.发动机的工作原理及总体构造

重点内容1、基本术语P22（1）工作循环（2）上、下止点（3）活塞行程S（4）气缸工作容积Vs（5）内燃机排量Vl（6）燃烧室容积Vc（7）气缸总容积Va（8）压缩比ε（9）工况内燃机在某一时刻的运行状况表示方法：1该时刻内燃机输出的有效工率2该时刻曲轴转速（10）负荷率（负荷）某一转速有效功率该转速下的最大有效功率2、往复活塞式内燃机工作原理四个行程、一个循环重点行程：压缩行程压缩行程爆燃——是因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，可燃混合气自燃而形成的一种不正常燃烧。严重时，气门烧毁，轴瓦破裂等。表面点火——因燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞等）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧也称为炽热点火或早燃，也有较沉闷的敲击声。压缩比过大的不良后果名名称称成成因因现现象象后后果果爆爆燃燃由由于于气气体体压压力力和和温温度度过过高高，，在在燃燃烧烧室室内内离离点点燃燃中中心心较较远远处处的的末末端端可可燃燃混混合合气气自自燃燃而而造造成成的的一一种种不不正正常常燃燃烧烧。。火火焰焰以以极极高高的的速速率率向向外外传传播播，，形形成成压压力力波波，，以以声声速速向向前前推推进进。。当当压压力力波波撞撞击击燃燃烧烧室室壁壁时时就就发发出出尖尖锐锐的的敲敲缸缸声声。。还还会会引引起起发发动动机机过过热热，，功功率率下下降降，，燃燃油油消消耗耗量量增增加加等等一一系系列列不不良良后后果果。。严严重重爆爆燃燃时时甚甚至至造造成成气气门门烧烧毁毁、、轴轴瓦瓦破破裂裂，，火火花花塞塞绝绝缘缘体体击击穿穿等等。。表表面面点点火火由由于于燃燃烧烧室室内内炽炽热热表表面面与与炽炽热热处处((如如排排气气门门头头，，火火花花塞塞电电极极，，积积炭炭处处))点点燃燃混混合合气气产产生生的的另另一一种种不不正正常常燃燃烧烧。。伴伴有有强强烈烈的的较较沉沉闷闷敲敲击击声声。。产产生生的的高高压压会会使使发发动动机机机机件件负负荷荷增增加加，，寿寿命命降降低低。。四冲程汽油机工作状态P24行程状态温度（K）压力（MMPPaa）进气行程320——3800.08——0.090压缩行程600——7500.8——1.500作功行程22220000~~22880000((瞬瞬时时最最高高))11220000~~11550000((作作功功终终了了))33~~66..55MMPPaa((瞬瞬时时最最高高))00..3355~~00..55MMPPaa((作作功功终终了了))排气行程900——12000.105——0.125柴油机工作时各行程状态参数状状态态行行程程温温度度((KK))压压力力进进气气行行程程332200~~335500880000~~990000kkPPaa压压缩缩行行程程880000~~1100000033~~55MMPPaa作作功功行行程程22220000~~22880000((瞬瞬时时最最高高))11550000~~11770000((作作功功终终了了))33~~55MMPPaa((瞬瞬时时最最高高))330000~~550000kkPPaa((作作功功终终了了))排排气气行行程程880000~~11000000110055~~112255kkPPaa思考题：四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处和不同之处？相同点：1、每个工作循环曲轴转两转（720）每一行程曲轴转半转（180）进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进，排气门均关闭。2、四个行程中，只有作功行程产生动力，其他三个行程是作功行程做准备工作的辅助行程是主要行程，但其他三个行程也不可缺少。3、发动机运转的第一循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。不同点：发动机不同点分类标准汽油机柴油机进入气缸气体类型汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸纯空气点火方式电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧发动机总体构造有点火系无点火系发动机燃油供给系组成无喷油器有喷油器3、二行程发动机工作原理P26第一冲程（活塞上行）活塞上方:压缩活塞下方：进气第二冲程（活塞下行）活塞上方：膨胀作功、排气活塞下方：唤气单缸二冲程柴油机工作原理二冲程发动机与四冲程发动机相比，有何优点？1.四冲程发动机的进、排气是两个分开的专门过程，而二冲程发动机单纯的排气(或进气)时间极短，主要是一个几乎完全重叠的，以新鲜气体清扫废气的换气过程。这样的换气过程不可避免地会发生新鲜气体和废气混合，造成废气难以排净和新鲜气体随废气排出的后果。2.完成一个工作循环，二冲程发动机只需转一转，而四冲程发动机需要转两转。因此，当发动机工作容积、压缩比和转速相等时，从理论上讲，二冲程发动机的功率应为四冲程发动机功率的两倍，但实际上，只有1.5～1.6倍，这是由于二冲程发动机难以将废气排净，以及为了安排换气过程而较多地损失了高压气体的作功能力，另外还有可燃混合气随废气排出等所致。3.