汽車發(fā)動機及機構(gòu)

1汽車發(fā)動機的任務(wù)原理及總體構(gòu)造第一節(jié)內(nèi)燃機根本構(gòu)造第二節(jié)內(nèi)燃機根本術(shù)語第三節(jié)四沖程內(nèi)燃機任務(wù)原理第四節(jié)二沖程內(nèi)燃機任務(wù)原理第五節(jié)發(fā)動機的總體構(gòu)造第六節(jié)發(fā)動機的性能目的2第一節(jié)內(nèi)燃機根本構(gòu)造3前往45第二節(jié)內(nèi)燃機的根本術(shù)語任務(wù)循環(huán)(workingcycle)上、下止點(TDC,BDC)活塞行程(stroke)氣缸任務(wù)容積內(nèi)燃機排量熄滅室容積氣缸總?cè)莘e緊縮比工況及負荷率前往6上、下止點活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最遠處為上止點(TDC)；活塞頂離曲軸回轉(zhuǎn)中心最近處為下止點(BDC)。在上、下止點處，活塞的運動速度為零。前往7活塞行程(stroke)上、下止點間的間隔S稱為活塞行程。曲軸的回轉(zhuǎn)半徑R稱為曲柄半徑。曲軸每回轉(zhuǎn)一周，活塞挪動兩個活塞行程。對于氣缸中心線經(jīng)過曲軸回轉(zhuǎn)中心的內(nèi)燃機:S＝2R。前往8氣缸任務(wù)容積(sweptvolume)定義：上、下止點間所包容的氣缸容積式中：D----氣缸直徑mmS----活塞行程mm前往9內(nèi)燃機排量(displacement)定義：內(nèi)燃機一切氣缸任務(wù)容積的總和式中：

i----氣缸數(shù)VS---氣缸任務(wù)容積，L10多段式排氣量調(diào)理系統(tǒng)，D-C公司特有技術(shù)，05款大切諾基：5.7升V8HEMI發(fā)動機MDS系統(tǒng)使發(fā)動機任務(wù)汽缸在V8-V6-V4之間切換，提高了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性

MDS〔MultiDisplacementsystem〕11VCM可變汽缸系統(tǒng)雅閣3.5LVCM發(fā)動機，采取“六缸/四缸/三缸〞等不同的運轉(zhuǎn)方式，到達兼顧動力輸出或節(jié)能的不同需求。前往12熄滅室容積(clearance)活塞位于上止點時，活塞頂面以上氣缸蓋底面以下所構(gòu)成的空間稱為熄滅室，其容積稱為熄滅室容積，符號：VC前往13氣缸總?cè)莘e(all)活塞位于下止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e，符號：Va氣缸總?cè)莘e等于氣缸任務(wù)容積與熄滅室容積之和前往14緊縮比(compressionratio)定義：氣缸總?cè)莘e與熄滅室容積之比(氣體緊縮前的容積與氣體緊縮后的容積之比)緊縮比表示氣體的緊縮程度，是發(fā)動機中一個非常重要的概念。通常汽油機:7～10，柴油機:16～22。紳寶〔Saab〕的SVC發(fā)動機：缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊，缸體可以沿滑塊的斜面運動，使得熄滅室與活塞頂面的相對位置發(fā)生變化，改動熄滅室的容積。其緊縮比范圍可從8至14之間變化。小負荷時用高緊縮比以節(jié)約燃油；大負荷時采用低緊縮比，并輔以機械增壓器以實現(xiàn)大功率和高扭矩輸出。前往15工況及負荷率工況：內(nèi)燃機在某一時辰的運轉(zhuǎn)情況。以該時辰內(nèi)燃機輸出的有效功率和曲軸轉(zhuǎn)速表示。曲軸轉(zhuǎn)速即為發(fā)動機轉(zhuǎn)速。負荷率：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與一樣轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大有效功率的比值稱為負荷率，以百分數(shù)表示。

