第一章 發(fā)動機(jī)的基本知識

1、汽車構(gòu)造 主編 關(guān)文達(dá)第一章發(fā)動機(jī)的基本知識第一節(jié)概述第二節(jié)四沖程發(fā)動機(jī)的工作原理第三節(jié)發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造第四節(jié)發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性第五節(jié)內(nèi)燃機(jī)名稱及型號編制規(guī)則第一節(jié)概述發(fā)動機(jī)是將某種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。汽車的動力來自發(fā)動機(jī)。有人稱發(fā)動機(jī)是汽車的“心臟”。將燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的發(fā)動機(jī)，稱為熱力發(fā)動機(jī)(簡稱熱機(jī))。第二節(jié)四沖程發(fā)動機(jī)的工作原理一、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語二、四沖程汽油機(jī)的工作原理三、四沖程柴油機(jī)工作原理簡介一、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語圖1-1單缸四沖程汽油機(jī)示意圖1飛輪2油底殼3曲軸4連桿5活塞6齒形帶7排氣門8凸輪軸9分電器10空氣濾清器11點(diǎn)火開關(guān)12火花塞

2、13點(diǎn)火線圈14蓄電池15起動機(jī)16進(jìn)氣門單缸四沖程汽油發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。一、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(1)上止點(diǎn)活塞頂部離曲軸中心最遠(yuǎn)處，即活塞最高位置。(2)下止點(diǎn)活塞頂部離曲軸中心最近處，即活塞最低位置。(3)活塞行程上、下止點(diǎn)間的距離S稱為活塞行程。(4)曲柄半徑曲軸與連桿大頭連接中心至曲軸中心的距離R稱為曲柄半徑。(5)氣缸工作容積活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積稱為氣缸工作容積或氣缸排量，用符號Vh表示。多缸發(fā)動機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機(jī)工作容積或發(fā)動機(jī)排量，用符號VL(單位為L)表示一、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語圖1-2發(fā)動機(jī)示意圖1進(jìn)氣門2排氣門3氣缸4活塞5連桿6曲軸

3、中心7曲柄 (6)燃燒室容積(Vc)活塞在上止點(diǎn)時，活塞頂上面的空間為燃燒室，它的容積叫燃燒室容積(單位為L)。(7)氣缸總?cè)莘e(Va)活塞在下止點(diǎn)時，活塞頂上面整個空間的容積(單位為L)。它等于氣缸工作容積與燃燒室容積之和，即(8)壓縮比() 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，即一、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語一、發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)基本術(shù)語(9)發(fā)動機(jī)工況發(fā)動機(jī)在某一時刻的運(yùn)行狀況稱為發(fā)動機(jī)工況，用發(fā)動機(jī)此時輸出的轉(zhuǎn)速和有效功率表示。(10)工作循環(huán)在氣缸內(nèi)進(jìn)行的每一次將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一系列連續(xù)過程(進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣)稱為發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)。二、四沖程汽油機(jī)的工作原理1.進(jìn)氣行程(圖1-3a)2.壓縮行程

4、(圖1-3b)3.做功行程(圖1-3c)4.排氣行程(圖1-3d)圖1-3四沖程汽油機(jī)的示功圖a)進(jìn)氣行程b)壓縮行程c)膨脹行程(做功行程)d)排氣行程1.進(jìn)氣行程(圖1-3a)進(jìn)氣過程中，排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門開啟，活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動一個行程，在氣缸內(nèi)形成真空，新鮮可燃混合氣被吸入氣缸；曲軸由0沿順時針方向轉(zhuǎn)到180。2.壓縮行程(圖1-3b)為了使吸入的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的氣體壓力，使發(fā)動機(jī)做功，燃燒前必須將可燃混合氣壓縮，此即壓縮行程。3.做功行程(圖1-3c)在這個行程中，進(jìn)、排氣門仍關(guān)閉。當(dāng)活塞在壓縮行程接近上止點(diǎn)時，裝在氣缸蓋上的火花塞在高壓電作用下產(chǎn)生電火花，點(diǎn)