当转速相同时，二冲程发动机的作功次数较四冲程发动机多一倍。因此，二冲程发动机运转较平稳，这对单缸发动机来说更为明显。4.由于没有气门或只有排气门，也就省去了配气机构或使配气机构较为简单，简化了发动机的结构。易受磨损和经常需要修理的运动部件数量较少。由于二冲程汽油机有混合气损失，故经济性差，在大中型汽车上的应用受到了限制。但由于它结构简单、重量轻、制造成本低等优点，轻便摩托车和微型汽车的小排量发动机广泛采用。二冲程柴油机由于换气时进入气缸的是纯空气，没有燃料损失，为某些汽车所采用。优点：1）曲轴每转一周就有一个作功行程。当二四冲程发动机Vs，n同，则P二=2P四。2）由于发生作功过程的频率较大，故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。3）由于没有专门的配气机构，所以它的构造较简单，质量也比较小。4）使用简便。缺点：不易将废气自气缸内排除得较干净且减小了有效工作行程，换气时有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出，使经济性下降。4、多缸四冲程发动机工作顺序四、六、八缸常用为了使发动机运转平稳，各缸作功间隔角大都均等。四冲程六缸发动机各缸作功间隔角为Ψ=720°/6=120°即曲轴每转120就有一个缸作功，各缸作功行程略有搭接，这样发动机运转较单缸发动机平稳得多。因此，贮存能量的飞轮也较单缸发动机小得多。各缸做功行程顺序（据机器平衡性及各缸机械负荷和热负荷的均匀性）：直列四缸：1-3-4-2；1-2-4-3直列六缸：1-5-3-6-2-45、发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标有动力性指标和经济性指标P36（1）动力性指标○1有效转矩发动机对外输出的转矩TeN·m。有效功W=Te·(曲轴角位移)○2有效功率单位时间对外输出的有效功=有效转矩与曲轴角速度乘积Pe=Te·n/9550KW发动机标定功率为：15min功率，1h功率，12h功率和持续功率，汽车发动机常用15min功率作为标定功率。○3发动机转速nr/min标定工况：发动机在标定功率和标定转速下的工况○4平均有效压力单位气缸工作容积发出的有效功32meNmNpmm越大，发动机的作功能力越强（2）经济性指标○1有效热效率○2有效燃油消耗率P37发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量.发动机转速特性: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。P38图1-16发动机外特性：节气门在最大开度时所得到的特性曲线。该特性代表了发动机所具有的最高动力性能。（每一点代表在此转速下的最大功率和最大转矩）发动机部分特性：指节气门在非最大开度时的特性曲线nn2时，充气不良，转速低，损失大，TeTemaxTe：n=n2时，Te=Temaxnn2时,进气时间短，气流速度高，阻力大，Te↓。n1～n2间，Te增加，n增加，导致Pe增加。Pe：n2～n4间，Te下降，n增加，导致Pe缓慢增加。nn4时，n增加，Te急剧下降，导致Pe下降。发动机最小燃油消耗率的相应转速n5，其数值一般介于最大转矩时转速和最大功率时转速之间。⒌发动机工作状况（简称发动机工况）一般用它的功率与曲轴转速来表征，有时也可用负荷和曲轴转速来表明。发动机在某一转速下的负荷：指当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比，以百分数表示。注意：区分负荷和功率6、内燃机产品名称和型号编制规则⒈内燃机产品名称按所采用的燃料命名。⒉内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。⒊内燃机型号由下列四部分组成：首部：包括产品系列代号、换代符号和地方、企业代号。中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。后部：由结构特征符号和用图特征符号组成。尾部：区分符号。如：EQ6100-1——六缸、直列、四冲程、缸径100mm、水冷，区分符号1表示第一种变型产品。3.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：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用4100Q-4：表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品CA6102：表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型，CA表示系列符号8V100：表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通用型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495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用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表示系列代号小结分类总体构造汽车总体布置形式汽车行驶基本原理分类组成汽油机发动机常用术语四冲程工作原理柴油机性能指标二冲程