汽车发动机类型

汽车工程系返回2020/4/19第一节汽车发动机的类型第二节发动机常用术语第三节发动机的工作原理第四节发动机总体构造第五节发动机的编号第六节发动机的性能指标汽车工程系返回2020/4/19第一章发动机概述发动机是发出动力的机器，是汽车的心脏，是汽车的动力装置，是将一种能量转变为机械能的装置。目前的传统发动机都是将燃料的化学能转变为热能，再由热能转变为机械动力，并通过底盘的传动系和行驶系驱动汽车行驶。汽车工程系返回2020/4/19内燃机是热力发动机的一种，其特点是液力或气体燃料与空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变成机械能。内燃机具有热效率高、体积小、质量小、便于移动以及起动性能好等优点，因而广泛应用于飞机、船舰以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。但是，内燃机一般要求使用石油燃料，同时排出的废气中所含有害气体成分较高。内燃机根据其将热能转化为机械能的主要构件的形式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种。汽车工程系返回2020/4/19汽车用活塞式内燃机可以根据不同的特征分类。按所用的燃料分类：可分为液体燃料发动机（汽油机、柴油机等）和气体燃料发动机（如天然气发动机、液化石油气发动机等）。按发火方式分类：可分为压燃式发动机与点燃式发动机。柴油的特性是在同样的条件下其自燃点比汽油的自燃点低，因此采用压燃式（自燃式）发火。一般可通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷入发动机的气缸内，在气缸内与压缩空气均匀混合后，在高温下得以自燃，这种发动机称为压燃式发动机。汽油的特性是其自燃的温度比柴油的要高，因此常采用点燃式发火。利用火花塞发出的电火花强制点燃汽油，使其发火燃烧，这种发动机称为点燃式发动机。第一节汽车发动机的类型汽车工程系返回2020/4/19按工作循环的冲程数分类：凡活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机，活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二冲程发动机。按气缸数及其排列方式分类：仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机。单缸有立式与卧式，多缸有直列、V型与对置式。按冷却方式分类：根据冷却方式不同，发动机可以分为水冷式和风冷式两种。汽车工程系返回2020/4/19此外，发动机还可按进气方式分类。当发动机不装增压器，空气是靠活塞的抽吸作用进入气缸内的发动机，称为非增压式发动机（或自然吸入式发动机）；发动机上装有增压器，空气通过增压器可以提高进气压力的发动机，称为增压式发动机。近年来还有按每气缸中的气门数来分类的，当每气缸中设有一个进气门和一个排气门的发动机，称为二气门发动机；每缸中设有两个进气门和两个排气门的，称为四气门发动机；或者每个气缸中设有三个进气门和两个排气门的，称为五气门发动机。汽车工程系返回2020/4/19第二节发动机常用术语上止点：活塞顶离曲轴中心线最远的位置下止点：活塞顶离曲轴中心线最近的位置活塞行程（S）：上下止点间的距离S=2RS2R上止点下止点汽车工程系返回2020/4/19上止点下止点工作容积气缸工作容积（Vs）：活塞由上止点到下止点运动扫过的容积。发动机工作容积（排量VL）：发动机全部气缸工作容积之和。汽车工程系返回2020/4/19燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时其上方的容积气缸总容积（Va）：活塞在下止点时其上方的全部容积Va=Vc+Vs压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比ε=Va/Vc汽车工程系返回2020/4/19第三节发动机的工作原理四行程汽油机工作原理汽车工程系返回2020/4/19进气过程作用：吸入新鲜混合气活塞运动:从上止点向下止点曲轴转角:0o~180o气门状态:进气门打开排气门关闭终了压力:75~90kPa终了温度:80~130oC汽车工程系返回2020/4/19压缩过程作用：压缩混合气，为燃烧创造条件活塞运动:从下止点向上止点曲轴转角:180o~360o气门状态:进、排气门均关闭终了压力:800~1400kPa终了温度:350~400oC汽车工程系返回2020/4/19做功过程作用：燃烧高温高压气体膨胀做功活塞运动:从上止点向下止点曲轴转角:360o~540o气门状态:进气门、排气门均关闭最高压力:2490~3520kPa终了压力:300~500kPa终了温度:1200oC汽车工程系返回2020/4/19排气过程作用：排出膨胀做功后的废气活塞运动:从下止点向上止点曲轴转角:540o~720o气门状态:进气门关闭、排气门打开终了压力:105~120kPa终了温度:600~900oC汽车工程系返回2020/4/19综上所述：发动机每完成一个工作循环时，曲轴转动二周（720℃），进、排气门各开启一次，活塞完成四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。发动机一个工作循环：每完成一次进气、压缩、作功、排气的过程，称为一个工作循环。四行程发动机特点：发动机曲轴转二周，活塞往复四个行程完成一个工作循环。四行程汽油机工作原理汽车工程系返回2020/4/19四行程柴油机工作原理概略表行程特点终了压力kpa终了温度℃进气行程吸入纯空气pa=80~90Ta=300~400压缩行程压缩纯空气，终了喷油。