汽車發(fā)動機原理課件

第二篇發(fā)動機第二篇1

第一章發(fā)動機的工作原理第一節(jié)發(fā)動機的基本名詞術(shù)語及分類

發(fā)動機是將某一種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器，從汽車發(fā)展史看，汽車使用的發(fā)動機都是將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的熱力發(fā)動機。一、發(fā)動機的基本構(gòu)造

第一章發(fā)動機的工作原理第一節(jié)發(fā)動機的基本名詞術(shù)語及分類2

汽油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、化油器、火花塞、飛輪等組成。

汽油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、3

柴油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、進排氣門、噴油泵、噴油器、飛輪等組成。柴油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、4二、發(fā)動機基本術(shù)語1.上止點

在離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處時，與活塞頂最高點相對應(yīng)的氣缸壁上的位置，稱為上止點。2.下止點

活塞在離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處時，與活塞頂最高點相對應(yīng)的氣缸壁上的位置，稱為下止點。二、發(fā)動機基本術(shù)語5

3.行程

活塞由一個止點向另一個止點移動的距離，稱為活塞行程，用S表示。4.沖程

活塞由一個止點向另一個止點運動一次的過程稱為活塞的一個沖程。3.行程

活塞由一個止點向另一個止點移動的距65.半徑

曲軸上連桿軸頸軸線與曲軸主軸頸(曲軸回轉(zhuǎn)中心)軸線之間的距離，稱為曲柄半徑，用R表示。

5.半徑

曲軸上連桿軸頸軸線與曲軸主軸頸(曲軸76.工作容積

活塞從上止點到下止點所掃過的容積，稱氣缸工作容積或氣缸排量，用Vh表示。多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機工作容積或發(fā)動機排量，用VL表示。Vh=∏/4D2×10-6(升)

VL=

i×Vh

式中：D——氣缸直徑

S——活塞行程

i——氣缸數(shù)。6.工作容積

活塞從上止點到下止點所掃過的容積87.燃燒室容積

活塞在上止點時，活塞上方的容積，稱為燃燒室容積，用Vc表示。8.總?cè)莘e

活塞在下止點時，活塞上方的容積，稱為氣缸總?cè)莘e，用Va表示。Va=Vc+Vh7.燃燒室容積

活塞在上止點時，活塞上方的容積9

9.壓縮比

氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比，用ε表示。壓縮比表示活塞由下止點移到上止點時，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度，或者說體積縮小的倍數(shù)。壓縮比越大，氣體體積被壓縮得越小，燃燒后產(chǎn)生的壓力則越大。柴油機為保證柴油自燃的最小壓縮比約為12?，F(xiàn)代汽車用的汽、柴油發(fā)動機的壓縮比一般分別為6-10和16—22。10.工作循環(huán)

在氣缸內(nèi)進行的每一次燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一系列連續(xù)過程，稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。9.壓縮比

氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值10三、發(fā)動機類型汽車發(fā)動機上采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。往復(fù)活塞式發(fā)動機可從不同的角度進行分類。1.按行程數(shù)分類

四沖程發(fā)動機

兩沖程發(fā)動機

2.按所用燃料分類

柴油機

汽油機

煤氣機三、發(fā)動機類型113.按點火方式分類

點燃式（化油器式；直接噴射式）

壓燃式（柴油機；多種燃料式發(fā)動機）4.按燃料供應(yīng)方式分類

化油器式

噴射式

混合式5.按氣缸的排列分類

單列（直立；臥式）

雙列（V型；對置式）6.按氣門的布置形式分類

頂置式

側(cè)置式

混合式3.按點火方式分類

點燃式（化油器式；直接噴射式127.按冷卻方式分類

水冷式

風(fēng)冷式

8.按缸數(shù)分類

單缸機

多缸機9.按混合氣濃度分類

濃(相對)混合氣(如汽油機等)和稀(相對)混合氣(如柴油機）。7.按冷卻方式分類

水冷式

風(fēng)冷式

8.按缸1310.按混合氣形成方式分類

外部混合氣形成(化油器式，如汽油機；汽油直接噴射式，如將汽油噴入進氣管中的汽油機)

內(nèi)部混合氣形成(壓燃式，如柴油機和多種燃料發(fā)動機；汽油直接噴射式，如將汽油噴人缸中的汽油機)。

10.按混合氣形成方式分類

外部混合氣形成(14

第二節(jié)四行程汽油發(fā)動機工作原理

四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，需經(jīng)過進氣、壓縮、膨脹(作功)和排氣四個過程，對應(yīng)著活塞上下的四個行程，相應(yīng)的曲軸要旋轉(zhuǎn)兩圈(720°)。下面分別以單缸發(fā)動機為例，說明四沖程汽柴油機的工作過程和原理。第二節(jié)四行程汽油發(fā)動機15

