第一章 發(fā)動機基本知識

1、汽車構(gòu)造 機電工程學(xué)院：彭偉第一章發(fā)動機基本知識第一節(jié)發(fā)動機的分類和常用術(shù)語第二節(jié)發(fā)動機的基本工作原理第三節(jié)發(fā)動機的總體構(gòu)造第四節(jié)內(nèi)燃機產(chǎn)品的名稱和型號編制規(guī)則第一節(jié)發(fā)動機的分類和常用術(shù)語一、分類二、常用術(shù)語一、分類1)按活塞運動方式的不同可分為：往復(fù)活塞式內(nèi)燃機和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機兩種。2)按所用燃料的不同可分為：汽油機、柴油機、煤油機和氣體燃料發(fā)動機等。3)按完成一個工作循環(huán)所需的行程數(shù)可分為：四沖程內(nèi)燃機和二沖程內(nèi)燃機。4)按氣缸冷卻方式的不同可以分為：水冷發(fā)動機和風冷發(fā)動機。5)按氣缸數(shù)目的不同可以分為：單缸發(fā)動機和多缸發(fā)動機。6)按氣缸排列形式的不同可分為：直列式、臥式、V形、對置氣缸

2、式、X形、星形、對動活塞式等(圖1-1)。7)按進氣方式不同可分為：增壓式和非增壓式。6)按氣缸排列形式的不同可分為：直列式、臥式、V形、對置氣缸式、X形、星形、對動活塞式等(圖1-1)。圖1-1多缸內(nèi)燃機的排列形式a)直列式b)臥式c)V形d)對置氣缸式e)X形f)星形g)對動活塞式二、常用術(shù)語1.上止點2.下止點3.活塞行程4.曲柄半徑5.氣缸工作容積6.燃燒室及燃燒室容積7.氣缸總?cè)莘e8.發(fā)動機排量9.壓縮比10.工作循環(huán)11.四沖程發(fā)動機12.二沖程發(fā)動機二、常用術(shù)語圖1-2發(fā)動機常用術(shù)語示意圖a)活塞在上止點位置b)活塞在下止點位置1.上止點活塞上下往復(fù)運動時，活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中

3、心最遠處，即活塞的最高位置。2.下止點活塞上下往復(fù)運動時，活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近處，即活塞的最低位置。3.活塞行程活塞從一個止點到另一個止點移動的距離，即上、下止點之間的距離稱為活塞行程，一般用S表示。4.曲柄半徑曲軸旋轉(zhuǎn)中心到曲柄銷中心之間的距離稱為曲柄半徑，一般用R表示。通常活塞行程為曲柄半徑的兩倍，即S=2R。5.氣缸工作容積活塞從上止點運動到下止點所掃過的氣缸容積，稱為氣缸工作容積，一般用Vh表示。（）式中D氣缸直徑，單位mm；（S）活塞行程，單位mm6.燃燒室及燃燒室容積活塞位于上止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積，一般用表示。7.氣缸總?cè)莘e活塞

4、位于下止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e，一般用表示。氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積與燃燒容積室之和，即VaVhVc8.發(fā)動機排量多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動機排量，一般用表示。式中氣缸工作容積，單位；（）氣缸數(shù)目。9.壓縮比氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，一般用表示。（）（）（）式中氣缸總?cè)莘e，單位L；（）氣缸工作容積，單位L；（）燃燒室容積，單位L。壓縮比是發(fā)動機的一個很重要的參數(shù)。它反映了在壓縮行程中氣缸內(nèi)的可燃氣體被壓縮的程度。通常汽油機的壓縮比為610，柴油機的壓縮比較高，一般為1522。10.工作循環(huán)發(fā)動機工作時，各氣缸內(nèi)每進行一次能量轉(zhuǎn)換，均要經(jīng)過進氣、壓縮、做

