汽車發(fā)動機原理構造及電控 - 第一章 汽車發(fā)動機的工作原理與總體構造

汽車發(fā)動機原理構造及電控瓦特實現人類快速的夢想=1886年，德國人卡爾·本茨和戴姆勒發(fā)明了世界上第一輛汽車如何實現人類夢想，美夢成真發(fā)動機的類型基本工作原理總體構造性能指標發(fā)動機特性

理論維修常用工具

維修常用量具總成拆裝

實操內燃機產品名稱和型號編制規(guī)則

拓展汽車發(fā)動機的工作原理與總體構造第一章汽車發(fā)動機的工作原理與總體構造本章教學要求1.掌握汽油機、柴油機一般構造及其組成，汽油機、柴油機的工作情況；2.熟悉發(fā)動機常用術語，掌握發(fā)動機的類型；3.掌握發(fā)動機型號編制規(guī)則，正確識讀內燃機型號；4.理解二、四沖程汽油、柴油機的工作原理，掌握它們各自的特點；5.了解發(fā)動機的性能指標：指示性指標、動力性指標和經濟性指標；6.了解發(fā)動機速度特性、負荷特性、即發(fā)動機的工作狀況。理論知識發(fā)動機的類型發(fā)動機的基本工作原理發(fā)動機的總體構造發(fā)動機的性能指標發(fā)動機特性發(fā)動機的類型1.按著火方式分類2.按使用燃料種類分類3.按冷卻方式分類4.按進氣狀態(tài)分類5.按沖程數分類6.按汽缸數分類7.按布置方式分類1.按著火方式分類分為壓燃式發(fā)動機和點燃式發(fā)動機。壓燃式發(fā)動機為壓縮式汽缸內的空氣或可燃混合氣，產生高溫，引起燃料自然的內燃機；點燃式發(fā)動機是將壓縮汽缸內的可燃混合氣用點火器點燃的內燃機。2.按使用燃料種類分類汽油機柴油機氣體燃料發(fā)動機煤氣機液化石油氣發(fā)動機多種燃料發(fā)動機3.按冷卻方式分類分為水冷式發(fā)動機和風冷式發(fā)動機。以水或為冷卻液為冷卻介質的稱作水冷式發(fā)動機；空氣為冷卻介質的稱作風冷式發(fā)動機。4.按進氣狀態(tài)分類分為非增壓發(fā)動機和增壓發(fā)動機。非增壓發(fā)動機是指進入汽缸前的空氣或可燃混合氣未經氣機壓縮的發(fā)動機。僅帶掃氣泵而不帶增壓器的二沖程發(fā)動機亦屬此類；增壓發(fā)動機是指進入汽缸前的空氣或可燃混合氣已經在壓氣機內壓縮，從而增大進氣充量密度的發(fā)動機。5.按沖程數分類分為二沖程發(fā)動機和四沖程發(fā)動機。在發(fā)動機內，每一次將熱能轉變?yōu)闄C械能，都必須經過吸入新鮮充量（空氣或可燃混合氣）、壓縮（當新鮮充量為空氣時還要輸入燃料），使之著火燃燒而膨脹做功，然后將生成的廢氣（已燃氣體）排出汽缸這樣一系列連續(xù)過程，成為一個工作循環(huán)。對于往復活塞式發(fā)動機，可以根據每一工作循環(huán)所需活塞行程數來分類。凡活塞往復四個單程（或曲軸旋轉兩轉）完成一個工作循環(huán)的稱為四沖程發(fā)動機；活塞往復兩個單程（或曲軸旋轉一轉）完成一個工作循環(huán)的稱為二沖程發(fā)動機。6.按汽缸數分類僅有一個汽缸的稱為單缸發(fā)動機，有兩個以上汽缸的稱為多缸發(fā)動機。7.按布置方式分類多缸發(fā)動機根據汽缸間的排列方式可劃分為直列式（汽缸呈一列布置）、對置式（汽缸呈兩列布置、且兩列汽缸之間的中心線呈180°）和V型（汽缸呈兩列布置，且兩列汽缸之間夾角為V型）等發(fā)動機。直列式

