汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理及總體構(gòu)造1課件

1、 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和總體構(gòu)造一、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)即是將燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種動(dòng)力裝置。 內(nèi)燃機(jī)：可燃混合氣在機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能， 然后再轉(zhuǎn)為機(jī)械能。 燃料在機(jī)器外部的鍋爐內(nèi)燃燒，將鍋內(nèi) 的水加熱，使之變?yōu)楦邷馗邏旱乃魵猓?然后送至機(jī)器內(nèi)部，使所含熱能轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)械能。 內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：熱效率高、體積小、重量輕、廣泛應(yīng)用。但由于使用的是石油燃料，因而污染較大。城市的大氣污染相當(dāng)部分來至內(nèi)燃機(jī)所排出的廢氣。 熱力發(fā)動(dòng)機(jī) 外燃機(jī)： 第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的分類 液化石油發(fā)動(dòng)機(jī) 按每一工作循環(huán)的沖程數(shù)分： 按點(diǎn)火方式分：柴油機(jī) 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)） 壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（柴油機(jī)） 四沖程發(fā)動(dòng)

2、機(jī)：活塞往復(fù)四個(gè)單程完成一 個(gè)工作循環(huán)。 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：活塞往復(fù)二個(gè)單程完成一 個(gè)工作循環(huán)。汽油機(jī) 按所用燃料分：氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1、內(nèi)燃機(jī)：活塞式內(nèi)燃機(jī)（本書的主要介紹對(duì)象。）燃?xì)廨啓C(jī)：旋轉(zhuǎn)式的內(nèi)燃機(jī)?；钊絻?nèi)燃機(jī)分類：一個(gè)工作循環(huán)：在氣缸中完成一次熱功轉(zhuǎn)換所進(jìn)行的一系列連續(xù)過程。 單缸（立式、臥式）發(fā)動(dòng)機(jī) 多缸（直列、型、型或?qū)χ檬剑┌l(fā)動(dòng)機(jī) 按氣缸數(shù)及排列方式分：型或?qū)χ檬蕉喔祝ㄖ绷?、型、型或?qū)χ檬剑┌l(fā)動(dòng)機(jī) 按冷卻方式分：水冷式發(fā)動(dòng)機(jī) 風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī) 按每缸氣門數(shù)分： 二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)多氣門發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的氣缸容積Vh。 Vh=（D / 4 103） S (L)

3、( D：氣缸直徑，cm. S：活塞沖程，cm.) 4、氣缸排量（氣缸工作容積）： 5、發(fā)動(dòng)機(jī)排量：VL=Vh (-氣缸數(shù))活塞在上止點(diǎn)位置活塞在下止點(diǎn)位置 6、燃燒室容積：當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方與缸蓋圍成的容積Vc。 7、氣缸總?cè)莘e： Va=Vc+Vh8、壓縮比： 第四節(jié) 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理一、氣缸總?cè)莘e 1、上止點(diǎn)：活塞頂部離曲軸中心最遠(yuǎn)處。 2、下止點(diǎn)：活塞頂部離曲軸中心最近處。3、活塞沖程：上、下止點(diǎn)間的距離S。 （發(fā)動(dòng)機(jī)基本術(shù)語(yǔ)）三、四沖程（汽油機(jī)，柴油機(jī)）的工作原理 1、進(jìn)氣行程： 柴油機(jī)：新鮮空氣。 汽油機(jī)：汽油與空氣的混合物。 活塞被曲軸帶動(dòng)由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)進(jìn)氣門

