汽车发动机工作原理及总体构造

第一篇汽车发动机•第一章•汽车发动机的工作原理及总体构造§1-1发动机类型•发动机的定义：将某一种形式的能量转变为机械•能的机器。•内燃机：混合气在机器内部燃烧而产生热能，然•后再转变成机械能。•外燃机：混合气在机器外部燃烧而产生热能，然•后再转变成机械能。•车用内燃机：活塞式--往复活塞式和旋转活塞式•燃气轮机内燃机的分类:1）燃料：柴油机、汽油机、燃气机2）冲程数：二冲程、四冲程3）气缸数：单缸机、多缸机4）气缸排列方式：直列立式、直列卧式、V型等5）冷却方式：水冷、风冷6）进气方式：增压式、非增压式（自然吸气式）7）着火方式：压燃式、点燃式8）用途：固定式、移动式§1-2往复活塞式内燃机的基本构造及基本术语•一、基本结构•发动机由“两大机构五大系统”组成两大机构：曲柄连杆机构、配气机构。五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系•1．曲柄连杆机构•功用：是往复活塞式发动机实现热功转换的主要装置。•组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。•2.配气机构•作用：使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。•组成：它由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成•3.冷却系作用：把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。组成：它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。•4.润滑系•作用：润滑、冷却、清洗、密封、防腐等。•组成：由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。•5.燃料供给系•功用：向发动机提供燃料和空气、并排除缸内废气。•组成：燃料供给装置和进、排气装置。二、内燃机的基本名词定义1）上止点（TDC,TopDeadCenter）2）下止点（BDC,BottomDeadCenter）3）曲柄半径（mm)：R4）活塞行程（mm)：S=2R5）气缸工作容积(L)：(D——气缸直径）6）燃烧室容积（余隙容积）(L)：Vc7）气缸最大容积（L）：Va8）内燃机排量(L)：VL=Vh•i9）压缩比：=Va/Vc动画SDVh24§1-2四冲程内燃机工作原理一、四冲程内燃机工作循环四冲程内燃机——活塞上、下共四个行程，曲轴旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。四冲程内燃机由下述四个冲程组成一个工作循环1.进气冲程2.压缩冲程3.作功冲程4.排气冲程(动画：四冲程内燃机工作原理)四冲程内燃机工作循环示意图四冲程发动机的简单工作原理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105~400kPa1）使用的燃料不同2）混合气形成过程不同柴油机进气冲程吸入气缸的是纯空气，柴油以雾状直接喷入燃烧室，并与空气边混合边燃烧。汽油机混合气是在气缸外的化油器和进气管形成的。3）压缩比高低不同柴油机压缩比一般15～22，汽油机压缩比为7～10。4）点燃方式不同柴油机压缩比高，压缩终了时混合气温度超过柴油的自燃温度，混合气自行着火，称为压燃式发动机；而汽油机必须依靠火花塞进行强制点火，又称为点燃式发动机。柴油机和汽油机主要区别柴油机与汽油机的性能比较1、动力性：转速，汽油机，5000~6000r/min柴油机，2500~3000r/min2、经济性：柴油机好，燃油消耗率要低30%3、用途：汽油机：质量小，噪声小，起动容易等，轿车、小型货车等用。柴油机：质量大，载货车用。但目前欧洲约轿车柴油机占30%