V型對置式本講小結本講我們講述了發(fā)動機的類型，包括：按著火方式分類按使用燃料種類分類按冷卻方式分類按進氣狀態(tài)分類按沖程數分類按汽缸數分類按布置方式分類發(fā)動機還可按用途分類，如：汽車用、機車用、拖垃機用、船用、坦克用、發(fā)電用、農用、工程機械用等。發(fā)動機的基本術語1.上止點（TDC——TopDeadCenter）活塞往復運動時，其頂點從一個方向轉為相反方向的轉變點位置為止點。2.下止點（BDC——BottomDeadCenter）活塞運動的上、下兩個止點之間的距離S稱為活塞行程。3.活塞行程//插入一段視頻（介紹上止點和下止點）剪輯時間：07:07——08:06曲軸與連桿下端的連接中心至曲軸中心的垂直距離稱為曲柄半徑。一般用R表示，活塞行程為曲柄半徑的兩倍，即S=2R。4.曲軸半徑一個汽缸中活塞運動一個行程所掃過的容積稱為汽缸工作容積，可用符號表示，單位為L。即式中：D——汽缸直徑（mm）；S——活塞行程（mm）；5.汽缸工作容積//插入一段視頻（介紹上止點和下止點）剪輯時間：08:06——08:21燃燒室容積：活塞在上止點時，活塞頂部與汽缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。一般用表示，單位為L。6.燃燒室容積//插入一段視頻（介紹上止點和下止點）剪輯時間：08:21——08:42活塞在下止點時，活塞頂上方的容積稱為汽缸總容積一般用表示，單位為L。顯然，汽缸總容積是汽缸工作容積與燃燒室容積之和，即式中：——燃燒室容積（L）——汽缸工作容積（L）。

7.汽缸總容積//插入一段視頻（介紹上止點和下止點）剪輯時間：08:42——09:03多缸發(fā)動幾個汽缸工作容積的總和稱為發(fā)動機排量，一般用表示，單位為L。即式中：——汽缸工作容積（L）——汽缸數目。

8.發(fā)動機排量汽缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比，一般用ε表示。即式中：——汽缸總容積（L）；——燃燒室容積（L）；——汽缸工作容積（L）。

9.壓縮比壓縮比表示活塞由下止點運動到上止點時，汽缸內的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時汽缸內氣體的壓力和溫度越高。目前，一般汽油機的壓縮比約為6—12，柴油機的壓縮比一般約為12—22。