汽油機的動力來源于汽油燃燒產(chǎn)生的熱能。汽油在氣缸內(nèi)燃燒需要有足夠的空氣，汽油和空氣在氣缸外部通過“化油器”混合，形成可燃混合氣，在進氣行程進入氣缸。汽油機的動力來源于汽油燃燒產(chǎn)生的熱能。汽油在氣缸16

1．進氣行程進氣行程開始時，排氣門關(guān)閉，進氣門開啟，活塞被曲軸帶動從上止點向下止點移動一個行程。當(dāng)活塞從上止點向下止點移動時，氣缸內(nèi)活塞上方的空間增大，壓力降低到小于大氣壓力，即產(chǎn)生了真空度。這時，可燃混合氣由化油器經(jīng)進氣管、進氣門吸人氣缸。1．進氣行程172．壓縮行程在進氣行程終了時，活塞自下止點轉(zhuǎn)而向上移動。此時，進排氣門均關(guān)閉，隨著氣缸的容積不斷縮小，混合氣受到壓縮，其溫度和壓力不斷升高。壓縮行程一直繼續(xù)到活塞到達上止點時為止，此時，混合氣被壓縮到活塞上方的燃燒室中?？扇蓟旌蠚獾臏囟燃s為600-700K，壓力約為600-1500kPa。2．壓縮行程18

3．作功行程在這個行程中，進排氣門仍舊關(guān)閉。當(dāng)活塞接近上止點時，裝在氣缸蓋上的火花塞即發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚獗蝗紵?，放出大量的熱能。因此，燃?xì)獾膲毫蜏囟妊杆僭黾?。所能達到的最高壓力約為3000—5000kPa，相應(yīng)的溫度則為2200—2800K。3．作功行程19

4．排氣行程如圖，可燃混合氣燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排除，以便進行下一個進氣行程(工作循環(huán))。當(dāng)膨脹接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，繼續(xù)將廢氣強制排到大氣中?；钊缴现裹c附近時，排氣行程結(jié)束。排氣門關(guān)閉。這一行程結(jié)束后，氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，約為105－115kPa，溫度約為900－1200K。4．排氣行程20

綜上所述，四沖程汽油機的工作特點是：(1)在一個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周(720°)。每一個行程，即活塞在兩止點移動一次，對應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半周(180°)，進排氣門各開閉一次。(2)所有四個行程中，只有一個行程是作功行程，其余都是消耗功的輔助行程。(3)可燃混合氣是利用電火花點燃的。(4)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，開始時必須有外力將曲軸轉(zhuǎn)動，使氣缸進行吸氣及壓縮行程。當(dāng)作功行程后，依靠曲軸和飛輪儲存的能量，使以后得以繼續(xù)進行。綜上所述，四沖程汽油機的工作特點是：21

第三節(jié)四行程柴油發(fā)動機工作原理及與汽油發(fā)動機的比較

一、四行程柴油機工作原理四行程柴油機的工作過程與四行程汽油機基本相同。但由于柴油的性質(zhì)與汽油不同，因此柴油機的構(gòu)造和工作原理與汽油機不完全相同。如柴油的黏度大，揮發(fā)性差，不能像汽油那樣在化油器中與空氣混合，而需要用高壓油泵和噴油器將柴油強行噴入氣缸與空氣混合，因此柴油機的構(gòu)造與混合氣的形成過程與汽油機不同。

一、四行程柴油機工作原理22

又如，柴油的點燃溫度高，不易點燃，因此柴油機的燃燒方式也與汽油機不同。下面就柴油機工作過程的特點予以簡述。1.進氣行程：氣缸中吸入空氣。2.壓縮行程：空氣在氣缸中受壓縮，溫度隨壓力急劇升高，當(dāng)活塞接近上止點時，噴油器將柴油以很高的壓力噴入氣缸與高溫空氣混合并燃燒。為了使柴油能及時自燃，氣缸中的壓縮溫度必須高于柴油的自燃溫度(300℃左右)，一般壓縮終點的溫度為500~700℃，壓力約3430~4410kPa(千帕)。為了獲得高的壓縮壓力和溫度，因此柴油機的壓縮比比汽油機壓縮比高得多。

