汽车发动机工作原理和总体构造

德州学院第一章汽车发动机工作原理和总体构造发动机总体构造基本概念四冲程发动机工作原理和总体构造发动机的分类德州学院§1汽车发动机的类型车用内燃机水冷发动机风冷发动机车用内燃机车用内燃机车用内燃机四冲程发动机二冲程发动机汽油发动机柴油发动机单缸发动机多缸发动机化油器式发动机直接喷射式发动机发动机车用内燃机单列式发动机双列式发动机气体燃料发动机（代用燃料）车用内燃机往复活塞式发动机旋转活塞式发动机德州学院一、发动机基本结构发动机是汽车最主要的总成之一，动力的来源。被称为汽车的“心脏”。§2发动机的基本结构及基本术语德州学院二、基本术语上止点（TopDeadCenter）下止点（BottomDeadCenter）活塞行程(S)曲柄半径(R)气缸工作容积(Vs)发动机排量(VL)燃烧室容积(Vc)气缸总容积(Va)压缩比ε工作循环VL=Vs×Iε=Va/VcVs=πD2·S×10-6/4（L）D——气缸直径mmS——活塞行程mm工况（P、n）负荷率（％）德州学院压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。用ε表示。ε=Va/Vc压缩比过大的不良后果现代化油器式发动机压缩比一般为6～9(轿车有的达9～11)。上海桑塔纳轿车汽油机压缩比为8.2。·ε越大，循环热效率越高。汽油机ε=7～9柴油机ε=18～22德州学院压缩比过大的不良后果名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。伴有强烈的较沉闷敲击声。产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。返回德州学院§1.3四冲程发动机的简单工作原理§1.3.1四冲程汽油机的工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程单缸四冲程汽油机的工作过程德州学院进气行程示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。排气门关闭进气门开启活塞温度370~440K，压力75~90kPa大气压力线PVra示功图上止点下止点德州学院压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/VcPVra示功图大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力600~1500kPa德州学院作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVra示功图大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~5MPa作功终了：温度1500~1700K，压力300~500kPa德州学院排气行程进气门关闭排气门打开活塞PVr示功图大气压力线cZb上止点下止点温度900~1200K压力105~125kPa残余废气德州学院四冲程发动机工作状态状态行程温度(K)压力进气行程370~44075~90kPa压缩行程600~800600~1500kPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程900~1200105~125kPa德州学院§1.3.2四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵吸气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度300~370K压力800~900kPa温度800~1000K压力3~5MPa瞬时：温度1800~2200K压力5~10MPa温度800~1000K压力105~400kPa终了：温800~1000K压力105~400kPa德州学院柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)柴油机工作时各行程状态参数压力进气行程320~350800~900kPa压缩行程800~10003~5MPa作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)5~10MPa(瞬时最高)300~500kPa(作功终了)排气行程800~1000105~125kPa德州学院思考四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么异同之处呢？德州学院二冲程发动机的工作原理二冲程发动机二冲程汽油发动机工作原理二冲程柴油发动机工作原理德州学院二冲程汽油机工作原理压缩混合气进气点火燃烧排气扫气孔进气孔排气孔火花塞1、结构德州学院二、冲程柴油机工作原理换气燃烧排气压缩喷油器空气扫气泵废气排气门德州学院德州学院思考1.理论上它的功率应等于四冲程发动机的二倍。2.由于作功频率较大，二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3.构造简单，质量较小。4.易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？德州学院§1.4发动机总体构造机体及曲柄连杆机构配气机构燃油供给系点火系（汽油机）冷却系润滑系起动系德州学院发动机的总体构造两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统供给系点火系冷却系润滑系起动系德州学院连杆飞轮曲轴活塞进气门排气门推杆挺柱正时齿轮配气机构曲柄连杆机构德州学院摇臂凸轮轴德州学院1．机体与气缸盖·机体：骨架作用，安装各个机构和系统，包括气缸体、油底壳、曲轴箱·缸盖：组成燃烧室，布置各种零部件2．曲柄连杆机构·组成：活塞、连杆、曲轴三部分·作用：将活塞的往复直线运动—曲轴的旋转运动对外输出动力德州学院3．供给系统·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸，并将燃烧后的废气及时排除·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油器（柴）、空气滤清器、进气管、排气管、声器等德州学院4．配气机构·功用：定时开启和关闭进排气门·主要部件：气门组、传动组德州学院5．点火系统·汽油机和煤气机所采用，点燃混合气·主要部件：火花塞、点火线圈、断电器、分电器德州学院6．冷却系德州学院7．润滑系德州学院8．起动系·功用：内燃机不能自行起动，借助外力使之运转·主要部件：起动机、蓄电池、点火开关等德州学院桑塔纳发动机结构示意图德州学院桑塔纳发动机冷却系示意图德州学院桑塔纳发动机润滑系示意图德州学院§1.5发动机的性能指标1.动力性指标·概念：指内燃机对外作功能力的指标（1）有效转矩Te：曲轴传给汽车传动系的转动力矩。单位：N·m（2）有效功率Pe:发动机在单位时间对外输出的有效功率Te—有效转矩，单位为N·mn—曲轴转速，单位为r/min二者关系德州学院§1.5发动机的性能指标（4）平均有效压力：单位气缸工作容积发出的有效功。Pme：单位MPa（Pme越大，发动机的作功能力越强)（3）发动机（曲轴)转速：指曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min（发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速称为额定功率和额定转速）德州学院2.经济性指标·概念：通常用燃油消耗率来评价内燃机的经济性能（1）有效燃油消耗率be：发动机每发出一千瓦有效功率在一小时内所消耗的燃油量be=(B/Pe)×10-3(g/(KWh))B—每小时的燃油消耗量，kg/hPe—有效功率，kW显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好§1.5发动机的性能指标德州学院§1.5发动机的性能指标三、发动机的速度特性指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。德州学院发动机外特性：当节气门开度达到最大时，所得到的速度特性称为发动机外特性发动机部分特性：在节气门其他开度情况下得到的速度特性称为部分特性德州学院四、发动机的工况与负荷Pe/kWn/r·min-105045322720ⅠⅡⅢabcde分析右图发动机的负荷f1、工况（指发动机的工作状况）：一般用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷与曲轴转速来表明。2、发动机在某一转速下的负荷：是当时发动机发出的功率与同一转速下所有可能发出的最大功率之比，以百分数表示。德州学院§1.5内燃机名称及型号编制规则一、内燃机型号由以下四部分组成首部：为产品特征代号(产品系列符号和换代标志符号)，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准。中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组成。后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。德州学院二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义德州学院三、型号编制举例(1)汽油机1E65F：表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品TJ376Q：表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号CA488：表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号(2)柴油机195：表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型6135Q：表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用X4105：表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型，X表示系列代号德州学院小结发动机常用术语工作原理发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。分类定义按不同的分类方法大致分为四大类十个基本术语汽油发动机柴油发动机（重点）四个行程的工作过程区别于汽油机的工作过程德州学院发动机总体构造：汽油机（两大机构五大系统），柴油机（两大机构四大系统）主要性能指标与特性动力性指标：有效转距，有效功率经济性指标：燃油燃油消耗率速度特性工况与负荷内燃机名称及型号编制规则熟练识认内燃机名称和规格