Pc=3000~5000Tc=750~950作功行程形成与燃烧混合气，膨胀作功Pz=6000~9000Pb=200~400Tz=1800~2200Tb=1000~1200排气行程排出废气Pr=105~120Tr=700~900汽车工程系返回2020/4/19汽油机与柴油机比较项目汽油机柴油机混合气形成方法缸外混合缸内混合燃烧方式点燃式压燃式性能特点转速高、重量轻、噪音小、经济性差转速低、重量大、噪音大、经济性好汽车工程系返回2020/4/19二冲程汽油机工作原理1.进气孔2.排气孔3.换气孔汽车工程系返回2020/4/19第一个行程活塞运动:从下止点向上止点曲轴转角:0o~180o作用:活塞上方压缩活塞下方进气3.换气孔2.排气孔1.进气孔汽车工程系返回2020/4/19第二个行程活塞运动:从上止点向下止点曲轴转角:180o~360o作用:活塞上方做功排气活塞下方预压汽车工程系返回2020/4/19二行程柴油机工作原理汽车工程系返回2020/4/19二行程柴油机工作原理概略表行程活塞运动作用状况第一个行程从下止点向上止点活塞上方进气、压缩第二个行程从上止点向下止点活塞上方作功、排气汽车工程系返回2020/4/19二行程发动机的特点功率提高，当n、Va、ε相同时，理论上其功率是四行程的二倍，实际提高1.5—1.6倍作功次数多，运转平稳；结构简单，维修方便；换气不完善，经济性差。汽车工程系返回2020/4/19第四节发动机总体构造两个机构：曲柄连杆机构配气机构五个系统：供给系润滑系冷却系点火系（汽油机）起动系汽车工程系返回2020/4/19汽车工程系返回2020/4/19第五节发动机的编号8E430Z492Q6135C-16100Q-18120F前部中部尾部缸数符号行程符号缸径符号机器特征符号变形符号汽车工程系返回2020/4/19缸数符号：用数字表示汽缸数行程符号：用E表示二冲程，不用此符号表示四冲程缸径符号：用气缸直径的毫米数表示，但不列出小数点后的数字汽车工程系返回2020/4/19机器特征符号字母代号有途特征字母代号有途特征Q汽车用Z增压T拖拉机用K复合C船用F风冷（无符号为水冷）J铁路牵引用汽车工程系返回2020/4/19变形符号用数字表示顺序，与前面的符号用一短横隔开，该数字序号由系列产品的主导厂按产品出现的顺序统一编号汽车工程系返回2020/4/19发动机的主要性能指标有动力性指标(有效转矩、有效功率、转速等)，经济性指标（燃油消耗率），运转性能指标（排气品质、噪声和起动性能等）。一、动力性指标1.有效转矩发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，以Te表示，单位为N•m。有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。第六节发动机的性能指标汽车工程系返回2020/4/192.有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率。用Pe表示，单位为KW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后运用公式计算发动机的有效功率。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。按照发动机可靠试验方法的规定，汽车发动机应能在额定工况下连续运行300～1000h。汽车工程系返回2020/4/19二、经济性指标发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量（以g为单位）,称为燃油消耗率，用be表示。很明显，燃油消耗率越低，经济性越好。发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称为发动机特性。汽车工程系返回2020/4/19三、发动机的运转性能指标发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性等。1.排气品质发动机的排气中含有对人体有害的物质，它对大气的污染已形成公害。发动机排出的有害排放物，主要有氮氧化合物（NOx）、碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）等以及排气颗粒。美国联邦汽车排放法规FTP是目前世界上最严的标准，1994年后规定轿车排放必须满足下列限制：汽车工程系返回2020/4/19COHCNOx排气颗粒单位3.40.250.40.08g/mile(2.11)(0.25)(0.16)(0.05)(g/km)汽车工程系返回2020/4/192.噪声噪声会刺激神经，使人心情烦躁，反映迟钝，甚至耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病。汽车是城市主要的噪声源之一，发动机又是汽车的主要噪声源，故必须给与控制。如我国的噪声标准中规定，轿车的噪声不得大于82dB（A）。3.起动性能起动性能好的发动机在一定温度下能可靠发动、起动迅速，起动消耗的功率小，起动磨损少。发动机起动性能的好坏除与发动机结构有关外，还与发动机工作过程相联系，它直接影响汽车机动性、操作者的安全和劳动强度。我国标准规定，不得采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机，15s以内发动机要能自行运转。汽车工程系返回2020/4/19本章课后思考题：1.什么叫上止点、下止点、汽缸工作容积、燃烧室容积、压缩比、发动机排量？2.内燃机运行中，如果连杆弯曲，压缩比会如何变化?3.什么叫发动机循环、四行程发动机、二行程发动机？二行程发动机有何特点？4.举例说明内燃机的编号规则。