又如，柴油的點燃溫度高，不易點燃，因此柴油機的燃燒方式也與23

3.作功行程：由于壓縮壓力高，燃燒后產(chǎn)生的壓力也比汽油機高。4.排氣行程：與汽油機相似。二、汽油發(fā)動機與柴油發(fā)動機的比較1．燃料經(jīng)濟性的比較由于柴油機壓縮比比汽油機高，故柴油機的熱效率比汽油機高，柴油機熱效率可達44％左右，汽油機只有20％一30％．另外，每2．65X106J(焦)的耗油量，柴油機145～4210g，而汽油機則需250g左右，故柴油機燃料經(jīng)濟性比汽油機好。3.作功行程：由于壓縮壓力高，燃燒后產(chǎn)生的壓力也比汽油機高24

2．轉(zhuǎn)速、密度量和升率比較汽油機的最高壓力為2450～3920kPa，而柴油機為6370～11760kPa。因此要求柴油機受力零件強度要高，一般零件尺寸大，比較笨重，同時由于柴油機轉(zhuǎn)速較低，約2000～3000r／min(轉(zhuǎn)／分)，故使柴油機升功率比汽油機低，而密度量比汽油機大。汽機轉(zhuǎn)速：一般3000～4400r／min(轎車發(fā)動機可達5000～6000r／min)，密度量(質(zhì)量／單位功率)：1．5一2．5，升功率：21~29kW／L(千瓦／升)

2．轉(zhuǎn)速、密度量和升率比較25

3．適應(yīng)性比較柴油機由于扭矩隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化很小，因而作為汽車發(fā)動機在道路條件頻繁變化的情況下工作不穩(wěn)定，甚至發(fā)動機熄火。由于適應(yīng)性差，使操縱頻繁，為此，柴油機需裝調(diào)速器。汽油機的適應(yīng)性比柴油機強，故工作穩(wěn)定，操縱簡便。4．結(jié)構(gòu)上比較（1）燃料系汽油機的可燃混合氣在進入氣缸前形成，裝有化油器；而柴油機可燃混合氣是在壓縮行程快結(jié)束時在燃燒室內(nèi)形成，柴油需要利用高壓成霧狀噴入燃燒室，故柴油機裝有噴油泵和噴油器。3．適應(yīng)性比較26

（2）氣缸蓋、燃燒室與活塞由于柴油機對燃燒室的要求高，故燃燒室比汽油機復(fù)雜，又一般采用一機多蓋。而汽油機一般燃燒室較簡單，采用一機一蓋(東風(fēng)EQl090汽車發(fā)動機為兩只缸蓋)。柴油機活塞結(jié)構(gòu)比汽油機活塞復(fù)雜。（3）點火系汽油機采用高壓電火花點燃可燃混合氣，柴油機靠壓縮空氣溫度自然點燃可燃混合氣，故汽油機有點火系，而柴油機沒有點火系。5．振動與噪聲比較汽油機燃燒時的壓力升高率和最高峰壓力比柴油機小，故振動性和噪聲比柴油機小。

（2）氣缸蓋、燃燒室與活塞由于柴油機對燃燒室的要求高27

汽油機的壓力升高率約178～245kPa／度；柴油機為390～588kPa／度。從上述比較看，總體上汽油機優(yōu)于柴油機。但由于柴油機的熱效率高，經(jīng)濟性好，并且柴油機的一些缺點在逐步得到改進，故柴油機在汽車上的使用正越來越多。汽油機的壓力升高率約178～245kPa／度；柴油機為3928第二篇發(fā)動機第二篇29

第一章發(fā)動機的工作原理第一節(jié)發(fā)動機的基本名詞術(shù)語及分類

發(fā)動機是將某一種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機器，從汽車發(fā)展史看，汽車使用的發(fā)動機都是將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的熱力發(fā)動機。一、發(fā)動機的基本構(gòu)造

第一章發(fā)動機的工作原理第一節(jié)發(fā)動機的基本名詞術(shù)語及分類30

汽油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、化油器、火花塞、飛輪等組成。

汽油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、31

柴油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、活塞銷、連桿、曲軸、進排氣門、噴油泵、噴油器、飛輪等組成。柴油機一般構(gòu)造如圖所示。它由氣缸、曲軸箱、活塞、32二、發(fā)動機基本術(shù)語1.上止點

在離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處時，與活塞頂最高點相對應(yīng)的氣缸壁上的位置，稱為上止點。2.下止點