5、燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣燃燒后，放出大量的熱能，使燃?xì)獾膲毫蜏囟燃眲∩?，如曲線cZ所示。最高壓力pz約為3.06.5MPa，相應(yīng)的溫度為2 2002 800K,且體積迅速膨脹。此時活塞被高壓氣體推動從上止點(diǎn)下行，帶動曲軸從360旋轉(zhuǎn)到540，并輸出機(jī)械能，除了用以維持發(fā)動機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外，其余大部分都用于對外做功。4.排氣行程(圖1-3d)可燃混合氣體燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排除，以便進(jìn)行下一個進(jìn)氣行程。當(dāng)做功接近終了時，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門開啟，曲軸通過連桿推動活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，曲軸由540旋轉(zhuǎn)到720。三、四沖程柴油機(jī)工作原理簡介圖1-4四沖程柴油機(jī)示意圖1正時齒輪

6、2連桿3活塞4排氣門5空氣濾清器6噴油器7進(jìn)氣門8飛輪9點(diǎn)火開關(guān)10起動機(jī)11蓄電池12噴油泵第三節(jié)發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造一、機(jī)體組二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)三、配氣機(jī)構(gòu)四、燃料供給系統(tǒng)五、點(diǎn)火系統(tǒng)六、冷卻系統(tǒng)七、潤滑系統(tǒng)八、起動系統(tǒng)第三節(jié)發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造圖1-5一汽奧迪100型轎車發(fā)動機(jī)1氣缸墊2氣缸蓋3火花塞4活塞銷5曲軸后端封油擋板6飛輪齒圈7油底殼8活塞9油標(biāo)尺10連桿總成11機(jī)油集濾器12中間軸軸承13放油螺塞14曲軸主軸承15曲軸16曲軸軸承蓋17曲軸前端封油擋板18曲軸正時齒輪19空氣壓縮機(jī)平帶20調(diào)整墊片21正時齒輪擰緊螺栓22壓緊蓋23空氣壓縮機(jī)帶輪24水泵、發(fā)電機(jī)曲軸帶輪25正時齒輪下罩蓋

7、26空氣壓縮機(jī)支架27中間軸正時齒輪28中間軸29正時傳動帶30偏心輪張緊機(jī)構(gòu)31氣缸體32正時齒輪上罩蓋33凸輪軸正時齒輪34凸輪軸前端油封35凸輪軸罩蓋36機(jī)油加油口蓋37凸輪軸機(jī)油擋油板38凸輪軸軸承蓋39排氣門40氣門彈簧41進(jìn)氣門42液力挺桿總成43凸輪軸一、機(jī)體組一汽奧迪100型發(fā)動機(jī)的機(jī)體組包括氣缸蓋2、氣缸蓋罩蓋、氣缸體31及油底殼7等。機(jī)體組是發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)的裝配基體，其本身的許多部分又分別是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括活塞8，連桿總成10，帶有飛輪齒圈6的曲軸15等。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)產(chǎn)生動力，并將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)

8、變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而輸出動力的機(jī)構(gòu)。三、配氣機(jī)構(gòu)由進(jìn)氣門41、排氣門39、液力挺桿總成42、凸輪軸43、凸輪軸正時齒輪33(由曲軸正時齒輪18通過正時傳動帶29驅(qū)動)等。其作用是將可燃混合氣及時充入氣缸并及時從氣缸排出廢氣。四、燃料供給系統(tǒng)主要由汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器、進(jìn)排氣歧管、排氣消聲器、傳感器、電控噴油器、電控單元等(一汽奧迪100型轎車汽油機(jī)在國內(nèi)曾裝用過化油器)組成。燃料供給系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)各工況要求，配制具有一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，定時、定量地供入氣缸，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機(jī)。五、點(diǎn)火系統(tǒng)包括電源(蓄電池和發(fā)電機(jī))、分電器、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈組件、傳感器、電

