汽车发动机的工作原理

上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识章目录M2—1发动机的分类和基本构造M2—2发动机基本术语模块2发动机基本知识M2—5发动机的性能指标和特性M2—3发动机工作原理M2—4发动机编号规则上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识学习目标能正确描述发动机的作用和常用术语的定义；能正确叙述发动机基本工作原理；能正确描述国产发动机编号规则和总体构造；能简单叙述发动机主要性能指标和主要工作特性；应知目标应会目标会根据发动机编号识别其类型；会根据发动机特性曲线图对发动机的性能进行正确分析；学习目标上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识学习目标汽车的动力源是发动机，发动机是把某一种形式的能量转变成机械能的机器。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识学习目标现代汽车所使用的发动机多为内燃机，内燃机是把燃料燃烧的化学能转变成热能，然后又把热能转变成机械能的机器，并且这种能量转换过程是在发动机气缸内部进行的。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识节目录M2—1发动机的分类和基本构造1.分类2.基本构造上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造1.分类内燃机的分类方法很多，按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(1)按照所用燃料分类可分为汽油机和柴油机；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造2)按照行程分类可分为四行程内燃机和二行程内燃机活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机汽车发动机广泛使用四行程内燃机。活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(3)按照冷却方式分类分为水冷发动机和风冷发动机水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(4)按照气缸数目分类分为单缸发动机和多缸发动机仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(5)按照气缸排列方式分类可以分为单列式和双列式单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角180°(一般为90°)称为V型发动机若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(6)按照进气系统是否采用增压方式分类汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。可以分为自然吸气(非增压)式发动机强制进气(增压式)发动机上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造2.基本构造发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备一些机构和系统。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。(1)曲柄连杆机构在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(2)配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；(3)燃料供给系统柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(4)润滑系统润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(5)冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(6)点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造(7)起动系统曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—1发动机的分类和基本构造发动机装配示意上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识节目录M2—2发动机基本术语1.上止点2.下止点3.活塞行程4.曲柄半径5.气缸工作容积6.燃烧室容积7.气缸总容积8.发动机排量9.压缩比10.工作循环上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语1.上止点2.下止点当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语3.活塞行程4.曲柄半径曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上、下止点之间的距离称为活塞行程。一般用s表示，对应一个活塞行程，曲轴旋转180°。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语5.气缸工作容积活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积。(L)10SD4πV62hD－气缸直径，单位mm；S－活塞行程，单位mm；上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语6.燃烧室容积7.气缸总容积活塞位于下止点时，其顶部与气缸盖之间的容积,用Va表示。活塞位于上止点时，其顶部与气缸盖之间的容积,用Vc表示。Va＝Vc＋Vh上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语8.发动机排量多缸发动机各气缸工作容积的总和，用VL表示：Vh－气缸工作容积；i－气缸数目。iVVhL上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语9.压缩比气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比,用ε表示。汽油机的压缩比为6～11，柴油机的压缩比较高，一般为16～22。chcchcaVV1VVV=VV发动机中一个非常重要的概念上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—2发动机基本术语10.工作循环内燃机每一次能量转换所经历的一系列连续过程叫一个工作循环上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识节目录M2—3发动机工作原理1.四行程汽油机的工作原理2.四行程柴油机的工作原理3.二行程汽油机的工作原理4.多缸发动机的工作原理上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理1.四行程汽油机的工作原理进气行程压缩行程作功行程排气行程不断循环反复上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理进气门开，排气门关，活塞由上止点向下止点运动，吸进新鲜混合气。(1)进气行程进气终了时，气缸内气体压力略低于大气压，约为0.075～0.09MPa温度达到370～400K上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理(2)压缩行程：塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。气体的压力和温度主要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6～1.2MPa，温度可达600～700K。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理活塞运动到接近压缩上止点时，火花塞点火，点燃混合气，高温高压的混合气作用在活塞顶上，推动活塞下移，并通过连杆使曲轴旋转。(3)作功行程燃烧后最高压力可达3～5MPa，最高温度可达2200～2800K。作功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～1600K。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。(4)排气行程排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.115MPa，温度约为900～1200K。上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理2.四行程柴油机的工作原理柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理进气行程中所不同的是柴油机吸入气缸的是纯空气而不是可燃混合气，在进气通道中没有化油器，进气阻力小，进气终了时气体压力略高于汽油机而气体温度略低于汽油机。进气终了时气体压力约为0.0785～0.0932MPa，气体温度约为300～370K。(1)进气行程上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理压缩行程压缩的也是纯空气，在压缩行程接近上止点时，喷油器将高压柴油以雾状喷入燃烧室，柴油和空气在气缸内形成可燃混合气并着火燃烧。柴油机的压缩比比汽油机的压缩比大很多(一般为16～22)，压缩终了时气体温度和压力都比汽油机高，大大超过了柴油机的自燃温度。压缩终了时，气体压力约为3.5～4.5MPa，气体温度约为750～1000K，柴油机是压缩后自燃着火的，不需要点火，故柴油机又称为压燃机。(2)压缩行程：上一页下一页返回结束模块2发动机基本知识M2—3发动机工作原理柴