活塞在離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處時，與活塞頂最高點相對應(yīng)的氣缸壁上的位置，稱為下止點。二、發(fā)動機基本術(shù)語33

3.行程

活塞由一個止點向另一個止點移動的距離，稱為活塞行程，用S表示。4.沖程

活塞由一個止點向另一個止點運動一次的過程稱為活塞的一個沖程。3.行程

活塞由一個止點向另一個止點移動的距345.半徑

曲軸上連桿軸頸軸線與曲軸主軸頸(曲軸回轉(zhuǎn)中心)軸線之間的距離，稱為曲柄半徑，用R表示。

5.半徑

曲軸上連桿軸頸軸線與曲軸主軸頸(曲軸356.工作容積

活塞從上止點到下止點所掃過的容積，稱氣缸工作容積或氣缸排量，用Vh表示。多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機工作容積或發(fā)動機排量，用VL表示。Vh=∏/4D2×10-6(升)

VL=

i×Vh

式中：D——氣缸直徑

S——活塞行程

i——氣缸數(shù)。6.工作容積

活塞從上止點到下止點所掃過的容積367.燃燒室容積

活塞在上止點時，活塞上方的容積，稱為燃燒室容積，用Vc表示。8.總?cè)莘e

活塞在下止點時，活塞上方的容積，稱為氣缸總?cè)莘e，用Va表示。Va=Vc+Vh7.燃燒室容積

活塞在上止點時，活塞上方的容積37

9.壓縮比

氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，稱為壓縮比，用ε表示。壓縮比表示活塞由下止點移到上止點時，氣缸內(nèi)的氣體被壓縮的程度，或者說體積縮小的倍數(shù)。壓縮比越大，氣體體積被壓縮得越小，燃燒后產(chǎn)生的壓力則越大。柴油機為保證柴油自燃的最小壓縮比約為12?，F(xiàn)代汽車用的汽、柴油發(fā)動機的壓縮比一般分別為6-10和16—22。10.工作循環(huán)

在氣缸內(nèi)進行的每一次燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一系列連續(xù)過程，稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。9.壓縮比

氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值38三、發(fā)動機類型汽車發(fā)動機上采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。往復(fù)活塞式發(fā)動機可從不同的角度進行分類。1.按行程數(shù)分類

四沖程發(fā)動機

兩沖程發(fā)動機

2.按所用燃料分類

柴油機

汽油機

煤氣機三、發(fā)動機類型393.按點火方式分類

點燃式（化油器式；直接噴射式）

壓燃式（柴油機；多種燃料式發(fā)動機）4.按燃料供應(yīng)方式分類

化油器式

噴射式

混合式5.按氣缸的排列分類

單列（直立；臥式）

雙列（V型；對置式）6.按氣門的布置形式分類

頂置式

側(cè)置式

混合式3.按點火方式分類

點燃式（化油器式；直接噴射式407.按冷卻方式分類

水冷式

風(fēng)冷式

8.按缸數(shù)分類

單缸機

多缸機9.按混合氣濃度分類

濃(相對)混合氣(如汽油機等)和稀(相對)混合氣(如柴油機）。7.按冷卻方式分類

水冷式

風(fēng)冷式

8.按缸4110.按混合氣形成方式分類

外部混合氣形成(化油器式，如汽油機；汽油直接噴射式，如將汽油噴入進氣管中的汽油機)

內(nèi)部混合氣形成(壓燃式，如柴油機和多種燃料發(fā)動機；汽油直接噴射式，如將汽油噴人缸中的汽油機)。

10.按混合氣形成方式分類

外部混合氣形成(42

第二節(jié)四行程汽油發(fā)動機工作原理

四沖程發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，需經(jīng)過進氣、壓縮、膨脹(作功)和排氣四個過程，對應(yīng)著活塞上下的四個行程，相應(yīng)的曲軸要旋轉(zhuǎn)兩圈(720°)。下面分別以單缸發(fā)動機為例，說明四沖程汽柴油機的工作過程和原理。第二節(jié)四行程汽油發(fā)動機43

汽油機的動力來源于汽油燃燒產(chǎn)生的熱能。汽油在氣缸內(nèi)燃燒需要有足夠的空氣，汽油和空氣在氣缸外部通過“化油器”混合，形成可燃混合氣，在進氣行程進入氣缸。汽油機的動力來源于汽油燃燒產(chǎn)生的熱能。汽油在氣缸44