4、開啟，排氣門關(guān)閉。 活塞由上 下 被吸入氣缸。 終了壓力： “汽”0.75 0.90 溫度：100 130C（個(gè)大氣壓） “柴”0.80 0.95 60 80C 由于進(jìn)氣有阻力，進(jìn)氣終了的壓力略小于大氣壓力。由于上一循環(huán)留在氣缸中的高溫殘余廢氣與新鮮氣體混合， 所以進(jìn)氣終了氣體溫度。 進(jìn)開 排關(guān) V，P 氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空度新鮮空氣（柴油機(jī)） 汽油與空氣的混合氣（汽油機(jī)）進(jìn)入氣缸的是爆燃：由于過大 P、T過高，遠(yuǎn)離火焰中心的可燃混合氣在火焰尚未到達(dá)就自行發(fā)火燃燒的一種不正常燃燒。爆燃時(shí)，火焰以15002000m/s的速度向外傳播，P、T極劇增加，形成壓力波，撞擊燃燒室壁，發(fā)出尖銳的敲缸聲。同時(shí)，引

5、起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱功率，氣門、火花塞等部件被燃?jí)?。表面點(diǎn)火：由于過大 P、T過高，在電火花之前可燃混合氣就被燃燒室熾熱的表面點(diǎn)燃的另一種不正常燃燒。表面點(diǎn)火發(fā)生時(shí)，伴有沉悶的敲缸聲，產(chǎn)生的高壓使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，壽命。 現(xiàn)代汽油機(jī)的壓縮比一般為= 69（個(gè)別轎車可達(dá)911）。 柴油機(jī)靠壓縮自燃，所以壓縮比設(shè)計(jì)等較高=1622。具有較好的 經(jīng)濟(jì)性。但高的壓縮比帶來高的壓縮壓力、燃燒壓力，使柴油機(jī)各部 件要承受高的機(jī)械負(fù)荷，因而需要增加強(qiáng)度及剛度。故柴油機(jī)的尺寸、 重量指標(biāo)不如汽油機(jī)。* 進(jìn)關(guān) 曲軸強(qiáng)制 排關(guān) 旋轉(zhuǎn)作功3、作功行程：壓縮終了，氣缸容積很小，迅速燃燒的混合氣使缸內(nèi)P、T 急劇升高。 最高壓力：“

6、汽”3050 溫度： 1900-2500C “柴”60-90 1700-2200C高溫高壓氣體推動(dòng)活塞由上 下 熱能 機(jī)械能 4、排氣行程：可燃混合氣燃燒后變成廢氣，為了進(jìn)行下一 循環(huán)，必須把廢氣排氣過程。 活塞由下 上 廢氣經(jīng)排氣門排出氣缸 進(jìn)關(guān) 排開終了壓力：“汽”3-5 溫度：1000-1300C終了壓力：“汽” 1.05-1.25 溫度：600-900C “柴” 1.05-1.25 500-700C 。 “柴”2-4 800-1000C進(jìn)氣終了P： “汽”0.750.90 （個(gè)大氣壓） “柴”0.80 0.95“汽” 612 “柴” 35 45燃燒時(shí)的最高P： “汽”3050 “柴”6

7、0-90作功終了P： “汽”3-5 “柴”2-4排氣終了P：P0P0P0P0“汽” 1.05-1.25 “柴” 1.05-1.25壓縮終了 P：汽油機(jī)：（優(yōu)點(diǎn)）較小，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速較高，動(dòng)力性好。 制造維修成本低，噪聲小，起動(dòng)容易。主要用于轎車、微型 車（客車、貨車）、軍用越野車。 （缺點(diǎn)）燃料經(jīng)濟(jì)差，排污大（HC、N0 x、CO）柴油機(jī)：（優(yōu)點(diǎn)） 較大，燃料燃燒完全，經(jīng)濟(jì)性好。 （缺點(diǎn)）由于較大 P、T較高，所以體積大、重量大，轉(zhuǎn)速 較低，制造維修成本高（噴油泵、噴油器加工精度要求高）。 常用于中、重型貨車。（對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求高，動(dòng)力性要求較低）。同排量的單缸與多缸發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)比較：?jiǎn)胃祝?/p>