5、功和排氣過程，這稱為發(fā)動機的一個工作循環(huán)。11.四沖程發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)兩圈（720），活塞上下往復(fù)四個行程，完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機，稱為四沖程發(fā)動機。12.二沖程發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)一圈（360），活塞上下往復(fù)兩個行程，完成一個工作循環(huán)的發(fā)動機，稱為二沖程發(fā)動機。第二節(jié)發(fā)動機的基本工作原理一、四沖程汽油機的工作原理二、四沖程柴油機的工作原理三、二沖程發(fā)動機的工作原理一、四沖程汽油機的工作原理1.進氣行程2.壓縮行程3.做功行程4.排氣行程一、四沖程汽油機的工作原理圖1-3四沖程汽油機工作原理示意圖1.進氣行程由于曲軸的旋轉(zhuǎn)，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關(guān)閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位于上

6、止點，隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，可燃混合氣通過進氣門被吸入氣缸?；钊蛳逻\動到下止點，曲軸轉(zhuǎn)過半周，進氣門關(guān)閉，進氣行程結(jié)束。在進氣過程中，受空氣濾清器、進氣管道、進氣門等產(chǎn)生的阻力影響，進氣終了時，氣缸內(nèi)氣體壓力略低于大氣壓，為007009MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370400K。實際上，汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，并且延遲到下止點之后關(guān)閉，以便吸入更多的可燃混合氣。2.壓縮行程進氣行程結(jié)束后，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞上方的容積縮小，進入到氣缸內(nèi)的混合氣逐漸被壓縮，使其溫度、壓力

7、升高?；钊竭_上止點時，壓縮行程結(jié)束。壓縮行程結(jié)束時，可燃混合氣壓力可達0612MPa，溫度可達600700K，為燃燒創(chuàng)造了良好的條件。3.做功行程做功行程也稱作燃燒和膨脹行程。在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關(guān)閉。當活塞位于壓縮行程接近上止點（即點火提前角）位置時，火花塞產(chǎn)生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒后放出大量的熱使氣缸內(nèi)氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達35MPa，最高溫度可達22002800K。高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械功。在做功行程中，隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低。當活塞運動到下止點時，做功行程結(jié)

8、束，氣體壓力降低到0305MPa，氣體溫度降低到13001600K4.排氣行程可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒后成了廢氣，必須從氣缸中排出，以便進行下一個進氣行程。當做功接近終了時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣，活塞到達下止點再向上止點運動時，繼續(xù)把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。實際上，汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關(guān)閉，以便排出更多廢氣的過程。排氣終了時，氣體壓力仍高于大氣壓力，為01050115MPa，溫度為9001200K。留在氣缸內(nèi)的廢氣，稱殘余廢氣，要盡可能排除干凈。二、四沖程柴油機的工作原理圖1-4四沖程柴油機示意圖三

9、、二沖程發(fā)動機的工作原理1.第一行程2.第二行程三、二沖程發(fā)動機的工作原理圖1-5二沖程汽油機工作循環(huán)示意圖1進氣孔2排氣孔3換氣孔1.第一行程活塞自下止點向上移動，三個氣孔被關(guān)閉后，在活塞上方，已進入氣缸的混合氣被壓縮；而活塞下方的曲軸箱內(nèi)因容積增大，形成一定的真空度，在進氣孔露出時，可燃混合氣自化油器經(jīng)進氣孔流入曲軸箱內(nèi)。2.第二行程1)曲軸每轉(zhuǎn)一周就有一個做功行程，因此，在理論上相同排量的二沖程發(fā)動機的功率，應(yīng)等于四沖程發(fā)動機的兩倍。2)和四沖程發(fā)動機相比，由于做功頻率較快，因而運轉(zhuǎn)比較均勻平穩(wěn)。3)結(jié)構(gòu)簡單，使用、維護方便。第三節(jié)發(fā)動機的總體構(gòu)造1.曲柄連桿機構(gòu)2.配氣機構(gòu)3.燃料供給