1．進氣行程進氣行程開始時，排氣門關(guān)閉，進氣門開啟，活塞被曲軸帶動從上止點向下止點移動一個行程。當(dāng)活塞從上止點向下止點移動時，氣缸內(nèi)活塞上方的空間增大，壓力降低到小于大氣壓力，即產(chǎn)生了真空度。這時，可燃混合氣由化油器經(jīng)進氣管、進氣門吸人氣缸。1．進氣行程452．壓縮行程在進氣行程終了時，活塞自下止點轉(zhuǎn)而向上移動。此時，進排氣門均關(guān)閉，隨著氣缸的容積不斷縮小，混合氣受到壓縮，其溫度和壓力不斷升高。壓縮行程一直繼續(xù)到活塞到達上止點時為止，此時，混合氣被壓縮到活塞上方的燃燒室中?？扇蓟旌蠚獾臏囟燃s為600-700K，壓力約為600-1500kPa。2．壓縮行程46

3．作功行程在這個行程中，進排氣門仍舊關(guān)閉。當(dāng)活塞接近上止點時，裝在氣缸蓋上的火花塞即發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣被燃燒后，放出大量的熱能。因此，燃?xì)獾膲毫蜏囟妊杆僭黾?。所能達到的最高壓力約為3000—5000kPa，相應(yīng)的溫度則為2200—2800K。3．作功行程47

4．排氣行程如圖，可燃混合氣燃燒后生成的廢氣必須從氣缸中排除，以便進行下一個進氣行程(工作循環(huán))。當(dāng)膨脹接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，繼續(xù)將廢氣強制排到大氣中。活塞到上止點附近時，排氣行程結(jié)束。排氣門關(guān)閉。這一行程結(jié)束后，氣缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，約為105－115kPa，溫度約為900－1200K。4．排氣行程48

綜上所述，四沖程汽油機的工作特點是：(1)在一個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周(720°)。每一個行程，即活塞在兩止點移動一次，對應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)半周(180°)，進排氣門各開閉一次。(2)所有四個行程中，只有一個行程是作功行程，其余都是消耗功的輔助行程。(3)可燃混合氣是利用電火花點燃的。(4)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，開始時必須有外力將曲軸轉(zhuǎn)動，使氣缸進行吸氣及壓縮行程。當(dāng)作功行程后，依靠曲軸和飛輪儲存的能量，使以后得以繼續(xù)進行。綜上所述，四沖程汽油機的工作特點是：49

第三節(jié)四行程柴油發(fā)動機工作原理及與汽油發(fā)動機的比較

一、四行程柴油機工作原理四行程柴油機的工作過程與四行程汽油機基本相同。但由于柴油的性質(zhì)與汽油不同，因此柴油機的構(gòu)造和工作原理與汽油機不完全相同。如柴油的黏度大，揮發(fā)性差，不能像汽油那樣在化油器中與空氣混合，而需要用高壓油泵和噴油器將柴油強行噴入氣缸與空氣混合，因此柴油機的構(gòu)造與混合氣的形成過程與汽油機不同。

一、四行程柴油機工作原理50

又如，柴油的點燃溫度高，不易點燃，因此柴油機的燃燒方式也與汽油機不同。下面就柴油機工作過程的特點予以簡述。1.進氣行程：氣缸中吸入空氣。2.壓縮行程：空氣在氣缸中受壓縮，溫度隨壓力急劇升高，當(dāng)活塞接近上止點時，噴油器將柴油以很高的壓力噴入氣缸與高溫空氣混合并燃燒。為了使柴油能及時自燃，氣缸中的壓縮溫度必須高于柴油的自燃溫度(300℃左右)，一般壓縮終點的溫度為500~700℃，壓力約3430~4410kPa(千帕)。為了獲得高的壓縮壓力和溫度，因此柴油機的壓縮比比汽油機壓縮比高得多。

又如，柴油的點燃溫度高，不易點燃，因此柴油機的燃燒方式也與51

3.作功行程：由于壓縮壓力高，燃燒后產(chǎn)生的壓力也比汽油機高。4.排氣行程：與汽油機相似。二、汽油發(fā)動機與柴油發(fā)動機的比較1．燃料經(jīng)濟性的比較由于柴油機壓縮比比汽油機高，故柴油機的熱效率比汽油機高，柴油機熱效率可達44％左右，汽油機只有20％一30％．另外，每2．65X106J(焦)的耗油量，柴油機145～4210g，而汽油機則需250g左右，故柴油機燃料經(jīng)濟性比汽油機好。3.作功