第二章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造

1、第二章第二章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和總體構(gòu)造2.1 往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)基本結(jié)構(gòu)與2.4 2.2 往復(fù)活塞式2.5 內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱及型號(hào)編制規(guī)則2.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造2.1 基本結(jié)構(gòu)與一 發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)1. 上止點(diǎn)活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的極限位置，稱為上止點(diǎn)。2. 下止點(diǎn)活塞在氣缸里作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點(diǎn)。3. 活塞行程活塞從一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)的距離，即上

2、、下止點(diǎn)之間的距離稱為活塞行程。一般用s表示，對(duì)應(yīng)一個(gè)活塞行程，曲軸旋轉(zhuǎn)180。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?；钊谐虨榍霃降膬杀?，即s=2R5. 氣缸工作容積活塞從一個(gè)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，稱為氣缸工作容積。一般用Vs表示：式中：D氣缸直徑，單位mm； S活塞行程，單位mm；發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)6. 燃燒室容積活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為燃燒室容積。一般用 Vc 表示。7. 氣缸總?cè)莘e活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，其頂部與氣缸蓋之間的容積稱為氣缸總?cè)莘e。一般用 Va 表示，顯而易見(jiàn)，氣缸總?cè)莘e就是氣缸工作容積和燃

3、燒室容積之和，即VaVcVs發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)8. 發(fā)動(dòng)機(jī)排量多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸工作容積的總和，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。一般用 VL表示： VL= i*Vs式中：Vs氣缸工作容積； i 氣缸數(shù)目。9. 壓縮比氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積比值，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。一般用表示。 壓縮比是發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)非常重要的概念，表示了氣體的壓縮程度發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)10.二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：活塞往復(fù)兩個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)（曲軸旋轉(zhuǎn)一周）。11.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)（曲軸旋轉(zhuǎn)一周）。12.負(fù)荷率（負(fù)荷）：發(fā)動(dòng)機(jī)某一轉(zhuǎn)速下發(fā)出的有效功率與相同轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的

4、最大有效功率之比。 表示：百分?jǐn)?shù)。：某時(shí)刻的運(yùn)行狀況； 一般用 表示。發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)常用術(shù)語(yǔ)1.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)：汽油機(jī)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)：柴油機(jī)2.二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) (自學(xué)）二沖程汽油機(jī)：點(diǎn)燃二沖程柴油機(jī)：壓燃2.2 往復(fù)活塞式一一. .四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理使使燃料燃料在氣缸中燃燒在氣缸中燃燒，形成形成高溫、高高溫、高壓壓的燃?xì)?，的燃?xì)?，推?dòng)活塞并通過(guò)連桿帶推動(dòng)活塞并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，將燃料燃燒產(chǎn)生的熱燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。二.四沖程汽油機(jī)工作原理l 活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程l 氣缸氣缸壓力及溫度變化壓力及溫度變化

5、l 進(jìn)進(jìn)、排氣門狀態(tài)排氣門狀態(tài) 隨或變化的曲線圖變化的曲線圖。表示：P-V或P=圖四沖程汽油機(jī)工作原理 進(jìn)氣行程 曲線 ra 表示進(jìn)氣行程, 活塞從上止點(diǎn)(r)向下止點(diǎn)(a)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣過(guò)程開(kāi)始時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力稍高于大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，壓力減小，當(dāng)壓力低于大氣壓時(shí)，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空吸力，可燃混合氣通過(guò)進(jìn)氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)。 四沖程汽油機(jī)工作原理 壓縮行程 曲線 ac 表示壓縮行程, 活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，氣缸內(nèi)成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)(c)時(shí)壓縮行程結(jié)束。壓縮終了時(shí)可燃混合氣壓力

6、可達(dá) 0.61.2MPa，溫度可達(dá) 600700K。 四沖程汽油機(jī)工作原理 作功行程 曲線 cb 表示作功行程, 包括燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程，壓縮行程接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞點(diǎn)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，Z 點(diǎn)最高壓力可達(dá) 35MPa，最高溫度可達(dá) 22002800K，高溫高壓氣體膨脹，推動(dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度降低，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)(b)時(shí)，作功行程結(jié)束，氣體壓力降低到0.30.5MPa，氣體溫度降低到 13001600K。四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程 排氣行程 曲線br表示排氣行程, 活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，把廢氣強(qiáng)制排出

