項目2-發(fā)動機基本知識

項目二、發(fā)動機的工作原理和總體構造

找一發(fā)動機圖片定義：將某一種形式的能量轉化為機械能的機器熱力發(fā)動機：將燃料燃燒產生的熱能轉化為機械能的機器，簡稱熱機，如內燃機和外燃機等。①內燃機②外燃機內燃機的特點：熱效率高、結構緊湊、體積小、質量輕、便于移動等。分為：活塞式、燃氣輪機式一、發(fā)動機的基本概念兩個機構：曲柄連桿機構、配氣機構

五大系統(tǒng)：

燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起動系統(tǒng)二、發(fā)動機的總體構造氣缸體（1）水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體；（2）風冷發(fā)動機氣缸體與曲軸箱分別鑄造;（3）氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動的空間；（4）在氣缸體內部鑄有許多加強筋、冷卻水套和潤滑油道等。曲柄連桿機構作用：是將活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的旋轉運動，并輸出動力的機構曲柄連桿機構組成：進氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶（齒）輪等。作用：使可燃混合氣及時充入氣缸，并及時從氣缸排出廢氣。配氣機構燃料供給系統(tǒng)組成：燃油箱、燃油濾清器、燃油泵、噴油器；空氣濾清器、進氣管、排氣管、排氣消聲器等。作用：把燃油和空氣混合成成分合適的可燃混合氣供入氣缸進行燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。組成：蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈以及火花塞等；作用：保證按規(guī)定時刻及時點燃氣缸中被壓縮的可燃混合氣。點火系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)組成：水泵、散熱器、風扇、節(jié)溫器、百葉窗、分水管以及氣缸體和氣缸蓋內鑄出的水套等。功用：把受熱機件的熱量散發(fā)到大氣中，以保證發(fā)動機正常工作。水泵節(jié)溫器風扇散熱器蓋水溫表水套分水管放水閥百葉窗散熱器風扇水泵潤滑系統(tǒng)功用：減少相對運動的零件之間的摩擦阻力、減輕機件的磨損、并部分地冷卻摩擦零件、清洗摩擦表面。組成：機油泵、機油集濾器、限壓閥、潤滑油道、機油濾清器等。起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)包括起動電機及其附屬裝置。其作用是使靜止的發(fā)動機起動并轉入自行運轉。1.按活塞運動方式2.按燃料分類

3．按著火方式分類4.按冷卻方式分類

5．按工作循環(huán)沖程數

6．按缸數與排列分類

7.按發(fā)動機進氣形式

三、發(fā)動機的分類1.按活塞運動方式三、發(fā)動機的分類汽油發(fā)動機柴油發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機雙燃料發(fā)動機2.按燃料種類三、發(fā)動機的分類3.按點燃方式三、發(fā)動機的分類4.按冷卻方式三、發(fā)動機的分類5.按工作行程三、發(fā)動機的分類6.按缸數和排列單缸多缸：雙缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等。單列式雙列式：V形、對置式對置式三、發(fā)動機的分類7.按進氣狀態(tài)三、發(fā)動機的分類四、發(fā)動機型號編制規(guī)則1、工作循環(huán)(WorkingCycle)

2、上、下止點（TopDeadCenter、BottomDeadCenter）

3、活塞行程

（pistontravel）4、曲柄半徑5、氣缸工作容積(Volume)

6、發(fā)動機排量(Displacement)五、發(fā)動機的常用術語7、燃燒室容積

8、氣缸總容積

9、壓縮比(Compressionratio)

10、工況

11、負荷率負荷率其實是個在某特定發(fā)動機轉速下，扭矩的百分比相對概念，它的嚴格定義為是指同發(fā)動機轉速下，部分節(jié)氣門下發(fā)出的扭矩與節(jié)氣門全開時發(fā)出的最大扭矩之比值。對于汽油機來講，一個通俗的表達為，某個發(fā)動機轉速下，部分節(jié)氣門開度下的進氣量與節(jié)氣門全開時的進氣量也可以代表負荷率。原因在于汽油燃燒系統(tǒng)一般的看作是空燃比為1的均質燃燒系統(tǒng)，其扭矩輸出模式為進氣充量量調節(jié)”。Toyota或Honda等日企更傾向于使用進氣量表達負荷率。而歐美更多采用扭矩表達負荷率。節(jié)氣門開度與扭矩不呈線性關系，并不能準確表達負荷率的概念。但仍有部分公司在開發(fā)試驗中沿用這個概念，比如PSA及國內些企業(yè)。對于柴油機來講，其燃燒系統(tǒng)工作原理是質調”即在額定轉速以下，噴油量與扭矩輸出呈線性關系。因此某轉速下，部分油門開度下的噴油量與全油門時噴油量之比可以準確表達負荷率的概念。但有個例外，如果轉速超出額定轉速，進入超轉速區(qū)域（如在高怠速時），噴入燃燒室的油全部用來克服發(fā)動機的摩攛功，對外輸入扭矩為零。這個時刻，發(fā)動機就沒有負荷。六、四沖程發(fā)動機工作原理進氣行程（Intake）