9、控單元和火花塞3等。點(diǎn)火系統(tǒng)可保證按規(guī)定時刻，及時點(diǎn)燃?xì)飧字斜粔嚎s的可燃混合氣。六、冷卻系統(tǒng)水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、水溫表以及氣缸體31和氣缸蓋2里鑄出的水套等是冷卻系統(tǒng)的主要組成零部件。它的功用是保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度下工作。七、潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)主要包括油底殼7、機(jī)油集濾器11、機(jī)油泵、限壓閥和油標(biāo)尺等。其功用是將潤滑油不斷地供給做相對運(yùn)動的零件，以減少它們之間的摩擦阻力，減輕零件的磨損并部分地冷卻摩擦零件、清洗摩擦表面。八、起動系統(tǒng)圖1-6國產(chǎn)奧迪新A4和新A6配備的2.0T FSI汽油發(fā)動機(jī)八、起動系統(tǒng)圖1-7奧迪Q7的4.2TDI柴油機(jī)八、起動系統(tǒng)圖1-8一汽邁騰2.0TSI發(fā)動

10、機(jī)八、起動系統(tǒng)圖1-9上柴6114系列CNG(天然氣)發(fā)動機(jī)八、起動系統(tǒng)圖1-10鎂合金發(fā)動機(jī)八、起動系統(tǒng)圖1-11康明斯高壓共軌柴油機(jī)第四節(jié)發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性一、動力性指標(biāo)二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)三、發(fā)動機(jī)速度特性四、發(fā)動機(jī)的工況與負(fù)荷一、動力性指標(biāo)(1)發(fā)動機(jī)有效轉(zhuǎn)矩(2)有效功率(1)發(fā)動機(jī)有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為發(fā)動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩，用Ttq表示，單位為Nm。 (2)有效功率發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的功率稱為發(fā)動機(jī)的有效功率，用Pe表示，單位為kW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。 二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)一般用燃油消耗率表示發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。燃油消耗率指發(fā)動機(jī)每發(fā)出1kW有效功率，

11、在1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量(以g為單位)，稱為燃油消耗率，用be表示。很明顯，燃油消耗率越低，燃油經(jīng)濟(jì)性越好。燃油消耗率單位為g(kWh)按下式計(jì)算三、發(fā)動機(jī)速度特性圖1-12汽油發(fā)動機(jī)外特性四、發(fā)動機(jī)的工況與負(fù)荷圖1-13發(fā)動機(jī)的負(fù)荷第五節(jié)內(nèi)燃機(jī)名稱及型號編制規(guī)則一、國內(nèi)內(nèi)燃機(jī)編號簡介二、國外內(nèi)燃機(jī)編號簡介一、國內(nèi)內(nèi)燃機(jī)編號簡介(1)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名例如柴油機(jī)、汽油機(jī)、煤氣機(jī)、沼氣機(jī)、雙(多種)燃料發(fā)動機(jī)等。(2)內(nèi)燃機(jī)型號由下列四部分內(nèi)容組成1)首部：產(chǎn)品特征代號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需經(jīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化歸口單位核準(zhǔn)、備案。2)中部：由缸數(shù)符號、行程符號、氣缸排列

12、形式符號和缸徑符號組成。3)后部：結(jié)構(gòu)特征和用途特征符號。4)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)分時，由制造廠選用適當(dāng)符號表示。型號編制示例：1)汽油機(jī)：1E65F單缸、直列、二沖程、缸徑65mm、風(fēng)冷、通用型。495Q四缸、直列、四沖程、缸徑95mm、冷卻液冷卻、汽車用。2)柴油機(jī)：495T四缸、直列、四沖程、缸徑95mm、冷卻液冷卻、拖拉機(jī)用。12VE230/300ZCZ12缸，V形、二沖程、缸徑230mm、行程300mm、冷卻液冷卻、增壓、船用主機(jī)、左機(jī)基本型。二、國外內(nèi)燃機(jī)編號簡介康明斯(Cummins)柴油機(jī)產(chǎn)品目前有A、B、C、L10、N、V、K等10個系列，其產(chǎn)品型號由6部