8、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕。運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、沖擊振動(dòng)大。多缸：與單缸相反。發(fā)火間隔角 =720 / i （ i 缸數(shù)）?，F(xiàn)代汽車上一般不用單缸機(jī)，用得最多的是四缸、六缸、八缸。 四：四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較 1、結(jié)構(gòu)：無進(jìn)排氣門及配氣機(jī)構(gòu)， 由三孔控制進(jìn)、排氣，活塞為凸頂 。一：二沖程汽油機(jī)的工作原理： 第三節(jié) 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)也包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒作功、排氣四個(gè)行程。只不過這些行程的完成僅需活塞在兩個(gè)行程內(nèi)，即曲軸旋轉(zhuǎn)一周完成。 2、工作原理： 活塞上行（三孔均閉），壓縮上一循環(huán)吸入氣缸的可燃混合氣，活塞上方 曲軸箱V，P產(chǎn)生真空度；上行2/3行程（孔1開啟），可燃混

9、合氣吸入曲軸箱接近上止點(diǎn)，由火花塞發(fā)火點(diǎn)燃。（a、b、c)高溫高壓氣體推動(dòng) 活塞下行，孔1逐漸關(guān)閉；曲軸箱內(nèi)氣體被預(yù)壓，接近下止點(diǎn) （孔2開啟，廢氣排出，接著孔3 開啟，新鮮混合氣自孔3流入氣缸，并驅(qū)除廢氣。）（d )V，P氣 (發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理)* 活塞上行：壓縮，進(jìn)氣。 下行：作功，換氣。二沖程汽油機(jī)的工作原理二、二沖程柴油機(jī)的工作原理： 1、結(jié)構(gòu)： 有一排氣門，有一進(jìn)氣孔，活塞頂部為凹頂。 2、工作過程：進(jìn)孔開排門開 上行1/3行程（進(jìn)孔關(guān)，排門關(guān)） 活塞由下 上（空氣進(jìn)入，廢氣排出）上行接近上止點(diǎn)，由噴油器噴入高壓霧狀柴油與高壓空氣迅速混合，發(fā)火自燃。 高溫高壓氣體推動(dòng)活塞下行至2/3

10、行程。（排氣門開，廢氣排出，接著，進(jìn)氣孔開， 進(jìn)行換氣。）* 活塞上行：換氣；壓縮下行：作功，換氣。 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)比較，其主要優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：1）曲軸每轉(zhuǎn)一周就有一個(gè)作功行程，因此，當(dāng)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工 作容積和轉(zhuǎn)速與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相同時(shí)，在理論上它的功率應(yīng)等于 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍。 2）由于發(fā)生作功過程的頻率較高，故二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。 3）由于沒有專門的換氣機(jī)構(gòu)，所以其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，質(zhì)量也比較小。 4）由于附屬機(jī)構(gòu)少，所以受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量也 比較少 缺點(diǎn)：1）不易將氣缸內(nèi)的廢氣排除干凈，而且在換氣時(shí)減少了有效工作行 程。因此，在同樣的工作容積和曲軸

11、轉(zhuǎn)速下，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率 并不等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍，只等于1.51.6倍。 2）在換氣時(shí)有一部分新鮮可燃混合氣隨廢氣排出，因此，二沖程 發(fā)動(dòng)機(jī)不如四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖曲柄連桿機(jī)構(gòu)：進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換。燃料供給系：汽油機(jī)：由化油器向氣缸供給由汽油與空氣混合的混合氣。柴油機(jī)：由噴油泵提供霧狀柴油，通過噴油器噴入氣缸。汽油機(jī)柴油機(jī) 點(diǎn)火系：（汽油機(jī)獨(dú)有）在壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)火系即在火花塞電極 間產(chǎn)生電火花以點(diǎn)燃混合氣。 冷卻系：降低氣缸及高溫部件的高溫，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持正常的工作溫度。潤(rùn)滑系：減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力，減輕磨損。起動(dòng)系：用外力轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸以達(dá)到燃燒作功所需的條件。