負荷率通常簡稱負荷。前往16第三節(jié)四沖程內(nèi)燃機任務(wù)原理進氣沖程緊縮沖程作功沖程排氣沖程任務(wù)原理任務(wù)過程柴油機前往四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機在四個活塞行程內(nèi)完成進展、緊縮、作功〔熄滅和膨脹〕和排氣等四個過程。每一個活塞行程內(nèi)只進展一個過程。17進氣行程(Intake)排氣門關(guān)，進氣門開；活塞:TDC->BDC；活塞挪動過程中，Va增大，氣缸內(nèi)構(gòu)成一定的真空度。油氣混合物被吸入氣缸，進一步混合構(gòu)成可燃混合氣。終了時，內(nèi)壓力約0.08～0.09MPa，溫度達320～380K。前往18緊縮行程(Compression)進、排氣門關(guān)，氣缸封鎖；活塞:BDC->TDC；混合氣緊縮，壓力溫度不斷升高終了時，壓力達0.8～1.5MPa，溫度達600～750K采用大緊縮比，可提高緊縮終了時氣缸內(nèi)的壓力和溫度，從而加快熄滅速度，提高發(fā)動機熱效率。但太大容易引起“爆震〞。前往19作功行程(Power/Expansion)緊縮行程終了時，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣，火焰迅速傳遍整個熄滅室，并放出大量熱能；熄滅氣體體積膨脹，氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，推進活塞從上止點運轉(zhuǎn)到下止點，并經(jīng)過連桿推進曲軸旋轉(zhuǎn)作功。此時，進排氣門依然封鎖。熄滅最高壓力可達3～6.5MPa，最高溫度可達2200～2800K。終了時，氣體壓力降低到0.35～0.5MPa，氣體溫度降低到1200～1500K。前往20排氣行程(exhaust)進氣門關(guān)，排氣門開；活塞：BDC->TDC；廢氣靠本身的剩余壓力和活塞推進，經(jīng)排氣門排出氣缸。排氣行程終了后，殘留在熄滅室內(nèi)的少量廢氣稱為剩余廢氣。剩余廢氣壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為900～1100K。前往21四沖程汽油機任務(wù)原理22示功圖(indicatordiagram)氣缸內(nèi)氣體壓力隨氣缸容積或曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系稱作示功圖圖圖示功圖是研討內(nèi)燃機任務(wù)過程的重要實驗數(shù)據(jù)。將它與所積累的實驗數(shù)據(jù)進展分析比較，可以對整個任務(wù)過程或任務(wù)過程的不同階段進展的完善程度作出正確的判別。示功圖上曲線圍成的面積表示氣體在單個氣缸內(nèi)所作的功232425四沖程汽油機的任務(wù)原理小結(jié)〔1〕四沖程汽油機在四個活塞行程內(nèi)完成進氣、緊縮、作功和排氣等過程，即在一個活塞行程內(nèi)只進展一個過程。一個任務(wù)循環(huán)內(nèi)發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)兩周，即每一個行程有180度的曲軸轉(zhuǎn)角。在一個循環(huán)中，只需一個行程作功。將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為曲軸的動能。26四沖程汽油機的任務(wù)原理小結(jié)〔2〕實踐進氣過程中，進氣門、排氣門早開晚關(guān)。為添加進入氣缸內(nèi)的混合氣量和減少進氣過程所耗費的功，進氣門在上止點之前開啟，在下止點之后封鎖；為減少氣缸內(nèi)的剩余廢氣量和排氣過程所耗費的功，排氣門在下止點之前開啟，在上止點之后封鎖。進、排氣過程所占曲軸轉(zhuǎn)角都超越180°CA。前往27汽油機任務(wù)過程演示前往28四沖程柴油機(compressionignitionengine)任務(wù)原理四行程柴油機的任務(wù)循環(huán)同樣包括進氣、緊縮、作功和排氣四個行程。進氣行程：被吸入氣缸的是純空氣緊縮行程：柴油機緊縮比較大作功行程：緊縮終了時噴油器將柴油噴入熄滅室，柴油自行熄滅。排氣行程：與汽油機一樣前往29四沖程柴油機任務(wù)循環(huán)->任務(wù)原理30四沖程柴油機任務(wù)原理3132汽油機柴油機相同點工作行程每個工作循環(huán)均包含進氣、壓縮、燃燒做功和排氣四個行程。特點四個活塞行程中都只有一個做功行程，其余均為耗功行程。機構(gòu)運動在各個活塞行程中進、排氣門的開閉，曲柄連桿機構(gòu)的運動相同。不同點混合氣的形成方式缸外混合，在壓縮行程進一步混合，壓縮行程終了時形成，時間較長缸內(nèi)混合，在壓縮行程終了時燃油直接噴射進入氣缸進行霧化混合，時間短著火方式電火花點火自燃（壓燃）供油方式化油器（供可燃混合氣）/直噴噴油器（油、氣單獨供）工作狀態(tài)柔和平穩(wěn)較為粗暴進氣阻力大小壓縮比?。?-10高：16-22動力性低高前往33第四節(jié)二沖程內(nèi)燃機任務(wù)原理第一行程第二行程任務(wù)過程前往34第一行程：