在汽缸內進行的每一次將燃料燃燒的熱能轉變成機械能的一些列連續(xù)過程（進氣、壓縮、做功、排氣）稱發(fā)動機的一個工作循環(huán)。

10.工作循環(huán)本講小結本講我們介紹了發(fā)動機常用術語：上止點、下止點活塞行程曲軸半徑汽缸工作容積燃燒室容積汽缸總容積發(fā)動機排量壓縮比工作循環(huán)四沖程發(fā)動機的工作原理1.四沖程汽油機的工作原理汽缸內裝有活塞，活塞通過活塞銷、連桿與曲軸相連接?；钊谄變茸鐾鶑瓦\動，通過連桿推動曲軸轉動。為了吸入新鮮充量和排除廢氣，設有進、排氣系統。四沖程汽油機的工作循環(huán)包括四個活塞行程，即進氣行程、壓縮行程、膨脹行程（作功行程）和排氣行程。進氣行程壓縮行程做功行程排氣行程由于在此期間汽缸中氣體的壓力隨汽缸容積的改變而不斷地變化，因此采用氣體壓力“隨氣缸容積V變化的示功圖來表示。(1)進氣行程汽油機將空氣與燃料先在汽缸外部的化油器中(化油器)、節(jié)氣門體處(單點噴射)或進氣道內(進氣道多點噴射)進行混合，形成可燃混合氣后被吸入氣缸。進氣行程中，進氣門開啟，排氣門關閉。四沖程汽油機的工作循環(huán)在示功圖上，進氣行程用曲線ra表示。曲線ra的大部分位于大氣壓力線下面，這部分與大氣壓力線縱坐標之差即表示氣缸內的真空度。在這個過程中，進、排氣門全部關閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動一個行程，稱為壓縮行程。（2）壓縮行程在示功圖上，壓縮行程用曲線ac表示?？扇蓟旌蠚鈮毫c升高到0.6—1.2MPa，溫度可達600—700k?，F代汽油發(fā)動機的壓縮比一般為8—11。如一汽大眾寶來轎車1.6L發(fā)動機的壓縮比為10.3。在這個行程中，進、排氣門仍舊關閉。當活塞接近上止點時，火花塞發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，燃燒放出大量的熱能，產生的高溫、高壓燃氣推動活塞上下運動，通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械能。用于發(fā)動機本身運轉和對外作功。（3）作功行程示功圖上曲線zb表示活塞向下移動時，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度都降低，在作功行程終了的b點，壓力降至0.3~0.5Mpa，溫度則降為1300~1600K?？扇蓟旌蠚馊紵笊傻膹U氣，必須從氣缸中排除，以便進行下一個工作循環(huán)。當膨脹接近終了側，排氣門開啟，靠廢棄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，排氣行程結束。（4）排氣行程在示功圖上用曲線br表示。在排氣行程中，氣缸內壓力稍高于大氣壓力，約為0.105~0.115Mpa。排氣終了時，廢氣溫度約為900~1200K。2.四沖程柴油機的工作原理現代柴油發(fā)動機的構造如圖所示。四沖程柴油機的每個工作循環(huán)也經歷了進氣、壓縮、作功、排氣四個行程

四沖程柴油機的工作循環(huán)但由于柴油機的燃料是柴油，其粘度比汽油大，而其自燃溫度卻較汽油低，故可燃混合氣的形成及著火方式都與汽油機不同。柴油機在進氣行程吸入的是純空氣。在壓縮行程接近終了時，柴油機噴油泵將油壓提高到10MPa以上，將柴油通過噴油器噴入氣缸，在很短時間內與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由于柴油機的壓縮比高(一般為16—22)，所以壓縮終了時氣缸內的空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時溫度高達750—1000K，大大超過柴油的自燃溫度。因此，柴油噴入汽缸后，在很短時間內與空氣混合便立即發(fā)火燃燒。汽缸內氣壓急劇上升到6-9MPa，溫度也升到2000—2500K。在高壓氣體推動下，活塞向下運動并帶動曲軸旋轉而作功。廢氣同樣經排氣管排入大氣中。本講小結綜上所述，四沖程發(fā)動機經過進氣、壓縮、燃燒作功、排氣四個行程，完成一個工作循環(huán)。這期間活塞在上、下止點間往復移動了四個行程，曲軸旋轉了兩周。二沖程發(fā)動機的工作原理1.二沖程汽油機的工作原理二沖程發(fā)動機的工作循環(huán)是在兩個活塞行程內，即曲軸旋轉一周的時間內完成的。//仿真平臺>>總體構造>>二沖程汽油機工作循環(huán)，只抓取動畫部分活塞由曲軸帶動從下止點向上止點移動，當活塞上行至關閉換氣孔和排氣孔時，已進入氣缸的新鮮混合氣被壓縮，活塞繼續(xù)上移至上止點時，壓縮結束；與此同時，活塞上行時，其下方曲軸箱內形成一定真空度，當活塞上行到一定位置時，進氣孔開啟，新鮮的混合氣被吸入曲軸箱。(1)第一行程//仿真平臺>>總體構造>>二沖程汽油機第一行程，只抓取動畫部分活塞接近上止點時，火花塞產生電火花，點燃被壓縮混合氣，燃燒行程的高溫、高壓氣體推動活塞下行作功，當活塞下行到關閉進氣孔后，曲軸箱內的混合氣被預壓，活塞繼續(xù)下行至排氣孔開啟時，燃燒后廢氣靠自身壓力經排氣孔排出；緊接著，換氣孔開啟，曲軸箱內經預壓的混合氣進入氣缸，并排除氣缸內殘余廢氣，這一過程稱換氣過程，它將一直延續(xù)到下一沖程活塞再上行關閉換氣孔和排氣孔時為止。活塞下行到下止點時，第二行程結束。(2)第二行程//仿真平臺>>總體構造>>二沖程汽油機第二行程，只抓取動畫部分二沖程汽油機的具體工作過程/b/3360740-1267573321.html截取此視頻，注意版權問題，抓取此段視頻，但要將“新浪版權”標識作處理>>觀看視頻