進氣門打開，排氣門關閉，活塞從上止點向下止點運動。

空氣和汽油的混合物被吸入氣缸，在氣缸內進一步混合形成可燃混合氣。

進氣終了時，氣缸內氣體壓力約為0.08～0.09MPa，溫度達到320～400K（46.85—106.85℃）。注：0℃=273.15K（開氏溫標）四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)包括四個活塞行程：進氣、壓縮、做功和排氣1、四沖程汽油機的工作原理示功圖：表示活塞在不同位置時氣缸內氣體壓力的變化情況排氣門關閉進氣門開啟活塞大氣壓力線PVra示功圖上止點下止點進氣行程（Intake）壓縮行程（Compression）

進氣門和排氣門都關閉，活塞從下止點向上止點運動;氣缸容積逐漸變小，氣缸內混合氣被壓縮，其壓力和溫度同時升高。

壓縮終了時，混合氣壓力可達0.8～1.5MPa，溫度可達600～750K。

采用大壓縮比，可提高壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度，從而加快燃燒速度，提高發(fā)動機熱效率。但太大容易引起“爆震”和“表面點火”，通常ε=6~11

進氣門關閉排氣門關閉活塞壓縮比：ε=Va/VcPVra示功圖大氣壓力線c上止點下止點溫度600~800K，壓力600~1500kPa壓縮行程作功行程（Power/Expansion）

進排氣門仍然關閉。

壓縮行程結束時，點燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，并放出大量熱能；燃燒氣體體積膨脹，壓力、溫度升高；氣體壓力推動活塞從上止點運動到下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉作功。

燃燒最高壓力可達3～6.5MPa，最高溫度可達2200～2800K。作功終了時，氣體壓力降低到0.35～0.5MPa，氣體溫度降低到1200～1700K。進氣門關閉排氣門關閉活塞PVra示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點瞬時最高：溫度2200~2800K，壓力3~5MPa

作功終了：溫度1200~1700K，壓力300~500kPa

作功行程排氣行程（Exhaust）

進氣門關閉，排氣門開啟；活塞從下止點向上止點運動。

膨脹過后的廢氣在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經排氣門排出氣缸。

排氣行程結束后，殘留在燃燒室內的少量廢氣稱為殘余廢氣。殘余廢氣壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為900～1100K。進氣門關閉排氣門打開活塞PVr示功圖大氣壓力線cZb上止點下止點溫度900~1200K壓力105~125kPa殘余廢氣排氣行程四沖程發(fā)動機工作原理進氣壓縮作功排氣2、四沖程柴油機的工作原理進氣行程（Intake）

進入氣缸的是純凈的空氣。

因進氣系統(tǒng)中沒有節(jié)氣門，進氣阻力小，且殘余廢氣溫度較低，故同汽油機相比，進氣終了時缸內氣體壓力略高，約為0.085～0.095Ma，而溫度略低，約為310～340K。壓縮行程（Compression）

柴油機的壓縮比大(一般為16～22)，壓縮終了時缸內氣體壓力約為3～5MPa，溫度約為750～1000K，都比汽油機的高。

壓縮終了溫度超過柴油的自燃溫度。作功行程（Power/Expansion）

壓縮行程結束時，噴油器將高壓柴油以霧狀噴入燃燒室。此時，缸內溫度高于柴油自燃溫度，柴油自行著火燃燒。

燃燒氣體最高壓力6～9MPa，最高溫度也可高達1800～2500K。

作功終了時，氣體壓力約為0.2～0.5MPa，溫度約為1000～1200K。排氣行程（Exhaust）

排氣終了時，缸內殘余廢氣壓力約為0.105～0.12MPa，氣體溫度約為700～900K。汽油機和柴油機的比較：P15-P161.每完成一個工作循環(huán)，曲軸轉兩周，每一行程曲軸轉過180度。2.四個行程中，僅有做功行程產生動力，其余三個行程為做功的輔助行程，都要消耗一定能量。3.第一個循環(huán)須靠外力驅動曲軸完成進氣和壓縮行程，做功行程開始后，循環(huán)可持續(xù)進行。4.可燃混合氣的形成位置不同。5.汽油機轉速高、質量小、易起動、噪音低等，多用于轎車；6.柴油機壓縮比大，經濟性好，多用于5t以上的貨車等；七、二沖程發(fā)動機工作原理兩個活塞行程內，即曲軸旋轉一周的時間內完成一個工作循環(huán)。第一沖程第二沖程第一沖程：活塞由下止點向上止點運動，掃氣泵將新鮮空氣通過掃氣道壓入氣缸，與此同時將氣缸內的燃燒廢氣經排氣門清掃出氣缸，并且實現(xiàn)對新鮮空氣的壓縮。第二沖程：活塞由