活塞上行，上方—緊縮

下方---吸氣

35第二行程：

活塞下行(上半程):

上方—作功

下方---預(yù)壓

36第二行程：

活塞下行(下半程):

上方—換氣

下方---預(yù)壓

3738二沖程柴油機任務(wù)原理前往帶掃氣泵的氣門-氣孔式直流掃氣二沖程柴油機39四沖程二沖程相同點工作過程都包含進氣、壓縮、燃燒作功排氣過程作功情況每個工作循環(huán)作功一次不同點工作循環(huán)每個工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，且角速度不均勻每個工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)一周，且角速度較為均勻進排氣系統(tǒng)有專門的進排氣門設(shè)有進氣孔、排氣孔和掃氣孔排氣過程利用廢氣自身剩余壓力和活塞的推動排氣利用廢氣自身剩余壓力和新氣掃除，活塞推動排氣，分成先期排氣、掃氣和額外排氣壓縮過程在壓縮行程中一次壓縮完成分為預(yù)壓縮和再次壓縮振動較大較小平穩(wěn)性較差較好經(jīng)濟性較好較差40附:轉(zhuǎn)子發(fā)動機任務(wù)原理現(xiàn)代汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機缸體內(nèi)部空間總是被分成三個任務(wù)室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動這些任務(wù)室也在運動，依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進氣、緊縮、作功和排氣四個過程。轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)速度之比為1:3。4142434445轉(zhuǎn)子發(fā)動機任務(wù)原理46轉(zhuǎn)子發(fā)動機任務(wù)原理47第五節(jié)發(fā)動機的總體構(gòu)造前往484950515253機體組54機體組作用：

發(fā)動機的骨架，是曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和發(fā)動機各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體。55曲柄連桿機構(gòu)功用：

將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，同時將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動動畫56配氣機構(gòu)組成：

氣門組、氣門傳動組功用：

按任務(wù)循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開、閉進、排氣門，使新氣進入氣缸，廢氣從氣缸排出動畫57進排氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng)功用：盡能夠多、盡能夠均勻地向各缸供應(yīng)可燃混合氣或純空氣組成：空氣濾清器、進氣歧管排氣系統(tǒng)功用：盡能夠多的把熄滅后的廢氣排出氣缸。組成：排氣歧管、消聲器等58進排氣系統(tǒng)前往59燃油供應(yīng)系統(tǒng)功用：

根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況的需求，向發(fā)動機供應(yīng)一定數(shù)量的、清潔的、霧化良好的燃油，以便與一定數(shù)量的空氣混合構(gòu)成可燃混合氣；

儲存相當數(shù)量的燃油，以保證汽車有相當遠的續(xù)駛里程。60化油器式汽油機燃油供應(yīng)61電子控制汽油放射系統(tǒng)62柴油機燃油供應(yīng)柴油箱8

輸油泵5

柴油濾清器3噴油泵6

噴油器12

高壓油管13

低壓油管

回油管1063冷卻系統(tǒng)功用：

使發(fā)動機在一切工況下都堅持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)64光滑系統(tǒng)功用：

延續(xù)不斷把數(shù)量足夠、溫度適當?shù)母蓛魴C油保送到傳動件的摩擦外表，構(gòu)成油膜，從而減小摩擦阻力、降低功率耗費、減輕機件磨損。656667點火系統(tǒng)功用：

在發(fā)動機各種工況和運用條件下，在氣缸內(nèi)適時、準確、可靠地產(chǎn)生電火花，以點燃可燃混合氣，使發(fā)動機作功。68起動系統(tǒng)功用：

在正常運用條件下，經(jīng)過起動機將蓄電池儲存的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，帶動發(fā)動機以足夠高的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，以順利起運發(fā)動機。組成：