12、第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)與特性 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)包括： 動(dòng)力性指標(biāo)：有效扭矩Te 、有效功率Pe 、轉(zhuǎn)速 n 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：be 運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)：排氣品質(zhì)、噪聲、起動(dòng)性。一、動(dòng)力性指標(biāo)： 1、有效扭矩Te：發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出的扭矩?？稍趯?shí)驗(yàn)臺(tái)架上測(cè)出。 2、有效功率Pe：發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出的功率。 Pe=（Te n）/ 9550 ( kw ) ； Te (Nm)、n (r/min)可測(cè)定二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)： 1、 燃油消耗率be：發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1KW有效功率，在1h內(nèi)所消耗的燃油量。 be=x1000 (g / kwh ) ； B發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)的耗油量(kg/h)可測(cè)定BPe三、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)： 1、

13、 排氣品質(zhì)：有害氣體成分的限制標(biāo)準(zhǔn)。P41 美日歐韓：74-80 dB(A) 中國(guó)：82-89dB(A) 3、起動(dòng)性能：標(biāo)準(zhǔn)：汽油機(jī)在-10C，柴油機(jī)在-5C以下氣溫 條件下，接通起動(dòng)機(jī)15s 內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)要能自行運(yùn)轉(zhuǎn)。 1、定義：指發(fā)動(dòng)機(jī)的Pe、Te、be隨曲軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。 這個(gè)特性可通過發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)而求。四、發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性： 2、 噪聲：車外噪聲標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)方法：保持一定的節(jié)氣門開度， 變更發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，經(jīng)測(cè)定，計(jì)算得到 一系列相應(yīng)Pe、Te、be值，然后以轉(zhuǎn)速 橫坐標(biāo)，Pe、Te、be為縱坐標(biāo)，按比例 繪制它們的變化規(guī)律，即得發(fā)動(dòng)機(jī)在這 一節(jié)氣門開度的速度特性曲線。 如圖：

14、外特性：節(jié)氣門全開時(shí)所測(cè)得到的速度特性。代表發(fā)動(dòng)機(jī) 不同轉(zhuǎn)速下的最高性能。 部分速度特性：節(jié)氣門部分開度所測(cè)得的速度特性。 五、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況（工況）：發(fā)動(dòng)機(jī)工況可用它的功率與曲軸轉(zhuǎn)速來表示，或用負(fù)荷與曲軸轉(zhuǎn)速來表示。 發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷 = 100% 如圖表示發(fā)動(dòng)機(jī)的一組特性曲線： I為節(jié)氣門全開時(shí)的外特性。、為節(jié)氣門部分開啟時(shí)的部分特性。在a，b，c，d 四個(gè)工況下的負(fù)荷值如下：a：負(fù)荷為0，發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)。b：負(fù)荷=20/45 100%= 44.4% c：負(fù)荷=32/45 100%=71.1%d：負(fù)荷=45/45 100%=100%發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)出的功率 在同一轉(zhuǎn)速下可能發(fā)出的最大功率 * 全負(fù)荷并不意味著是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。 （全負(fù)荷最大功率）。 在同一轉(zhuǎn)速下，節(jié)氣門開度越大，負(fù)荷越大。 第六節(jié) 內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)編制規(guī)則 首部： 2、內(nèi)燃機(jī)型號(hào)由四部分組成。 首部 產(chǎn)品系列符號(hào)或換代標(biāo)志符號(hào) 中部 機(jī)型系列代號(hào) 后部 結(jié)構(gòu)特征用途特征 尾部變型符號(hào)6120Q1型柴油機(jī)：6缸、直列、四沖程、缸徑120mm、水冷、車用第一次變型產(chǎn)品。12V135Z型柴油機(jī)：12缸、V型、四沖程、缸徑135mm、水冷、增壓、通用型。 1、名稱：由所用燃料決定： 汽油機(jī)、柴油機(jī)。 例如：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)。 同一系