優(yōu)點：

結構簡單、維護容易；使用方便，運行比較均勻平穩(wěn)。二沖程汽油機的優(yōu)缺點

缺點：

燃燒效率低，燃油經濟性差；動力不大。2.二沖程柴油機的工作原理/show/3eVnoQSziwpcP_I0.html截取此視頻，注意版權問題，抓取此段視頻，但要將“新浪版權”標識作處理>>觀看二沖程柴油機工作原理視頻在第一行程中，活塞自下止點向上止點移動。行程開始前不久，進氣孔和排氣門均已開啟，利用自掃氣泵流出的空氣(壓力約為0.12～0.14MPa)使氣缸換氣。(1)第一行程當活塞繼續(xù)向上移動，進氣孔被遮蓋，排氣門也被關閉，空氣受到壓縮。當活塞接近上止點時，氣缸內的壓力增到3MPa，溫度約升至850-1000K，燃油在高壓(約17～20MPa)下噴入汽缸內，這時燃油自行著火燃燒，使氣缸內壓力增高。在第二行程中，活塞受燃燒氣體膨脹作用自上止點向下止點移動而作功。(2)第二行程燃燒活塞下行2／3行程時排氣門開啟，排出廢氣，此后汽缸內壓力降低．進氣孔開啟，進行換氣。換氣一直繼續(xù)到活塞向上移動1／3行程的距離，直到進氣孔完全被遮蓋為止。這種形式的發(fā)動機稱為氣門—窗孔直流掃氣柴油機。與四沖程柴油機比較，二沖程柴油機的優(yōu)缺點與上面討論二沖程汽油機時所指出的優(yōu)缺點基本相同，但由于二沖程柴油機用純空氣掃除廢氣，沒有燃料損失，故經濟性較高。二沖程柴油機的優(yōu)缺點

本講小結二沖程發(fā)動機在汽車上較少采用，摩托車上應用廣泛，但由于電噴技術的發(fā)展，目前電控噴射的二沖程發(fā)動機在汽車上得到了更進一步的發(fā)展。發(fā)動機的總體構造發(fā)動機是一部由兩大機構和五大系統組成的復雜機器，是汽車的心臟。點火系配氣機構冷卻系Text曲柄連桿機構潤滑系起動系燃料供給系曲柄連桿機構

曲柄連桿機構由活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等組成，是將活塞的直線往復運動變?yōu)榍S的旋轉運動并輸出動力的機構。配氣機構

配氣機構由進氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶輪等組成，其作用是使可燃混合氣及時充入汽缸并從汽缸排除廢氣。汽油機燃料供給系

供給系統由汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器、進氣管、排氣管、排氣消聲器等組成，其作用是把汽油和空氣混合為成分合適的可燃混合氣供入氣缸，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。柴油機燃料供給系

柴油機供給系統由油箱、噴油泵、噴油器、輸油泵、濾清器、調整器、傳感器、電控單元等組成。其作用是定時定量定壓，向燃燒室噴入燃料，使之與空氣混合，形成可燃混合氣，在高溫下自行燃燒、做功后，將廢氣排出。冷卻系

冷卻系統由水泵、散熱器、風扇、分水管以及氣缸體和水套等組成，其功用是把受熱部件的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動機正常工作。潤滑系

潤滑系統由機油泵、機油集濾器等組成，其功用是將潤滑油供給作相對運動的零件，以減少它們之間的摩擦阻力，減輕部件的磨損，并部分地冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。點火系