蓄電池、起動機69演示70發(fā)動機的裝配過程前往71第六節(jié)發(fā)動機的性能目的前往72有效轉(zhuǎn)矩(efficientTorque)定義：發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩符號：Te單位：N.m有效功：有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角位移的乘積即為發(fā)動機對外輸出的有效功前往73有效功率(efficientPower)定義：發(fā)動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率符號：Pe單位：kW大小：有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積公式：->標定功率74標定功率定義：發(fā)動機出廠時產(chǎn)品標牌上標明的有效功率分類:15分鐘功率：發(fā)動機允許延續(xù)運轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率。汽車爬坡功率和軍用車輛及快艇的追擊功率。1小時功率：發(fā)動機允許延續(xù)運轉(zhuǎn)1小時的最大有效功率。船用主機，工程機械和機動車的最大運用功率。12小時功率：發(fā)動機允許延續(xù)運轉(zhuǎn)12小時的最大有效功率?？勺鳛楣こ虣C械，機車和遷延機正常運用功率。繼續(xù)功率：發(fā)動機允許長期運轉(zhuǎn)的最大有效功率?？勺鳛殚L期延續(xù)運轉(zhuǎn)的遠洋船舶，發(fā)電站，和農(nóng)林排灌內(nèi)燃機的繼續(xù)運用功率。前往75發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速：發(fā)動機曲軸每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速表示符號：n單位：r/min標定轉(zhuǎn)速：發(fā)動機產(chǎn)品標牌上標明的轉(zhuǎn)速稱為標定轉(zhuǎn)速7677前往78平均有效壓力〔brakemeanefficientpressure〕平均有效壓力：單位氣缸任務(wù)容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力。單位：MPa公式：

可以看作是假想的大小不變的壓力，使活塞挪動一個行程所作的功，等于每循環(huán)所作的有效功。前往79有效熱效率有效熱效率：燃料熄滅所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分數(shù)稱為有效熱效率符號：ηe評價方法：為了獲得一定數(shù)量的有效功所耗費的熱量越少，有效熱效率越高，發(fā)動機的經(jīng)濟性越好。前往80有效燃油耗費率有效燃油耗費率：發(fā)動機每輸出1kW.h的有效功所耗費的燃油量稱為有效燃油耗費率表示符號：be單位：g/(kW.h)公式：

B—發(fā)動機在單位時間內(nèi)的耗油量Pe—發(fā)動機的有效功率前往81其它性能目的〔1〕強化目的：發(fā)動機接受熱負荷和機械負荷才干的評價目的:*升功率：標定工況下，單位發(fā)動機排量輸出的有效功率稱為升功率:

*強化系數(shù)：平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數(shù).下一頁82其它性能目的〔2〕緊湊性目的：表征發(fā)動機總體構(gòu)造緊湊程度的目的

*比容積：

發(fā)動機外廓體積與其標定功率的比值*比質(zhì)量：

發(fā)動機的干質(zhì)量與其標定功率的比值*單位體積功率

下一頁83其它性能目的〔3〕環(huán)境目的：發(fā)動機排氣質(zhì)量和噪聲程度可靠性目的：發(fā)動機在規(guī)定的運用條件下，正常繼續(xù)任務(wù)才干的目的耐久性目的：發(fā)動機主要零件磨損到不能繼續(xù)正常任務(wù)的極限時間工藝性目的：評價發(fā)動機制造工藝性和維修工藝性好壞的目的下一頁84其它性能目的〔4〕發(fā)動機特性：指發(fā)動機性能目的隨調(diào)整情況及運轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系。速度特性:

是指發(fā)動機在油量調(diào)理機構(gòu)堅持不變的情況下，主要性能目的〔功率、轉(zhuǎn)矩、燃油耗費率、排溫、煙度等〕隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。負荷特性：

是指當轉(zhuǎn)速不變時，發(fā)動機的性能目的隨負荷而變化的關(guān)系。前往85前往86發(fā)動機外特性：

油量控制機構(gòu)在標定位置時，測得的速度特性為外特性，也稱全負荷速度特性或總功率特性87工況a

負荷為零(空轉(zhuǎn)工況)；工況b

負荷＝20/45×100％＝44.4％；工況c

負荷＝32/45×100％＝71.1％；工況d

負荷＝45/45×100％＝100％(全負荷)。88負荷特性：

橫坐標：

有效功率、有效轉(zhuǎn)矩、平均有效壓力之一。

縱坐標：

燃油耗費率、燃油耗費量、排溫、煙度、機械效率等。891NZ-FE/2NZ-FEEngineEngineOverallEngineSpecificationEngine1NZ-FE2NZ-FENo.