汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型2023/8/23第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章發(fā)動(dòng)機(jī)概述發(fā)動(dòng)機(jī)是發(fā)出動(dòng)力的機(jī)器，是汽車的心臟，是汽車的動(dòng)力裝置，是將一種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。目前的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)都是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽儆蔁崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)力，并通過底盤的傳動(dòng)系和行駛系驅(qū)動(dòng)汽車行駛。2023/8/23第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)燃機(jī)是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，其特點(diǎn)是液力或氣體燃料與空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部燃燒而產(chǎn)生熱能，然后再轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。內(nèi)燃機(jī)具有熱效率高、體積小、質(zhì)量小、便于移動(dòng)以及起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船艦以及汽車、拖拉機(jī)、坦克等各種車輛上。但是，內(nèi)燃機(jī)一般要求使用石油燃料，同時(shí)排出的廢氣中所含有害氣體成分較高。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要構(gòu)件的形式，可分為活塞式內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩大類。前者又可按活塞運(yùn)動(dòng)方式分為往復(fù)活塞式和旋轉(zhuǎn)活塞式兩種。2023/8/23第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車用活塞式內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)不同的特征分類。按所用的燃料分類：可分為液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)、柴油機(jī)等）和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)（如天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)等）。按發(fā)火方式分類：可分為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油的特性是在同樣的條件下其自燃點(diǎn)比汽油的自燃點(diǎn)低，因此采用壓燃式（自燃式）發(fā)火。一般可通過噴油泵和噴油器將柴油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)，在氣缸內(nèi)與壓縮空氣均勻混合后，在高溫下得以自燃，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油的特性是其自燃的溫度比柴油的要高，因此常采用點(diǎn)燃式發(fā)火。利用火花塞發(fā)出的電火花強(qiáng)制點(diǎn)燃汽油，使其發(fā)火燃燒，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。第一節(jié)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的類型2023/8/23第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月按工作循環(huán)的沖程數(shù)分類：凡活塞往復(fù)四個(gè)單程完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞往復(fù)兩個(gè)單程即完成一個(gè)工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。按氣缸數(shù)及其排列方式分類：僅有一個(gè)氣缸的稱為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，有兩個(gè)以上氣缸的稱為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。單缸有立式與臥式，多缸有直列、V型與對(duì)置式。按冷卻方式分類：根據(jù)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)可以分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。2023/8/23第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月此外，發(fā)動(dòng)機(jī)還可按進(jìn)氣方式分類。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不裝增壓器，空氣是靠活塞的抽吸作用進(jìn)入氣缸內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為非增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)（或自然吸入式發(fā)動(dòng)機(jī)）；發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有增壓器，空氣通過增壓器可以提高進(jìn)氣壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)。近年來還有按每氣缸中的氣門數(shù)來分類的，當(dāng)每氣缸中設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，稱為二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)；每缸中設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門的，稱為四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)；或者每個(gè)氣缸中設(shè)有三個(gè)進(jìn)氣門和兩個(gè)排氣門的，稱為五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)。2023/8/23第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語上止點(diǎn)：活塞頂離曲軸中心線最遠(yuǎn)的位置下止點(diǎn)：活塞頂離曲軸中心線最近的位置活塞行程（S）：上下止點(diǎn)間的距離

S=2RS2R上止點(diǎn)下止點(diǎn)2023/8/23第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月上止點(diǎn)下止點(diǎn)工作容積氣缸工作容積（Vs）：活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)掃過的容積。發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積（排量VL）：發(fā)動(dòng)機(jī)全部氣缸工作容積之和。2023/8/23第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月燃燒室容積（Vc）：活塞在上止點(diǎn)時(shí)其上方的容積氣缸總?cè)莘e（Va）：活塞在下止點(diǎn)時(shí)其上方的全部容積

Va=Vc+Vs壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比

ε=Va/Vc2023/8/23第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理四行程汽油機(jī)工作原理2023/8/23第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

進(jìn)氣過程作用：吸入新鮮混合氣活塞運(yùn)動(dòng):從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:0o~180o氣門狀態(tài):進(jìn)氣門打開排氣門關(guān)閉終了壓力:75~90kPa終了溫度:

80~130oC2023/8/23第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

壓縮過程作用：壓縮混合氣，為燃燒創(chuàng)造條件活塞運(yùn)動(dòng):從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:

180o~360o氣門狀態(tài):進(jìn)、排氣門均關(guān)閉終了壓力:800~1400

kPa終了溫度:

350~400oC2023/8/23第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

做功過程作用：燃燒高溫高壓氣體膨脹做功活塞運(yùn)動(dòng):從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:

360o~540o氣門狀態(tài):進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉最高壓力:

2490~3520kPa終了壓力:300~500kPa終了溫度:

1200oC2023/8/23第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月排氣過程作用：排出膨脹做功后的廢氣活塞運(yùn)動(dòng):從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:

540o~720o氣門狀態(tài):進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開終了壓力:

105~120

kPa終了溫度:

600~900oC2023/8/23第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月綜上所述：發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)二周（720℃），進(jìn)、排氣門各開啟一次，活塞完成四個(gè)行程，其中進(jìn)氣、壓縮和排氣行程是消耗動(dòng)力，只有作功行程產(chǎn)生動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)：每完成一次進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣的過程，稱為一個(gè)工作循環(huán)。四行程發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)二周，活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)。四行程汽油機(jī)工作原理2023/8/23第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四行程柴油機(jī)工作原理概略表2023/8/23第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月汽油機(jī)與柴油機(jī)比較2023/8/23第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二沖程汽油機(jī)工作原理1.進(jìn)氣孔2.排氣孔3.換氣孔2023/8/23第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第一個(gè)行程活塞運(yùn)動(dòng):從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:0o~180o作用:活塞上方壓縮活塞下方進(jìn)氣3.換氣孔2.排氣孔1.進(jìn)氣孔2023/8/23第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第二個(gè)行程活塞運(yùn)動(dòng):從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)曲軸轉(zhuǎn)角:

180o~360o作用:活塞上方做功排氣活塞下方預(yù)壓2023/8/23第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二行程柴油機(jī)工作原理2023/8/23第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二行程柴油機(jī)工作原理概略表2023/8/23第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二行程發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)功率提高，當(dāng)n、Va、ε相同時(shí)，理論上其功率是四行程的二倍，實(shí)際提高1.5—1.6倍作功次數(shù)多，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便；換氣不完善，經(jīng)濟(jì)性差。2023/8/23第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造兩個(gè)機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)五個(gè)系統(tǒng)：

供給系潤(rùn)滑系冷卻系點(diǎn)火系（汽油機(jī)）起動(dòng)系2023/8/23第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/23第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

第五節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)8E430Z492Q6135C-16100Q-18120F前部中部尾部缸數(shù)符號(hào)行程符號(hào)缸徑符號(hào)機(jī)器特征符號(hào)變形符號(hào)2023/8/23第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月缸數(shù)符號(hào)：用數(shù)字表示汽缸數(shù)行程符號(hào)：用E表示二沖程，不用此符號(hào)表示四沖程缸徑符號(hào)：用氣缸直徑的毫米數(shù)表示，但不列出小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字

2023/8/23第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器特征符號(hào)2023/8/23第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月變形符號(hào)用數(shù)字表示順序，與前面的符號(hào)用一短橫隔開，該數(shù)字序號(hào)由系列產(chǎn)品的主導(dǎo)廠按產(chǎn)品出現(xiàn)的順序統(tǒng)一編號(hào)2023/8/23第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有動(dòng)力性指標(biāo)(有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等)，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率），運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（排氣品質(zhì)、噪聲和起動(dòng)性能等）。一、動(dòng)力性指標(biāo)1.有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為N?m。有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。第六節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)2023/8/23第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.有效功率發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的功率稱為有效功率。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。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率可以用臺(tái)架試驗(yàn)方法測(cè)定，也可用測(cè)功器測(cè)定有效轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度，然后運(yùn)用公式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。按照發(fā)動(dòng)機(jī)可靠試驗(yàn)方法的規(guī)定，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能在額定工況下連續(xù)運(yùn)行300～1000h。2023/8/23第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)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，經(jīng)濟(jì)性越好。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性。2023/8/23第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)主要指排氣品質(zhì)、噪聲、起動(dòng)性等。1.排氣品質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中含有對(duì)人體有害的物質(zhì)，它對(duì)大氣的污染已形成公害。發(fā)動(dòng)機(jī)排出的有害排放物，主要有氮氧化合物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）等以及排氣顆粒。美國(guó)聯(lián)邦汽車排放法規(guī)FTP是目前世界上最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，1994年后規(guī)定轎車排放必須滿足下列限制：2023/8/23第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月COHCNOx排氣顆粒單位3.40.250.40.08g/mile(2.11)(0.25)(0.16)(0.05)(g/km)2023/8/23第34頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.噪聲噪聲會(huì)刺激神經(jīng)，使人心情煩躁，反映遲鈍，甚至耳聾，誘發(fā)高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。汽車是城市主要的噪聲源之一，發(fā)動(dòng)機(jī)又是汽車的主要噪聲源，故必須給與控制。如我國(guó)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，轎車的噪聲不得大于82dB（A）。3.起動(dòng)性能起動(dòng)性能好的發(fā)動(dòng)機(jī)在一定溫度下能可靠發(fā)動(dòng)、起動(dòng)迅速，起動(dòng)消耗的功率小，起動(dòng)磨損少。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的好壞除與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程相聯(lián)系，它直接影響汽車機(jī)動(dòng)性、操作者的安全和勞動(dòng)強(qiáng)度。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不得采用特