7、到大氣中去，活塞越過(guò)上止點(diǎn)后，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。排氣終止(r)時(shí)，氣體壓力仍高于大氣壓力，約為0.1050.115MPa，溫度約為9001200K。 四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程名名 稱稱 活塞運(yùn)活塞運(yùn)動(dòng)方向動(dòng)方向氣門狀態(tài)氣門狀態(tài)曲軸轉(zhuǎn)角曲軸轉(zhuǎn)角動(dòng)力動(dòng)力曲軸旋轉(zhuǎn)曲軸旋轉(zhuǎn)曲線曲線示功圖示功圖對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)進(jìn)進(jìn) 氣氣 飛輪慣性力飛輪慣性力壓壓 縮縮 飛輪慣性力飛輪慣性力作作 功功排排 氣氣 飛輪慣性力飛輪慣性力上上-下下開(kāi)關(guān)0180ra 進(jìn)氣門開(kāi)啟進(jìn)氣門開(kāi)啟到關(guān)閉時(shí)期到關(guān)閉時(shí)期排氣門進(jìn)氣門下下-上上開(kāi)關(guān)540720br上上-下下關(guān)關(guān)360540cz下下-上上 關(guān)關(guān)180360ac排氣門開(kāi)排氣門開(kāi)啟到關(guān)閉

8、啟到關(guān)閉時(shí)期時(shí)期三.四沖程柴油機(jī)與汽油機(jī)比較進(jìn)氣沖程做功沖程壓縮沖程排氣沖程四沖程柴油機(jī)示功圖四沖程柴油機(jī)示功圖汽汽油油機(jī)機(jī)示功圖示功圖特征點(diǎn)特征點(diǎn)進(jìn)氣終點(diǎn)進(jìn)氣終點(diǎn)a 壓縮終點(diǎn)壓縮終點(diǎn)c(1)Pa Pa Pa汽，汽， TaTa柴柴TaTa汽汽, ,(3)T(3)Tmax max P Pmaxmax并不同時(shí)達(dá)并不同時(shí)達(dá)到到壓力p/ Mpa0.080.090.81.53.06.50.350.50.1050.12 溫度T/ K3203806007502200280012001500900 1100 自然自然吸氣吸氣柴柴油油機(jī)機(jī)壓力p/ Mpa0.0850.09535690.20.50.1050.12

9、溫度T/ K31034075010001800220010001200 700900四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖特征點(diǎn)的熱力參數(shù)比較四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖特征點(diǎn)的熱力參數(shù)比較增增 壓壓 柴柴 油機(jī)油機(jī)壓力壓力p/ Mpa 0.0130.250.130.25 9160.50.80.120.13 溫度溫度 T/ K320450320450230026001300150010001100 柴油機(jī)柴油機(jī) 電控單點(diǎn)或多點(diǎn)（化油電控單點(diǎn)或多點(diǎn)（化油器式）器式） 新鮮充量新鮮充量純空氣純空氣 汽油汽油+空氣空氣=可燃可燃混合氣形成裝置混合氣形成裝置燃燒室燃燒室單點(diǎn)噴射：節(jié)氣門體單點(diǎn)噴射：節(jié)氣門體 多點(diǎn)噴射：進(jìn)氣管道多點(diǎn)噴

10、射：進(jìn)氣管道早期化油器式汽油機(jī)：早期化油器式汽油機(jī)： 化油器化油器點(diǎn)火方式點(diǎn)火方式 壓燃?jí)喝蓟鸹ㄈc(diǎn)火火花塞點(diǎn)火 壓縮比壓縮比1822 69 工作循環(huán)中缸內(nèi)工作循環(huán)中缸內(nèi)氣體狀態(tài)參數(shù)氣體狀態(tài)參數(shù) Pc 、Tc 較高較高 Tc、 Pc 較低，較低，TbTb、Pb Pb 高于高于柴油機(jī)的柴油機(jī)的TbTb、PbPb 四沖程柴油機(jī)與汽油機(jī)比較四沖程柴油機(jī)與汽油機(jī)比較柴油機(jī)柴油機(jī)電控（化油器式）汽油機(jī)電控（化油器式）汽油機(jī)功率調(diào)功率調(diào)節(jié)方式節(jié)方式 每循環(huán)噴油量每循環(huán)噴油量“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”進(jìn)入氣缸混合氣量的多少進(jìn)入氣缸混合氣量的多少( (節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)氣門調(diào)節(jié)) )“量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)”變化大，變化大，每循環(huán)吸入

