的乘積 4、 速度特性速度特性 指發(fā)動機有效功率有效功率P、有效扭矩、有效扭矩Te、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率be三者隨發(fā)發(fā)動機轉(zhuǎn)速動機轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。 外特性：節(jié)氣門全開時的速度特性外特性：節(jié)氣門全開時的速度特性 外特性上的每一點都代表此轉(zhuǎn)速下的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩。外特性上的每一點都代表此轉(zhuǎn)速下的最大功率和最大轉(zhuǎn)矩。323334部分特性曲線分析： 負(fù)荷：負(fù)荷：發(fā)動機發(fā)出的功率與同一轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大功率之比。 功率與負(fù)荷的區(qū)別：功率與負(fù)荷的區(qū)別：功率大小并不代表負(fù)荷的大小。在同一轉(zhuǎn)速下，節(jié)氣門開度愈大表示負(fù)荷愈大，但是二者并不成比例。35七、內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱與型號編制七、內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱與型號編制 1