第一章 汽车发动机工作原理及总体构造

•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5§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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5发动机分类（1）按活塞运动方式：往复活塞式和旋转活塞式。（2）按每循环活塞行程数：四冲程和二冲程。（3）按使用燃料分类：汽油机、柴油机和多种燃料发动机。（4）按混合气着火方式：点燃式和压燃式。（5）按发动机冷却方式：水冷式和风冷式。（6）按发动机气缸数：单缸和多缸。（7）按气缸布置形式：直列式、卧式和V型。•汽车上常用的是：四冲程、水冷式、往复活塞式、多缸发动机。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5§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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•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。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•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。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•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。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•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。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•二、基本术语（1）工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。（2）上止点：活塞离曲轴最远处，活塞的最高位置。（3）下止点：活塞离曲轴最近处，活塞的最低位置。（4）曲柄半径R：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。（5）活塞行程S：活塞上、下止点间的距离。S=2R。（6）四行程发动机：每工作循环，曲轴转两圈，活塞运行四个行程。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5（7）二行程发动机：每工作循环，曲轴转一圈，活塞运行两个行程。（8）气缸工作容积Vh：活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称气缸排量。（9）发动机工作容积VL：多缸发动机各缸工作容积的总和，又称发动机排量。VL=Vh×气缸数。（10）燃烧室容积Vc：活塞在上止点时，活塞上方的容积。（11）压缩比ε：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气缸内气体被压缩的程度。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5§1-3往复活塞式内燃机工作原理•一、四冲程汽油机•工作原理•组成：活塞、活塞•环、连杆、曲轴、火•花塞、进气门和排气•门。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5工作原理1、进气行程2、压缩行程3、作功行程4、排气行程•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5进气行程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。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5压缩行程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进气门关闭•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5作功行程进气门关闭排气门关闭活塞PVr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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•综上所述，四冲程汽油发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个冲程，完成一个工作循环。•活塞在上、下止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•二、四冲程柴油机工作原理•一个工作循环：进气、•压缩、作功、排气•可燃混合气形成：在压•缩行程终了时，柴油经•喷油泵将油压提10MPa•以上，再通过喷油器喷•入气缸，与高温空气混•合，形成可燃混合气。•点火方式：自燃••第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5与汽油机不同的是：可燃混合气的点火方式原因：柴油粘度大，不易蒸发，而其自燃温度低•压缩终了压力：3.5~4.5MPa•压缩终了温度：750~1000K•压缩比：16~22•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•汽油机与柴油机比较：•汽油机--转速高（5000~6000r/min)、质量小、工作噪音小、启动容易、制造和维护费用低等。不足是燃料消耗率高，燃料经济差。•柴油机--燃油消耗率比汽油机低30%，且柴油价格较低，经济性好，转速可达5000r/min。•不足是质量大、制造和维护费用高。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•三、二冲程发动机工作原理•（一）二冲程汽油机工作原理•结构特点：三个孔•1--进气孔•2--排气孔•3--扫气孔•工作原理：•第一行程--活塞上移，活塞上方是压缩过程，活塞下方是吸气过程；•第二行程--活塞上方是作功和换气过程，下方是予压缩过程。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•与四冲程发动机比较，二冲程发动机有如•下特点：•1、理论上的功率应等于四冲程发动机的二倍；•2、运转平稳；•3、结构简单，质量小；•4、使用简便。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•（二）二冲程柴油机工作原理•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•与汽油机不同的是：进入气缸的不是可燃混合气，而是纯空气。•第一行程：活塞上移，进气孔和排气门均已开启，气缸换气。活塞继续上移，进气孔和排气门关闭，空气被压缩，压力升高，喷入柴油，混合气自燃；•第二行程：气体膨胀作功，活塞下移2/3行程时，排气门开启，排除废气，缸内压力降低，进气孔开启，进行换气。•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5§1-4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•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5桑塔纳发动机结构示意图•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5§1-5发动机主要性能指标•动力性指标有效转矩：发动机通过飞轮对外输出的转矩有效功率：发动机通过飞轮对外输出的功率.min/rn;mNT)kW(9550nT1060n2TPee3ee曲轴转速，有效转矩，式中：•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•经济性指标•燃油消耗率：发动机每发出1kw有效功率，在1h内所消耗的燃油质量。kWPhkgGhkWgPGgefefe发动机的有效功率，油量，发动机每单位时间的耗式中：/)/(103•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5§1-6内燃机产品名称和型号编制规则•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5•第一章汽车发动机的工作原理及总体构造辽宁工程技术大学机械工程学院2006.5