10、系統(tǒng)4.進排氣系統(tǒng)5.潤滑系統(tǒng)6.冷卻系統(tǒng)7.點火系統(tǒng)8.起動系統(tǒng)第三節(jié)發(fā)動機的總體構(gòu)造圖1-6單缸四沖程汽油機的構(gòu)造1氣缸蓋2氣缸3活塞4水泵5活塞銷6連桿7曲軸箱8飛輪9曲軸10機油管11油底殼12機油泵13進氣管14進氣門15排氣門16化油器17火花塞1.曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)、完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。2.配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)的功用是按照發(fā)動機各缸的工作順序，定時開啟和關(guān)閉各缸的進氣門和排氣門，使新鮮氣體進入氣缸，并使廢氣從氣缸內(nèi)排出，實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)一般由氣門組、氣門傳動組和氣門驅(qū)動組組成。3.燃料供給系統(tǒng)汽油機燃料

11、供給系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動機的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，送入氣缸；柴油機燃料供給系統(tǒng)的功用是把柴油和空氣分別送入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒。汽油機燃料供給系統(tǒng)由汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、空氣濾清器、化油器等組成。柴油機燃料供給系統(tǒng)由柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器、空氣濾清器等組成。4.進排氣系統(tǒng)進排氣系統(tǒng)的功用是將可燃混合氣或新鮮空氣均勻地分配到各個氣缸中，并匯集各個氣缸燃燒后的廢氣，從排氣消聲器排出。進排氣系統(tǒng)由進氣支管、排氣支管、排氣管、消聲器等組成。5.潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)的功用是將潤滑油輸送到發(fā)動機各運動件的摩擦表面，減少機件的摩擦阻力和耗損，同時起到冷卻、

12、清洗、密封和防銹的作用。潤滑系統(tǒng)由機油集濾器、機油泵、潤滑油道、限壓閥、機油濾清器、機油散熱器、油底殼等組成。6.冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的功用是吸收發(fā)動機工作中受熱零件的多余熱量并及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。冷卻系統(tǒng)分為水冷系統(tǒng)和風冷系統(tǒng)兩類。水冷系統(tǒng)通常由散熱器、水泵、風扇、節(jié)溫器等組成。風冷系統(tǒng)由散熱片、風扇、導(dǎo)流罩等組成。7.點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)的功用是在一定的時刻產(chǎn)生電火花，點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣。點火系統(tǒng)分為蓄電池點火系統(tǒng)、磁電機點火系統(tǒng)及電子點火系統(tǒng)。蓄電池點火系統(tǒng)通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成；磁電機點火系統(tǒng)由磁電機和火花塞等組成。柴油發(fā)動機是壓

13、縮自燃，沒有點火系統(tǒng)。8.起動系統(tǒng)起動系統(tǒng)的功用是使發(fā)動機由靜止進入怠速工作狀態(tài)。最簡單的起動方式是人力起動，適用于小型內(nèi)燃機，一般內(nèi)燃機通常采用電起動第四節(jié)內(nèi)燃機產(chǎn)品的名稱和型號編制規(guī)則1)內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱均按所采用的燃料命名，例如柴油機、汽油機、煤氣機、沼氣機、雙(多種)燃料發(fā)動機等。2)內(nèi)燃機型號由阿拉伯數(shù)字、漢語拼音字母和象形字符號組成。3)內(nèi)燃機型號由四部分組成。首部：包括產(chǎn)品系列代號、換代標志符號和地方、企業(yè)代號，由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需經(jīng)行業(yè)標準化歸口單位核準、備案。中部：由缸數(shù)符號、氣缸排列形式符號、沖程符號和缸徑符號組成。后部：由結(jié)構(gòu)特征符號和用途特征符號組成。第四節(jié)內(nèi)燃機產(chǎn)品的名稱和型號編制規(guī)則尾部：區(qū)分符號。同一系列產(chǎn)品因改進等原因需要區(qū)分時，由制造廠選用適當符號表示。后部與尾部可用“-