11、空氣量基本每循環(huán)吸入空氣量基本相等相等 變范圍不大變范圍不大結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)（噴油泵、高壓油管、（噴油泵、高壓油管、噴油器）噴油器）點(diǎn)火系統(tǒng)（火花塞、分電器、點(diǎn)火系統(tǒng)（火花塞、分電器、點(diǎn)火線圈）點(diǎn)火線圈） 四沖程柴油機(jī)與汽油機(jī)比較四沖程柴油機(jī)與汽油機(jī)比較思考題四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)差異的工作原理和結(jié)構(gòu)差異的根本原因是什么根本原因是什么汽油與柴油理化特性不同汽油與柴油理化特性不同1. 汽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、工作噪聲小、起動(dòng)容易、制造和維修費(fèi)用低缺點(diǎn)：燃油消耗率高，燃油經(jīng)濟(jì)性差2. 柴油機(jī)優(yōu)點(diǎn)：壓縮比高，燃油消耗率平均比汽油機(jī)低20%-30%，

12、且價(jià)格低，所以燃油經(jīng)濟(jì)性好缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速低、不易蒸發(fā)，低溫起動(dòng)性差、噪聲較大、質(zhì)量大、要求有較高的零部件強(qiáng)度、剛度，制造維修費(fèi)用高四沖程柴油機(jī)與汽油機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比自學(xué)：?jiǎn)胃锥_程內(nèi)燃機(jī)工作原理 二沖程汽油機(jī) 二沖程柴油機(jī) 二沖程、四沖程比較二沖程汽油機(jī)結(jié)構(gòu)第一行程：活塞自下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行上方壓縮，下方進(jìn)氣；接近上止點(diǎn)時(shí)，火花塞打火，混合氣燃燒。第二行程：活塞自上向下運(yùn)動(dòng)，在上方做功和換氣，下方進(jìn)行混合氣與壓縮。二沖程柴油機(jī)思考題1. 理論上理論上它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)它的功率應(yīng)等于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)機(jī)的二倍二倍。2. 由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動(dòng)由于作功頻率較大，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較均勻

13、平穩(wěn)均勻平穩(wěn)。3. 構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小。構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小。4. 易受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)易受磨損和經(jīng)常需要修理的運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量較少。部件數(shù)量較少。5. 換氣時(shí)間短，換氣質(zhì)量較差。換氣時(shí)間短，換氣質(zhì)量較差。2.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造1 機(jī)體組2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)3 配氣機(jī)構(gòu)4 供給系5 點(diǎn)火系6 潤(rùn)滑系7 冷卻系8 起動(dòng)系1 機(jī)體組結(jié)構(gòu)：缸體，缸蓋，曲軸箱安裝運(yùn)動(dòng)件和附屬機(jī)構(gòu)的支承架；安裝運(yùn)動(dòng)件和附屬機(jī)構(gòu)的支承架；整機(jī)的支承基礎(chǔ)整機(jī)的支承基礎(chǔ)作用：2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)A 是主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連桿作平面運(yùn)動(dòng) B 活塞力變?yōu)榍S轉(zhuǎn)矩，輸出動(dòng)力（能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)）其他沖程

14、利用飛輪中儲(chǔ)存的動(dòng)能克服各種阻力作用：活塞、連桿、曲軸、飛輪3 配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：作用：定時(shí)啟、閉進(jìn)、排氣門，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)充量的更換氣門組、傳動(dòng)組、驅(qū)動(dòng)組 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)和進(jìn)、排氣系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排出到大氣中去；柴油機(jī)燃油系統(tǒng)和進(jìn)、排氣系統(tǒng)的功用是把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。4 供給系結(jié)構(gòu)：燃油供給系、空氣供給（進(jìn)、排氣系統(tǒng)）柴油機(jī)燃油供給系汽油機(jī)供給系5 點(diǎn)火系火花塞、點(diǎn)火線圈、分電器、電源設(shè)備定時(shí)以足夠的能量點(diǎn)燃缸內(nèi)被壓縮的可燃混合氣結(jié)構(gòu)：作用:6 潤(rùn)滑系機(jī)油濾清器、機(jī)油道、機(jī)油泵、機(jī)油散熱器等u減磨u冷卻u密封u防銹u清洗返回作用：結(jié)構(gòu)：桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系示意圖7 冷卻系水冷、 風(fēng)冷、 復(fù)合水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器散熱類型：結(jié)構(gòu)：作用：桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系示意圖8 起動(dòng)裝置起動(dòng)電機(jī)、傳遞機(jī)構(gòu)、離合裝置可靠起動(dòng)結(jié)構(gòu)：作用： 動(dòng)力性指標(biāo) 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 強(qiáng)化指標(biāo) 緊湊性指標(biāo) 環(huán)境指標(biāo) 可靠性指標(biāo) 耐久性指標(biāo) 工藝性指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)調(diào)整和運(yùn)行特性（曲線）2