點火系由供給低壓電流的蓄電池和發(fā)電機以及分電器、點火線圈與火花塞等組成，其功用是保證按規(guī)定時刻點燃氣缸中被壓縮的可燃混合氣。起動系

起動系由起動機及附屬裝置組成，用以使靜止的發(fā)動機起動并轉入自行運轉。本講小結發(fā)動機是很多機構和系統組成的復雜機械，隨著現代汽車電控化的發(fā)展，發(fā)動機的結構形式越來越多，但其基本結構都是相似的，通常都是由兩大機構、五大系統組成，柴油機沒有點火系統。本講講述了兩大機構、五大系統的基本結構和功用。發(fā)動機的性能指標發(fā)動機的性能指標指示性能指標有效性能指標強化指標緊湊性指標運轉性能指標可靠性指標耐久性指標工藝性指標1.指示性能指標指示性能指標是表示氣缸內燃氣的工作品質，包括燃氣作功的能力和熱量轉變?yōu)闄C械功的效率。指示性能指標有循環(huán)指示功、平均指示壓力、指示功率、指示熱效率、指示燃油消耗率。循環(huán)指示功在氣缸內完成一個工作循環(huán)，工質對活塞所做的功，稱為循環(huán)指示功，用表示。

平均指示壓力平均指示壓力（MPa）是指一個循環(huán)所做的指示功與汽缸工作容積之比。大致范圍汽油機0.8—1.5（MPa）柴油機0.7—1.1（MPa）指示功率指示功率是指發(fā)動機單位時間所作的指示功。指示熱效率指示熱效率是實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量之比。指示燃油消耗率指示燃油消耗率（簡稱指示比油耗）是指單位指示功的耗油量，通常以每千瓦小時的耗油量表示，單位是g/(kw?h)。式中，3.6×103為1kW·h熱功當量，即1kW·h＝3.6×103kj；HU為燃料的低熱值，kJ/kg。汽油機0.3—0.4205—320柴油機0.4—0.5170—205這時指示熱效率為：2.有效性能指標有效性能指標是表示內燃機整體的工作能力，即對外作功的能力。它不僅表示了氣缸內氣體的工作效果，而且也反映了內燃機本身的機械損耗。有效功率總是低于指示功率，即動力性能指標經濟性能指標Pm為機械損失功率動力性能指標(1)有效轉矩(2)有效功率(3)發(fā)動機轉速n(4)平均有效壓力(1)有效轉矩發(fā)動機通過飛輪對外輸出的平均轉矩稱為有效轉矩，以表示。有效轉矩與外界施加于發(fā)動機曲軸上的阻力矩相平衡。(2)有效功率發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，以表示。它等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動機的有效功率可以用臺架試驗的方法測定，也可用測功器測定有效轉矩和曲軸轉速，然后用下式計算發(fā)動機的有效功率，即式中，為有效轉矩(N·m)；n為曲軸轉速(r／min)。(3)發(fā)動機轉速n發(fā)動機轉速是指發(fā)動機曲軸每分鐘的轉數，單位為r/min。發(fā)動機產品銘牌上標明的功率及相應轉速稱為額定功率和額定轉速。按照汽車發(fā)動機可靠性試驗方法的規(guī)定汽車發(fā)動機應能在額度工況下連續(xù)運行300—1000h。(4)平均有效壓力平均有效壓力（MPa）是發(fā)動機單位汽缸工作容積輸出的有效功。值大，說明單位汽缸工作容積對外輸出的功多，做功能力強。它是評定發(fā)動機動力性的重要指標。經濟性能指標(1)有效燃油消耗率(2)有效熱效率(3)機械效率(1)有效燃油消耗率有效燃油消耗率是單位有效功的耗油量（簡稱耗油率），通常以每千瓦小時的耗油量表示。(2)有效熱效率有效熱效率是發(fā)動機的有效功（J）與所消耗燃料熱量之比。(3)機械效率機械效率是有效功率和指示功率之比機械效率的大致范圍是：汽油機

0.7—0.9柴油機

0.7—0.853.升功率升功率（KW/L）是發(fā)動機每升工作容積所發(fā)出的有效功率，它用來衡量發(fā)動機容積的利用率。升功率是從發(fā)動機有效功率的角度對其汽缸工作容積的利用率作總的評價，它與平均有效壓力和轉速的乘積成正